高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動 微專題21 圓周運(yùn)動試題 粵教版-粵教版高三物理試題
《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動 微專題21 圓周運(yùn)動試題 粵教版-粵教版高三物理試題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動 微專題21 圓周運(yùn)動試題 粵教版-粵教版高三物理試題(10頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、21 圓周運(yùn)動 [方法點(diǎn)撥] (1)圓周運(yùn)動的動力學(xué)問題實(shí)際上是牛頓第二定律的應(yīng)用,且已知合外力方向(勻速圓周運(yùn)動指向圓心),做好受力分析,由牛頓第二定律列方程.(2)理解做圓周運(yùn)動、離心運(yùn)動、近心運(yùn)動的條件.(3)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動常結(jié)合動能定理或機(jī)械能守恒解題. 1.(圓周的運(yùn)動學(xué)問題)正在以速度v勻速行駛的汽車,車輪的直徑為d,則車輪的轉(zhuǎn)動周期為( ) A. B. C. D. 2.(圓周的動力學(xué)問題)(多選)如圖1所示,兩根細(xì)線分別系有兩個完全相同的小球,細(xì)線的上端都系于O點(diǎn).設(shè)法讓兩個小球均在同一水平面上做勻速圓周運(yùn)動.已知L1
2、跟豎直方向的夾角為60°,L2跟豎直方向的夾角為30°,下列說法正確的是( ) 圖1 A.細(xì)線L1和細(xì)線L2所受的拉力之比為∶1 B.小球m1和m2的角速度大小之比為∶1 C.小球m1和m2的向心力大小之比為3∶1 D.小球m1和m2的線速度大小之比為3∶1 3.(圓周的動力學(xué)問題)如圖2所示為空間站中模擬地球上重力的裝置,環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置的外側(cè)壁相當(dāng)于“地板”,讓環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn),能使“地板”上可視為質(zhì)點(diǎn)的物體與地球表面處有同樣的“重力”,則旋轉(zhuǎn)角速度應(yīng)為(地球表面重力加速度為g,裝置的外半徑為R)( ) 圖2 A. B. C.
3、2 D. 4.(豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動)(多選)如圖3所示,光滑管形圓軌道半徑為R(管徑遠(yuǎn)小于R),小球a、b大小相同,質(zhì)量均為m,其直徑略小于管徑,能在管中無摩擦運(yùn)動.兩球先后以相同速度v通過軌道最低點(diǎn),且當(dāng)小球a在最低點(diǎn)時,小球b在最高點(diǎn),則以下說法正確的是( ) 圖3 A.當(dāng)小球b在最高點(diǎn)對軌道無壓力時,小球a所需向心力是小球b所需向心力的5倍 B.速度v至少為,才能使兩球在管內(nèi)做圓周運(yùn)動 C.速度滿足2<v<時,小球在最高點(diǎn)會對內(nèi)側(cè)軌道有壓力作用 D.只要v≥,小球a對軌道最低點(diǎn)的壓力比小球b對軌道最高點(diǎn)的壓力大6mg 5.(圓周運(yùn)動的周期性問題)(多選)如圖4所
4、示,在半徑為R的水平圓盤中心軸正上方水平拋出一小球,圓盤以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)圓盤半徑Ob恰好轉(zhuǎn)到與小球初速度方向相同且平行的位置時,將小球拋出,要使小球與圓盤只碰一次,且落點(diǎn)為b,重力加速度為g,小球拋點(diǎn)a距圓盤的高度h和小球的初速度v0可能應(yīng)滿足( ) 圖4 A.h=,v0= B.h=,v0= C.h=,v0= D.h=,v0= 6.(圓周運(yùn)動的臨界問題)(多選)如圖5所示,半徑分別為R、2R的兩個水平圓盤,小圓盤轉(zhuǎn)動時會帶動大圓盤不打滑地一起轉(zhuǎn)動.質(zhì)量為m的小物塊甲放置在大圓盤上距離轉(zhuǎn)軸R處,質(zhì)量為2m的小物塊乙放置在小圓盤的邊緣處.它們與盤面間的動摩擦因數(shù)相同,當(dāng)小圓盤
