（江蘇專版）2022年高考物理總復習 課時作業(yè)十五 圓周運動及其應用

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復習 課時作業(yè)十五 圓周運動及其應用 1．下列關于勻速圓周運動的說法中，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．是線速度不變的運動 B．是角速度不變的運動 C．是角速度不斷變化的運動 D．是相對圓心位移不變的運動 2．如圖所示為一皮帶轉(zhuǎn)動裝置，右輪半徑為r，a點在它的邊緣上．左輪半徑為2r，b點在它的邊緣上．若在轉(zhuǎn)動過程中，皮帶不打滑，則a點與b點的向心加速度大小之比為(　　) 第2題圖 A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4 3．如圖所示的齒輪傳動裝置中，主動

2、輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，當主動輪以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動時，從動輪的運動情況是(　　) 第3題圖 A．順時針轉(zhuǎn)動，周期為 B．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為 C．順時針轉(zhuǎn)動，周期為 D．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為 4．汽車在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車向前行駛的距離等于車輪的周長．某國產(chǎn)轎車的車輪半徑約為30 cm，當該型號的轎車在高速公路上行駛時，速率計的指針指在120 km/h上，可估算此時該車車輪的轉(zhuǎn)速為(　　) A．1 000 r/s B．1 000 r/min C．1 000 r/h D．2 000 r/s 5．(多選)如

3、圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，動摩擦因數(shù)均為μ，A的質(zhì)量是2 m，B和C的質(zhì)量均為m，A、B離軸為R，C離軸為2R.當圓臺旋轉(zhuǎn)時，則(　　) 第5題圖 A．若A、B、C均未滑動，則C的向心加速度最大 B．若A、B、C均未滑動，則B的摩擦力最小 C．當圓臺轉(zhuǎn)速增大時，B比A先滑動 D．圓臺轉(zhuǎn)速增大時，C比B先滑動 6．如圖所示，從光滑的圓弧槽的最高點滑下的小滑塊，滑出槽口時速度方向為水平方向，槽口與一個半球頂點相切，半球底面為水平，若要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圓弧軌道的半徑為R1，半球的半徑為R2，則R1和R2應滿足的關系是(　　)

4、 第6題圖 A．R1≤R2 B．R1≤ C．R1≥R2 D．R1≥ 7．如圖所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動．(圖中實線為其運動軌跡)若小球運動到P點時，拉力F發(fā)生變化，關于小球運動情況的說法正確的是(　　) 第7題圖 A．若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動 B．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動 C．若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動 D．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc運動 8．某機器內(nèi)有兩個圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動的鋁盤A、B，A盤上固定一個信號發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離

5、為28 cm.B盤上固定一個帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm.P、Q轉(zhuǎn)動的線速度均為4π m/s.當P、Q正對時，P發(fā)出的紅外線恰好進入Q的接收窗口，如圖所示，則Q每隔一定時間就能接收到紅外線信號，這個時間的最小值為(　　) 第8題圖 A．0.42 s B．0.56 s C．0.70 s D．0.84 s 9．如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機的上端有一半徑r0＝1.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣接觸．當車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而為發(fā)電機提供動力．自行車車輪的半徑R1＝35 cm，小齒輪的半徑R2＝4.0 cm，

6、大齒輪的半徑R3＝10.0 cm.求大齒輪的轉(zhuǎn)速n1和摩擦小輪的轉(zhuǎn)速n2之比．(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動) 第9題圖 10．如圖所示，小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內(nèi)做勻速圓周運動，當它運動到圖中a點時，在圓形槽中心O點正上方h處，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平拋出，結(jié)果恰好在a點與A球相碰，求： 第11題圖 (1)B球拋出時的水平初速度． (2)A球運動的線速度最小值． (3)試確定A球做勻速圓周運動的周期的可能值． 11．如圖甲所示，一長為L的輕繩一端固定于O點，另一端

7、系一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，則： (1)小球在最高點的最小速度為多大？ (2)若讓在繩拉著小球在傾角為θ的光滑斜面上做圓周運動，如圖乙所示，則小球經(jīng)過最高點的最小速度為多大？ 　　　　　　甲　　　　　　　　乙 第11題圖 第2課時　圓周運動的實例分析 (限時：45分鐘) (班級________　姓名________) 1．如圖所示，用細線將一小球懸掛在勻速前進的車廂里，當車廂突然制動時(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第1題圖 A．線的張力不變 B．線的張力突然減小 C．線的

