2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)12 圓周運(yùn)動（含解析）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)12 圓周運(yùn)動（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，洗衣機(jī)的脫水桶采用帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中錯誤的是(　　) A．脫水過程中，衣物是緊貼桶壁的 B．水會從桶中甩出是因?yàn)樗问艿降南蛐牧艽蟮木壒? C．加快脫水桶轉(zhuǎn)動角速度，脫水效果會更好 D．靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好 解析：水滴依附衣物的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動所需的向心力大于該附著力時，水滴被甩掉，B錯誤；脫水過程中，衣物做離心運(yùn)動而甩向桶壁，A正確；角速度增大，水滴所需向心力增大，脫水效果更好，C正確；周邊的衣物因圓周運(yùn)動的半徑R更大，在ω一定時，所需向心力比中心的衣物大，脫水效果更好，D正確． 答案：B 2．如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動中，有時會看到被男運(yùn)動員拉著的女運(yùn)動員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面，目測體重為G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運(yùn)動員(　　) A．受到的拉力為G B．受到的拉力為2G C．向心加速度為g D．向心加速度為2g 解析：對女運(yùn)動員由牛頓第二定律得，水平方向FTcos30°＝ma，豎直方向FTsin30°－G＝0，解得FT＝2G，a＝g，A、C、D錯誤，B正確． 答案：B 3．如圖所示，是某課外研究小組設(shè)計的可以用來測量轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的裝置．該裝置上方是一與轉(zhuǎn)盤固定在一起有橫向均勻刻度的標(biāo)尺，帶孔的小球穿在光滑細(xì)桿上與一輕彈簧相連，彈簧的另一端固定在轉(zhuǎn)動軸上，小球可沿桿自由滑動并隨轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．當(dāng)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，指針指在O處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω1時，指針指在A處，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω2時，指針指在B處，設(shè)彈簧均沒有超過彈性限度．則ω1與ω2的比值為(　　) A. B. C. D. 解析：小球隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時由彈簧的彈力提供向心力．設(shè)標(biāo)尺的最小分度的長度為x，彈簧的勁度系數(shù)為k，則有kx＝m·4x·ω，k·3x＝m·6x·ω，故有ω1ω2＝1，B正確． 答案：B 4．如圖所示，在傾角為α＝30°的光滑斜面上，有一根長為L＝0.8 m的細(xì)繩，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m＝0.2 kg的小球，沿斜面做圓周運(yùn)動，若要小球能通過最高點(diǎn)A(g＝10 m/s2，空氣阻力不計)，則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是(　　) A．2 m/s B．2 m/s C．2 m/s D．2 m/s 解析：小球恰好通過A點(diǎn)，受力分析如圖所示，有F向＝mgsinα＝，則通過A點(diǎn)的最小速度vA＝＝2 m/s，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mv＝mv＋2mgLsinα，解得vB＝2 m/s，C正確． 答案：C 5．如圖兩段長均為L的輕質(zhì)線共同系住一個質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間距也為L，今使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為v，兩段線中張力恰好均為零，若小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為2v，則此時每段線中張力大小為(　　) A.mg B．2mg C．3mg D．4mg 解析：當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為v，兩段線中張力恰好均為零，有mg＝m；當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為2v，設(shè)每段線中張力大小為F，應(yīng)有2Fcos30°＋mg＝m；解得F＝mg，選項(xiàng)A正確． 答案：A 二、多項(xiàng)選擇題 6．如圖所示，在光滑水平面上，釘有兩個釘子A和B，一根長細(xì)繩的一端系一個小球，另一端固定在釘子A上，開始時小球與釘子A、B均在一條直線上(圖示位置)，且細(xì)繩的一大部分沿俯視順時針方向纏繞在兩釘子上，現(xiàn)使小球以初速度v0在水平面上沿俯視逆時針方向做圓周運(yùn)動，使兩釘子之間纏繞的繩子逐漸釋放，在繩子完全被釋放后與釋放前相比，下列說法正確的是(　　) A．小球的線速度變大 B．小球的角速度變大 C．小球的加速度變小 D．細(xì)繩對小球的拉力變小 解析：小球以初速度v0在水平面上沿俯視逆時針方向做圓周運(yùn)動，小球的線速度不變，選項(xiàng)A錯誤；由于v＝ωr，兩釘子之間纏繞的繩子逐漸釋放，r增大，角速度減小，選項(xiàng)B錯誤；由a＝vω可知，小球的加速度變小，選項(xiàng)C正確；由牛頓第二定律可知，細(xì)繩對小球的拉力變小，選項(xiàng)D正確． 答案：CD 7．如圖所示，豎直放置的螺旋形光滑軌道是圓形光滑軌道相切而成的，P、Q為對應(yīng)的軌道最高點(diǎn)，一個小球以一定速度沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，且能過軌道最高點(diǎn)P，則下列說法中正確的是(　　) A．