5、以角速度ω轉(zhuǎn)動時,兩物塊均相對圓盤靜止.下列說法正確的是( ) 圖5 A.小物塊甲受到的摩擦力大小為mω2R B.兩物塊的線速度大小相等 C.在角速度ω逐漸增大的過程中,物塊甲先滑動 D.在角速度ω逐漸減小的過程中,摩擦力對兩物塊做負(fù)功 7.如圖6所示,在室內(nèi)自行車比賽中,運(yùn)動員以速度v在傾角為θ的賽道上做勻速圓周運(yùn)動.已知運(yùn)動員的質(zhì)量為m,做圓周運(yùn)動的半徑為R,重力加速度為g,則下列說法正確的是( ) 圖6 A.將運(yùn)動員和自行車看做一個整體,整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用 B.運(yùn)動員受到的合力大小為m,做圓周運(yùn)動的向心力大小也是m C.運(yùn)動員做圓
6、周運(yùn)動的角速度為vR D.如果運(yùn)動員減速,運(yùn)動員將做離心運(yùn)動 8.如圖7所示,在質(zhì)量為M的物體內(nèi)有光滑的圓形軌道,有一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周運(yùn)動,A與C兩點(diǎn)分別是軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),B、D兩點(diǎn)與圓心O在同一水平面上.在小球運(yùn)動過程中,物體M靜止于地面,則關(guān)于物體M對地面的壓力FN和地面對物體M的摩擦力方向,下列說法正確的是( ) 圖7 A.小球運(yùn)動到A點(diǎn)時,F(xiàn)N>Mg,摩擦力方向向左 B.小球運(yùn)動到B點(diǎn)時,F(xiàn)N=Mg,摩擦力方向向右 C.小球運(yùn)動到C點(diǎn)時,F(xiàn)N<(M+m)g,地面對M無摩擦 D.小球運(yùn)動到D點(diǎn)時,F(xiàn)N=(M+m)g,摩擦力方向向右 9.
7、(多選)如圖8所示,兩個可視為質(zhì)點(diǎn)的、相同的木塊A和B放在轉(zhuǎn)盤上,兩者用長為L的細(xì)繩連接,木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的K倍,A放在距離轉(zhuǎn)軸L處,整個裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸O1O2轉(zhuǎn)動,開始時,繩恰好伸直但無彈力,現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動,使角速度緩慢增大,以下說法正確的是( ) 圖8 A.當(dāng)ω> 時,A、B相對于轉(zhuǎn)盤會滑動 B.當(dāng)ω> 時,繩子一定有彈力 C.ω在 <ω< 范圍內(nèi)增大時,B所受摩擦力變大 D.ω在0<ω< 范圍內(nèi)增大時,A所受摩擦力一直變大 10.(多選)如圖9所示,一個內(nèi)壁光滑的圓管軌道ABC豎直放置,軌道半徑為R.O、A、D位于同一水平線上,
8、A、D間的距離為R.質(zhì)量為m的小球(球的直徑略小于圓管直徑),從管口A正上方由靜止釋放,要使小球能通過C點(diǎn)落到AD區(qū),則球經(jīng)過C點(diǎn)時( ) 圖9 A.速度大小滿足 ≤vC≤ B.速度大小滿足0≤vC≤ C.對管的作用力大小滿足mg≤FC≤mg D.對管的作用力大小滿足0≤FC≤mg 11.如圖10所示,半徑為R的光滑細(xì)圓環(huán)軌道被固定在豎直平面上,軌道正上方和正下方分別有質(zhì)量為2m和m的靜止小球A、B,它們由長為2R的輕桿固定連接,圓環(huán)軌道內(nèi)壁開有環(huán)形小槽,可使細(xì)桿無摩擦、無障礙地繞其中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動.今對上方小球A施加微小擾動、兩球開始運(yùn)動后,下列說法不正確的是( ) 圖1
9、0 A.輕桿轉(zhuǎn)到水平位置時兩球的加速度大小相等 B.輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時兩球的加速度大小不相等 C.運(yùn)動過程中A球速度的最大值為 D.當(dāng)A球運(yùn)動到最低點(diǎn)時,兩小球?qū)壍雷饔昧Φ暮狭Υ笮閙g 12.如圖11所示,在傾角為θ的光滑斜面上,有一長為l的細(xì)線,細(xì)線的一端固定在O點(diǎn),另一端拴一質(zhì)量為m的小球,現(xiàn)使小球恰好能在斜面上做完整的圓周運(yùn)動,已知O點(diǎn)在斜面底邊的距離sOC=L,求: 圖11 (1)小球通過最高點(diǎn)A時的速度vA; (2)在最高點(diǎn)A和最低點(diǎn)B時細(xì)線上拉力之差; (3)小球運(yùn)動到A點(diǎn)或B點(diǎn)時細(xì)線斷裂,小球滑落到斜面底邊時到C點(diǎn)的距離若相等,則l和L應(yīng)滿足什么關(guān)系?