8、張力突然增大 D．線的張力如何變化無法判斷 2．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為(　　) A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 3．(多選)空間站在圍繞地球做勻速圓周運動，關于其中的宇航員，下列說法正確的是(　　) A．宇航員仍受重力的作用 B．宇航員受力平衡 C．宇航員受重力等于所需的向心力 D．宇航員不受重力的作用 4．質(zhì)量為m的飛機以恒定速率v在空中水平盤旋(如圖所示)，做勻速圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，則此時空氣對飛機的

9、作用力大小為(　　) 第4題圖 A．m B．mg C．m D．m 5．如圖所示，長為L的輕桿，一端固定著一個小球，另一端可繞光滑的水平軸轉(zhuǎn)動，使小球在豎直平面內(nèi)運動．設小球在最高點的速度為v，則(　　) 第5題圖 A．v的最小值為 B．v若增大，此時所需的向心力將減小 C．當v由逐漸增大時，桿對球的彈力也逐漸增大 D．當v由逐漸減小時，桿對球的彈力也逐漸減小 6．下列各圖為日常生活的一些物體做圓周運動的情形，其中，圖甲表示汽車過凹形橋，圖乙表示汽車過拱形橋，圖丙為汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎，圖丁為旋轉(zhuǎn)著的脫水筒，下列說法正確的是(　　)

10、甲　　　 　　　乙　　　　　　　丙　　　　　　丁 第6題圖 A．汽車過凹形橋底部時處于超重狀態(tài) B．汽車過拱形橋頂部時處于超重狀態(tài) C．汽車轉(zhuǎn)彎速率越大，越不容易側(cè)翻 D．衣物越靠近脫水筒中心，脫水效果越好 7．(多選)如圖所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)逆時針方向做勻速圓周運動，則下列說法中正確的是(　　) 第7題圖 A．從水平位置a到最高點b的過程中A的向心加速度越來越大 B．從水平位置a到最高點b的過程中B對A的摩擦力越來越小 C．在a處時A對B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達到最大值 D．在過圓心的水平線以下A對B的壓力一

11、定大于A的重力 8．如圖，雜技演員在表演水流星節(jié)目時，盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當杯子經(jīng)過最高點時，里面的水也不會流出來，這是因為(　　) 第8題圖 A．水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用 B．水受的合力為零 C．水受的合力提供向心力，使水做圓周運動 D．杯子特殊，杯底對水有吸引力 9．某高速公路的一個出口路段如圖所示，情景簡化：轎車從出口A進入匝道，先勻減速直線通過下坡路段至B點(通過B點前后速率不變)，再勻速率通過水平圓弧路段至C點，最后從C點沿平直路段勻減速到D點停下．已知轎車在A點的速度v0＝72 km/h，AB長L1＝150 m；BC為四分之

12、一水平圓弧段，限速(允許通過的最大速度)v＝36 km/h，輪胎與BC段路面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，CD段為平直路段，長為L2＝50 m，重力加速度g取10 m/s2. 第9題圖 (1)若轎車到達B點速度剛好為v＝36 km/h，求轎車在AB下坡段加速度的大小； (2)為保證行車安全，車輪不打滑，求水平圓弧段BC半徑R的最小值； (3)轎車從A點到D點全程的最短時間． 10．如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合．轉(zhuǎn)臺以一定角速

13、度ω勻速轉(zhuǎn)動．一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止，它和O點的連線與OO′之間的夾角θ為60°.重力加速度大小為g. (1)若ω＝ω0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求ω0； (2)ω＝(1±k)ω0，且0＜k＜1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向． 第10題圖　　　 11．如圖所示，長為L的輕桿，兩端各連接一個質(zhì)量都是m的小球，使它們以輕桿中點為軸在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，周期T＝2π，求它們通過豎直位置時桿分別對上下兩球的作用力，并說明是拉力還是支持力． 第11題圖　

14、 課時作業(yè)(十五)　圓周運 動及其應用第1課時　圓周運動 1．B　【解析】　勻速圓周運動，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時刻變化，A、C錯誤，B正確；相對圓心的位移大小不變，方向時刻變化，D錯誤． 2．A　【解析】　有傳送帶傳送的兩個輪子邊緣上的點線速度相等，所以va＝vb，由公式a＝得，ra＝2rb，則aa∶ab＝1∶2，故選A. 3．B　【解析】　主動輪順時針轉(zhuǎn)動，從動輪逆時針轉(zhuǎn)動，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關系知主動輪轉(zhuǎn)一周時，從動輪轉(zhuǎn)三周，故T從＝，B正確． 4．B　【解析】　由題意得v＝120 km/h＝m/s，r＝0.3 m，