軌道對小球不做功，小球通過P點(diǎn)的角速度小于通過Q點(diǎn)的角速度 B．軌道對小球做正功，小球通過P點(diǎn)的線速度大于通過Q點(diǎn)的線速度 C．小球通過P點(diǎn)時的向心加速度大于通過Q點(diǎn)時的向心加速度 D．小球通過P點(diǎn)時對軌道的壓力小于通過Q點(diǎn)時對軌道的壓力 解析：由機(jī)械能守恒可知，P點(diǎn)的速度小于Q點(diǎn)的速度，即vP<vQ，且rP>rQ，由于軌道彈力方向始終與小球的速度垂直，所以軌道對小球不做功；由v＝rω知，ω＝，由于vP<vQ，而rP>rQ，所以ωP<ωQ，A對，B錯；向心加速度an＝，可知anP<anQ，C錯；而在P、Q點(diǎn)時，mg＋FN＝＝man，所以FNP<FNQ，D對． 答案：AD 8．質(zhì)量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質(zhì)木架上的A和C點(diǎn)，繩長分別為la、lb，如圖所示，當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當(dāng)小球運(yùn)動到圖示位置時，繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動，則(　　) A．小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動 B．在繩b被燒斷瞬間，繩a中張力突然增大 C．若角速度ω較小，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動 D．繩b未被燒斷時，繩a的拉力大于mg，繩b的拉力為mω2lb 解析：根據(jù)題意，在繩b被燒斷之前，小球繞BC軸做勻速圓周運(yùn)動，豎直方向上受力平衡，繩a的拉力等于mg，D錯誤；繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動，此時小球具有垂直平面ABC向外的速度，小球?qū)⒃诖怪庇谄矫鍭BC的平面內(nèi)運(yùn)動，若ω較大，則在該平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若ω較小，則在該平面內(nèi)來回擺動，C正確，A錯誤；繩b被燒斷瞬間，繩a的拉力與重力的合力提供向心力，所以拉力大于物體的重力，繩a中的張力突然變大了，B正確． 答案：BC 三、非選擇題 9．如圖所示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運(yùn)動．現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5 m，離水平地面的高度H＝0.8 m，物塊平拋落地過程水平位移的大小s＝0.4 m．設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2.求： (1)物塊做平拋運(yùn)動的初速度大小v0； (2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)μ. 解析：(1)物塊做平拋運(yùn)動，在豎直方向上有 H＝gt2① 在水平方向上有s＝v0t，② 由①②式解得v0＝s 代入數(shù)據(jù)得v0＝1 m/s. (2)物塊離開轉(zhuǎn)臺時，由最大靜摩擦力提供向心力，有 Ffm＝m③ Ffm＝μN(yùn)＝μmg④ 由③④式得μ＝，代入數(shù)據(jù)得μ＝0.2. 答案：(1)1 m/s　(2)0.2 10．游樂園的小型“摩天輪”上對稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué)，如圖所示，“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動，若某時刻轉(zhuǎn)到頂點(diǎn)a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動，并立即通知下面的同學(xué)接住，結(jié)果重物掉落時正處在c處(如圖)的乙同學(xué)恰好在第一次到達(dá)最低點(diǎn)b處接到，已知“摩天輪”半徑為R，重力加速度為g，(不計人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量)．求： (1)接住前重物下落運(yùn)動的時間t； (2)人和吊籃隨“摩天輪”運(yùn)動的線速度大小v； (3)乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對地板的壓力FN. 解析：(1)由2R＝gt2，解得t＝2. (2)v＝，s＝， 聯(lián)立解得：v＝π. (3)由牛頓第二定律，F(xiàn)－mg＝m. 解得F＝mg. 由牛頓第三定律可知，乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對地板的壓力大小為F′＝mg，方向豎直向下． 答案：(1)2　(2)π　(3)mg，方向豎直向下 11．地面上有一個半徑為R的圓形跑道，高為h的平臺邊緣上的P點(diǎn)在地面上P′點(diǎn)的正上方，P′與跑道圓心O的距離為L(L>R)，如圖所示．跑道上停有一輛小車，現(xiàn)從P點(diǎn)水平拋出小沙袋，使其落入小車中(沙袋所受空氣阻力不計)．問： (1)當(dāng)小車分別位于A點(diǎn)和B點(diǎn)時(∠AOB＝90°)，沙袋被拋出時的初速度各為多大？ (2)若小車在跑道上運(yùn)動，則沙袋被拋出時的初速度在什么范圍內(nèi)？ (3)若小車沿跑道順時針運(yùn)動，當(dāng)小車恰好經(jīng)過A點(diǎn)時，將沙袋拋出，為使沙袋能在B處落入小車中，小車的速率v應(yīng)滿足什么條件？ 解析：(1)沙袋從P點(diǎn)被拋出后做平拋運(yùn)動，設(shè)它的落地時間為t，則h＝gt2，解得t＝ 當(dāng)小車位于A點(diǎn)時，有xA＝vAt＝L－R 可得vA＝(L－R) 當(dāng)小車位于B點(diǎn)時，有xB＝vBt＝ 可得vB＝ (2)若小車在跑道上運(yùn)動，要使沙袋落入小車，最小的拋出速度為v0min＝vA＝(L－R) 若當(dāng)小車經(jīng)過C點(diǎn)時沙袋剛好落入，拋出時的初速度最大，有xC＝v0maxt＝L＋R 可得v0max＝(L＋R) 所以沙袋被拋出時的初速度范圍為 (L－R)≤v0≤(L＋R) (3)要使沙袋能在B處落入小車中，小車運(yùn)動的時間應(yīng)與沙袋下落的時間相同 tAB＝(n＝0,1,2,3，…) tAB＝t＝ 得v＝(n＝0,1,2,3，…) 答案：(1)(L－R)　 (2)(L－R)≤v0≤(L＋R) (3)(n＝0,1,2,3，…)