2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第2講 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè) 新人教版

第四章 第2講(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊(cè)裝訂！)1如圖所示，固定的錐形漏斗內(nèi)壁是光滑的，內(nèi)壁上有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B，在各自不同的水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是()AvA>vB BA>BCaA>aB D壓力FNA>FNB【答案】A2如圖所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2.已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑下列說法正確的是()A從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n D從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n【解析】本題考查的知識(shí)點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橹鲃?dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由于通過皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的速度相等，所以由2nr12n2r2，得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n2，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤【答案】BC3如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，目測(cè)體重為G的女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運(yùn)動(dòng)員()A受到的拉力為G B受到的拉力為2GC向心加速度為g D向心加速度為2g【解析】女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)受到重力G和拉力F的作用，合力沿水平方向指向圓心，拉力F2G，由mgcot 30°ma得向心加速度為ag，故應(yīng)選B、C.【答案】BC42008年8月，京津城際高速鐵路開通鐵軌轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速度v有關(guān)下列說法正確的是()Av一定時(shí)，r越小則要求h越大Bv一定時(shí)，r越大則要求h越大Cr一定時(shí)，v越小則要求h越大Dr一定時(shí)，v越大則要求h越大【解析】設(shè)鐵軌之間的距離為L(zhǎng)，內(nèi)外軌高度差為h，內(nèi)外軌上表面與水平面夾角為，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，若外軌、內(nèi)軌對(duì)車輪均沒有側(cè)向壓力，由牛頓第二定律得mgtan mv2/r，由于很小，可認(rèn)為tan sin h/L，聯(lián)立解得v.由此式可知，v一定時(shí)，r越小則要求h越大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；r一定時(shí)，v越大則要求h越大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確【答案】AD5汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲車在乙車的外側(cè)兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙以下說法正確的是()AFf甲小于Ff乙BFf甲等于Ff乙CFf甲大于Ff乙DFf甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān)【解析】本題重點(diǎn)考查的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的知識(shí)根據(jù)題中的條件可知，兩車在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則地面對(duì)車的摩擦力來提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則F向Ff，又有向心力的表達(dá)式F向，因?yàn)閮绍嚨馁|(zhì)量相同，兩車運(yùn)行的速率相同，因此軌道半徑大的車的向心力小，即摩擦力小，A正確【答案】A6如圖所示，某同學(xué)用硬塑料管和一個(gè)質(zhì)量為m的鐵質(zhì)螺絲帽研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)，將螺絲帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持豎直并在水平方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則只要運(yùn)動(dòng)角速度合適，螺絲帽恰好不下滑，假設(shè)螺絲帽與塑料管間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力則在該同學(xué)手轉(zhuǎn)塑料管使螺絲帽恰好不下滑時(shí)，下述分析正確的是()A螺絲帽受的重力與最大靜摩擦力平衡B螺絲帽受到桿的彈力方向水平向外，背離圓心C此時(shí)手轉(zhuǎn)動(dòng)塑料管的角速度D若桿的轉(zhuǎn)動(dòng)加快，螺絲帽有可能相對(duì)桿發(fā)生運(yùn)動(dòng)【解析】由于螺絲帽做圓周運(yùn)動(dòng)過程中恰好不下滑，則豎直方向上重力與摩擦力平衡，桿對(duì)螺絲帽的彈力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，選項(xiàng)A正確、B、C錯(cuò)誤；無論桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大多少，但豎直方向受力平衡，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A7在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如下圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些汽車的運(yùn)動(dòng)可看做是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L(zhǎng).已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于()A. B. C. D. 【解析】考查向心力公式汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向mgtan .