15、又v＝2πnr， 得n＝≈18 r/s≈1 000 r/min. 5．ABD　【解析】　三個物體都做勻速圓周運動，由合力提供向心力．對任意一個受力分析，如圖 第5題圖 支持力與重力平衡，F(xiàn)合＝f＝F向 由于A、B、C三個物體共軸轉(zhuǎn)動，角速度ω相等， 根據(jù)題意，rc＝2ra＝2rb＝2R 由向心力公式F向＝mω2r，得三物體的向心力分別為： Fa＝2mω2R Fb＝mω2R Fc＝2mω2R 三個物體的角速度相等，由向心加速度a＝ω2r，知C的半徑最大，所以C的向心加速度最大，故A正確；對任意一物體，由于摩擦力提供向心力，有f＝mω2r，由上面的向心力表達式可知，B需要

16、的向心力最小，故B受到的摩擦力最小．故B正確．當ω變大時，所需要的向心力也變大，當達到最大靜摩擦力時，物體開始滑動．當轉(zhuǎn)速增加時，A、C所需向心力同步增加，且保持相等．B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力與B所需的向心力保持2∶1關系．由于B和C受到的最大靜摩擦力始終相等，都比A小，所以C先滑動，A和B后同時滑動，故C錯誤，D正確．故選ABD. 6．D　【解析】　小物塊滑出槽口后不沿球面下滑而做平拋運動，槽口處的速度v≥，由機械能守恒得v＝，故滿足的條件R1≥，D正確． 7．A　【解析】　若拉力突然消失，則小球沿著P點處的切線做勻速直線運動，選項A正確；若拉力突然變小，則小球做離心運動

17、，但由于力與速度有一定的夾角，故小球做曲線運動，選項BD錯誤；若拉力突然變大，則小球做近心運動，不會沿軌跡Pb做離心運動，選項C錯誤． 8．B　【解析】　P的周期TP＝＝0.14 s．Q的周期TQ＝＝0.08 s．因為經(jīng)歷的時間必須等于它們周期的整數(shù)倍，根據(jù)數(shù)學知識，0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56 s，所以經(jīng)歷的時間最小為0.56 s．故B正確，A、C、D錯誤． 9．2∶175　【解析】　共軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，故小齒輪和車輪角速度相等ω1＝ω2；靠摩擦傳動以及靠鏈條傳動，線速度大小相等，故大齒輪和小齒輪邊緣點線速度相等，車輪與摩擦小輪邊緣點線速度也相等；設大齒輪的轉(zhuǎn)速n1，則大齒

18、輪邊緣點線速度為2πR3n1，大齒輪和小齒輪邊緣點線速度相等，故小齒輪邊緣點線速度也為2πR3n1，車輪線速度為：·R1，車輪與摩擦小輪邊緣點線速度相等，故摩擦小輪邊緣點線速度為·R1；故n1∶n2＝n1∶＝2∶175. 10．(1)R　(2)2πR (3) (n＝1，2，3，…) 【解析】　(1)小球B做平拋運動，其在水平方向上做勻速直線運動，則R＝v0t.① 在豎直方向上做自由落體運動， 則h＝gt2.② 由①②得v0＝＝R. (2)A球的線速度取最小值時，A球剛好轉(zhuǎn)過一圈的同時，B球落到a點與A球相碰，則A球做圓周運動的周期正好等于B球的飛行時間， 即T＝， 所以vA

19、＝＝2πR. (3)能在a點相碰，則A球在平拋的B球飛行時間內(nèi)又回到a點．即平拋運動的時間等于A球周期的整數(shù)倍，所以 t＝＝nT，T＝(n＝1，2，3，…)． 11．(1)　(2) 　【解析】　(1)在最高點，當重力完全充當向心力時，小球的速度最小，mg＝m得v＝. (2)在最高點，當重力的下滑分力完全充當向心力時，小球的速度最小，mgsinθ＝m得v＝. 第2課時　圓周運動的實例分析 1．C　【解析】　原來勻速運動時，求處于平衡狀態(tài)，繩子對球的拉力與球受到的重力是一對平衡力，F(xiàn)拉＝G當車廂突然制動時，球由于慣性繼續(xù)保持原來的速度運動，但由于繩子的作用做圓周運動，繩子對球豎直向上