10、 答案精析 1.C [汽車行駛的速度與汽車車輪邊緣的線速度大小相等,由線速度與周期關(guān)系可知,T==,C項(xiàng)正確,A、B、D項(xiàng)錯.] 2.AC [由mg=FT1cos 60°可得FT1=2mg;由mg=FT2cos 30°可得FT2=mg;細(xì)線L1和細(xì)線L2所受的拉力大小之比為∶1,選項(xiàng)A正確.由mgtan θ=mω2htan θ,可得小球m1和m2的角速度大小之比為1∶1,選項(xiàng)B錯誤.小球m1和m2的向心力大小之比為mgtan 60°∶mgtan 30°=3∶1,選項(xiàng)C正確.由mgtan θ=,可得小球m1和m2的線速度大小之比為tan 60°∶tan 30°=3∶1,選項(xiàng)D錯誤.] 3
11、.A [物體隨同環(huán)形裝置做圓周運(yùn)動,“重力”提供向心力,可得:mg=mω2R,解得:ω=,A正確,選項(xiàng)B、C、D錯誤.] 4.ACD [小球運(yùn)動到最高點(diǎn)對軌道無壓力時,其重力提供向心力,則mg=m,解得v1=,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,mv2=mv+2mgR,解得v=,根據(jù)向心力公式,可知A正確;兩球在管內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動的臨界條件是小球到最高點(diǎn)時速度恰好為0,此狀態(tài)下,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,mv2=2mgR,解得v=2,所以B錯誤;當(dāng)2<v<,小球能運(yùn)動到最高點(diǎn),在最高點(diǎn)時會和內(nèi)側(cè)軌道有彈力作用,C正確;小球b在軌道最高點(diǎn)的速度為v1,當(dāng)v≥時,mv2=mv+2mgR,在最低點(diǎn)F1-mg=m,在最
12、高點(diǎn)F2+mg=m,解得F1-F2=6mg,D正確.] 5.BD [由平拋運(yùn)動規(guī)律,R=v0t,h=gt2,要使小球與圓盤只碰一次,且落點(diǎn)為b,需要滿足n·2π=ωt(n=1,2,3,…),聯(lián)立解得:h=,v0=(n=1,2,3,…).當(dāng)n=1時, h=,v0=,選項(xiàng)A錯誤;當(dāng)n=2時,h=,v0=,選項(xiàng)B正確;當(dāng)n=3時,h=,v0=,選項(xiàng)C錯誤,當(dāng)n=4時,h=,v0=,選項(xiàng)D正確.] 6.AD [兩圓盤轉(zhuǎn)動時,兩圓盤邊緣的線速度大小相等,設(shè)大圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω′,則ω′×2R=ωR,解得ω′=ω,此時小物塊甲的線速度為ωR,小物塊乙的線速度為ωR,選項(xiàng)B錯誤;對于小物塊甲,其做勻
13、速圓周運(yùn)動的向心力是由大圓盤對其的靜摩擦力來提供的,故由牛頓第二定律可得f甲=mω′2R=mω2R,選項(xiàng)A正確;在角速度ω增大過程中,小物塊甲受到的摩擦力f甲=mω2R≤μmg,小物塊乙受到的摩擦力f乙=2mω2R≤2μmg,即小物塊乙先滑動,選項(xiàng)C錯誤;在角速度ω減小過程中,兩物塊的動能在減小,根據(jù)動能定理,其受到的合外力即摩擦力做負(fù)功,選項(xiàng)D正確.] 7.B [向心力是由整體所受力的合力提供的,選項(xiàng)A錯誤;做勻速圓周運(yùn)動的物體,合力提供向心力,選項(xiàng)B正確;運(yùn)動員做圓周運(yùn)動的角速度為ω=,選項(xiàng)C錯誤;只有運(yùn)動員加速到所受合力不足以提供做圓周運(yùn)動的向心力時,運(yùn)動員才做離心運(yùn)動,選項(xiàng)D錯誤.]