根據(jù)牛頓第二定律：F向m，tan ，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速v，B對(duì)【答案】B8(2009年衡水模擬)如圖所示，在豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，a、b兩點(diǎn)間距為40 cm，細(xì)線ac長(zhǎng)50 cm，bc長(zhǎng)30 cm，在c點(diǎn)系一質(zhì)量為m的小球，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶著小球轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，下列說法不正確的是()A轉(zhuǎn)速小時(shí)，ac受拉力，bc松弛Bbc剛好拉直時(shí)ac中拉力為1.25mgCbc拉直后轉(zhuǎn)速增大，ac拉力不變Dbc拉直后轉(zhuǎn)速增大，ac拉力增大【答案】D9如圖甲所示，一根細(xì)線上端固定在S點(diǎn)，下端連一小鐵球A，讓小鐵球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此裝置構(gòu)成一圓錐擺(不計(jì)空氣阻力)下列說法中正確的是()A小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力、繩子的拉力和向心力作用B小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度一定大于(l為擺長(zhǎng))C另有一個(gè)圓錐擺，擺長(zhǎng)更大一點(diǎn)，兩者懸點(diǎn)相同，如上圖乙所示，如果改變兩小球的角速度，使兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則B球的角速度大于A球的角速度D如果兩個(gè)小球的質(zhì)量相等，則在圖乙中兩條細(xì)線受到的拉力相等【解析】如圖所示，小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到重力和繩子的拉力，而向心力是由重力和拉力的合力提供的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式可得：mgtan ml2sin ，即.當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定大于零，即cos 一定小于1，因此，當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)角速度一定大于，故B項(xiàng)正確設(shè)點(diǎn)S到點(diǎn)O的距離為h，則mgtan mh2tan ，即，若兩圓錐擺的懸點(diǎn)相同，且兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的角速度大小一定相等，即C項(xiàng)錯(cuò)誤如上圖所示，細(xì)線受到的拉力大小為FT，當(dāng)兩個(gè)小球的質(zhì)量相等時(shí)，由于AB，即cos Acos B，所示A球受到的拉力小于B球受到的拉力，進(jìn)而可以判斷兩條細(xì)線受到的拉力大小不相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】B10如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊隨圓錐筒一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法正確的是()A小物塊所受合外力指向O點(diǎn)B當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度時(shí)，小物塊不受摩擦力作用C當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度>時(shí)，小物塊受摩擦力沿AO方向D當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度<時(shí)，小物塊受摩擦力沿AO方向【解析】勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力提供向心力，指向物體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，A項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)小物塊在A點(diǎn)隨圓錐筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，小物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力和支持力的作用，它們的合力提供向心力，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，有：mgtan m2·，由幾何關(guān)系得：tan ，聯(lián)立以上各式解得，B項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變大時(shí)，小物塊所需向心力增大，故摩擦力沿AO方向，其水平方向分力提供部分向心力，C項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變小時(shí)，小物塊所需向心力減小，故摩擦力沿OA方向，抵消部分支持力的水平分力，D項(xiàng)錯(cuò)【答案】BC11如圖所示，一個(gè)水平放置的圓桶繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度2.5 rad/s，桶壁上P處有一圓孔，桶壁很薄，桶的半徑R2 m當(dāng)圓孔運(yùn)動(dòng)到桶的上方時(shí)，在圓孔的正上方h3.2 m處有一個(gè)小球由靜止開始下落，已知圓孔的半徑略大于小球的半徑試通過計(jì)算判斷小球是否和圓桶碰撞(不考慮空氣阻力，g取10 m/s2)【解析】設(shè)小球下落h所用時(shí)間t1，經(jīng)過圓桶所用時(shí)間為t2，則hgt解得t10.8 sh2Rg(t1t2)2解得t20.4 s圓桶的運(yùn)動(dòng)周期為T s0.8 s.由于t1T，小球到達(dá)圓桶時(shí)，圓桶正好轉(zhuǎn)一周，圓孔又回到圓桶上方，小球可以進(jìn)入圓桶內(nèi)，不會(huì)相碰；又因?yàn)閠2T/2，小球進(jìn)入圓桶后，圓桶轉(zhuǎn)半周，圓孔轉(zhuǎn)到圓桶正下方時(shí)，小球也正好到達(dá)圓桶的正下方，小球可以從圓桶中出來，不會(huì)相碰；由以上分析可知，小球和圓桶不會(huì)相碰【答案】不會(huì)相碰12如圖所示，半徑為r20 cm的兩圓柱體A和B，靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)按相同方向均以角速度8 rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，兩圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸互相平行且在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向已在圖中標(biāo)出，質(zhì)量均勻的木棒水平放置其上，重心在剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)恰在B的正上方，棒和圓柱間動(dòng)摩擦因數(shù)0.16，兩圓柱體中心間的距離x1.6 m，棒長(zhǎng)l2 m，重力加速度取10 m/s2，求從棒開始運(yùn)動(dòng)到重心恰在A正上方需多長(zhǎng)時(shí)間？【解析】棒開始與A、B兩輪有相對(duì)滑動(dòng)，棒受向左摩擦力作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)，末速度vr8×0.2 m/s1.6 m/s，加速度ag1.6 m/s.時(shí)間t11 s.此時(shí)間內(nèi)棒運(yùn)動(dòng)位移x1at0.8 m.此后棒與A、B無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，棒以vr做勻速運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)動(dòng)x2ABx10.8 m，重心到A正上方時(shí)間t20.5 s，故所求時(shí)間tt1t21.5 s.【答案】1.5 s