20、的拉力和球受到的重力的合力提供它做圓周運動所需要的向心力．F拉－G＝m所以F拉＞G，繩的拉力突然變大，故C正確，ABD錯誤．故選C. 2．B　【解析】　當FN＝G時，因為G－FN＝m，所以G＝m，當FN＝0時，G＝m，所以v′＝2v＝20 m/s. 3．AC　【解析】　因為空間站在圍繞地球做勻速圓周運動需要向心力，所受重力充當向心力；故選AC. 4．C　【解析】　飛機在盤旋時在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，受到重力和空氣的作用力兩個力的作用，合力提供向心力Fn＝m.飛機運動情況和受力情況示意圖如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則得：F＝＝ m，C正確．故選C. 5．C　【解析】　由于桿能支撐小球，

21、因此v的極小值為零．故A錯誤．根據(jù)向心力公式FN＝m知，速度逐漸增大，向心力也逐漸增大．故B錯誤．當v＝時，桿對球沒有作用力，v由逐漸增大，桿對球有向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律得：F＋mg＝m，可見，v增大，F(xiàn)增大．故C正確．v由逐漸減小時，桿對球有向上的支持力， 有mg－F＝m，速度減小，則桿子的彈力增大．故D錯誤．故選C. 6．A　【解析】　對汽車進行受力分析，受到重力G、牽引力F、路面的支持力N和阻力f.因為物體做勻速圓周運動，合力提供向心力，汽車過凹形橋底部時，N－mg＝，則得，N＞mg所以汽車處于超重狀態(tài)，故A正確；汽車過拱形橋頂部時mg－N＝，N＜mg，汽車處于失重狀態(tài)，故B錯

22、誤；汽車轉(zhuǎn)彎速度越大，需要的向心力F＝越大，越容易側(cè)翻．故C錯誤；衣物越靠近脫水桶中心，F(xiàn)＝越小，脫水效果越不好，故D錯誤．故選A. 7．BCD　【解析】　由于木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，A的向心加速度大小不變，A錯誤；從水平位置a到最高點b的過程中，A的向心加速度沿水平方向的分量逐漸減小，即此過程B對A的摩擦力越來越小，B正確；在a處時A的向心加速度水平向左，豎直方向上A處于平衡，A對B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達到最大值，C正確；在過圓心的水平線以下有向上的加速度的分量，此時A處于超重狀態(tài)，A對B的壓力大于A的重力，D正確． 8．C　【解析】　A．當杯子經(jīng)過最高點時，里面

23、的水處于失重狀態(tài)，但失重時物體的重力并未變化，故A錯誤；B.當杯子經(jīng)過最高點時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不為零，故B錯誤；C.水做圓周運動，經(jīng)過最高點時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正確；D.杯底對水只有向下的彈力，無吸引力，故D錯誤；故選C. 9．(1)1 m/s2　(2)20 m　(3)23.14 s　【解析】　(1)v0＝72 km/h＝20 m/s，AB長L1＝150 m，v＝36 km/h＝10 m/s，對AB段勻減速直線運動有v2－v＝－2aL1，代入數(shù)據(jù)解得a＝1 m/s2. (2)汽車在BC段做圓周運動，靜摩擦力提供向心力，有Ff＝m，為了確

24、保安全，則須滿足Ff≤μmg，解得R≥20 m，即Rmin＝20 m. (3)設AB段時間為t1，BC段時間為t2，CD段時間為t3，全程所用最短時間為t. L1＝t1·，而πR＝vt2， L2＝t3，t＝t1＋t2＋t3，解得t＝23.14 s. 10．(1)　(2)當ω＝(1＋k)ω0時，摩擦力方向沿罐壁切線向下，大小為f＝mg.當ω＝(1－k)ω0時，摩擦力方向沿罐壁切線向上，大小為f＝mg　【解析】　(1)當摩擦力為零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtanθ＝mRsinθω，解得ω0＝. (2)當ω＝(1＋k)ω0時，重力和支持力的合力不夠提供向心力，摩擦力方向沿罐壁

25、切線向下， 根據(jù)牛頓第二定律得，fcos60°＋Ncos30°＝mRsin60°ω2 fsin60°＋mg＝Nsin30° 聯(lián)立兩式解得：f＝mg 當ω＝(1－k)ω0時，摩擦力方向沿罐壁切線向上， 根據(jù)牛頓第二定律得，Ncos30°－fcos60°＝mRsin60°ω2. mg＝Nsin30°＋fsin60° 聯(lián)立兩式解得f＝mg. 11．最低點：mg，拉力　最高點：mg，支持力 【解析】　對小球受力分析，得 在最低點處F1－mg＝m()2·， 所以F1＝mg，方向向上，為拉力． 在最高點處，設球受桿拉力為F2，F(xiàn)2＋mg＝m()2·. 所以F2＝－mg，故知F2方向向上，為支持力．