14、 8.B [小球在A點(diǎn)時,系統(tǒng)在水平方向不受力的作用,所以沒有摩擦力的作用,A項(xiàng)錯誤;小球在B點(diǎn)時,需要的向心力向右,所以M對小球有向右的支持力的作用,對M受力分析可知,地面要對物體有向右的摩擦力的作用,在豎直方向上,由于沒有加速度,物體受力平衡,所以物體M對地面的壓力FN=Mg,B項(xiàng)正確;小球在C點(diǎn)時,小球的向心力向上,所以物體M對小球的支持力要大于小球的重力,故M受到的小球的壓力大于mg,那么M對地面的壓力就要大于(M+m)g,系統(tǒng)在水平方向上不受力,則地面對M沒有摩擦,C項(xiàng)錯誤;小球在D點(diǎn)和B點(diǎn)的受力的類似,M對小球的彈力向左,則小球?qū)的彈力向右,則M受到地面的摩擦力方向向左,在豎直
15、方向上,根據(jù)平衡條件知,F(xiàn)N=Mg,D項(xiàng)錯誤.] 9.ABD [當(dāng)A、B所受靜摩擦力均達(dá)到最大值時,A、B相對 轉(zhuǎn)盤將會滑動,Kmg+Kmg=mω2L+mω2·2L,解得:ω= ,A項(xiàng)正確;當(dāng)B所受靜摩擦力達(dá)到最大值后,繩子開始有彈力,即:Kmg=mω2·2L,解得:ω= ,B項(xiàng)正確;當(dāng) <ω< 時,隨角速度的增大,繩子拉力不斷增大,B所受靜摩擦力一直保持最大靜摩擦力不變,C項(xiàng)錯;0<ω≤ 時,A所受摩擦力提供向心力,即f=mω2L,靜摩擦力隨角速度增大而增大,當(dāng) <ω< 時,以A、B整體為研究對象,fA+Kmg=mω2L+mω2·2L,可知A受靜摩擦力隨角速度的增大而增大,D項(xiàng)正確.]
16、10.AD [小球離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動,落到A點(diǎn)時水平位移為R,豎直下落高度為R,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得:豎直方向有R=gt2,水平方向有R=vC1t,解得vC1= ;小球落到D點(diǎn)時水平位移為2R,則有2R=vC2t,解得vC2=,故速度大小滿足 ≤vC≤,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯誤;由于球的直徑略小于圓管直徑,所以過C點(diǎn)時,管壁對小球的作用力可能向下,也可能向上,當(dāng)vC1=,向心力F1==<mg,所以管壁對小球的作用力向上,根據(jù)牛頓第二定律得mg-FN=,解得FN=mg;當(dāng)vC2=,向心力F2==2mg>mg,所以管壁對小球的作用力向下,根據(jù)牛頓第二定律得mg+FN′=,解得FN′=mg;假設(shè)在C點(diǎn)管壁對
17、小球的作用力為0時的速度大小為vC3,則由向心力公式可得mg=,解得vC3=,vC3在 ≤vC≤范圍內(nèi),所以滿足條件.所以球經(jīng)過C點(diǎn)時對管的作用力大小滿足0≤FC≤mg,C項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確.] 11.B [兩球做圓周運(yùn)動,在任意位置角速度相等,則線速度和向心加速度大小相等,選項(xiàng)A正確,B錯誤;A、B兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,當(dāng)系統(tǒng)重力勢能最小(即A在最低點(diǎn))時,線速度最大,則mg·2R=×3mv2,最大速度v= ,選項(xiàng)C正確;A在最低點(diǎn)時,分別對A、B受力分析,F(xiàn)NA-2mg=2m,F(xiàn)NB+mg=m,則FNA-FNB=,選項(xiàng)D正確.] 12.(1) (2)6mgsin θ (3)L=l 解析 (1)小球恰好在斜面上做完整的圓周運(yùn)動,有:mgsin θ=m,vA= (2)在A點(diǎn):FTA+mgsin θ=m 在B點(diǎn):FTB-mgsin θ=m 由機(jī)械能守恒 mv=mv+mg·2l·sin θ. 所以FTB-FTA=6mgsin θ (3)由(2)可求vB= A點(diǎn)斷裂:L+l=at,sA=vAtA B點(diǎn)斷裂:L-l=at,sB=vBtB 由sA=sB聯(lián)立可求得L=l.
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