高中物理 高考一轮复习基础练习:圆周运动 (word版有答案)
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1 f; T匀速圆周运动二、匀速圆周运动的描述1.线速度、角速度、周期和频率的概念(1)线速度v 是描述质点沿圆周运动快慢的物理量,是矢量,其大小为v =s=2r t T其方向沿轨迹切线,国际单位制中单位符号是m/s;(2)角速度ω是描述质点绕圆心转动快慢的物理量,是矢量,其大小为==2t T在国际单位制中单位符号是rad/s;(3)周期T 是质点沿圆周运动一周所用时间,在国际单位制中单位符号是s;(4)频率f 是质点在单位时间内完成一个完整圆运动的次数,在国际单位制中单位符号是Hz;(5)转速n 是质点在单位时间内转过的圈数,单位符号为r /s ,以及r/min.2、速度、角速度、周期和频率之间的关系线速度、角速度、周期和频率各量从不同角度描述质点运动的快慢,它们之间有关系v=rω.T =,v =2,= 2 f 。
由上可知,在角速度一定时,线速度大小与半径成正比;在线速度一定时,角速度大小与半径成反比.三、向心力和向心加速度1.向心力(1)向心力是改变物体运动方向,产生向心加速度的原因.(2)向心力的方向指向圆心,总与物体运动方向垂直,所以向心力只改变速度的方向.2.向心加速度(1)向心加速度由向心力产生,描述线速度方向变化的快慢,是矢量.(2)向心加速度方向与向心力方向恒一致,总沿半径指向圆心;向心加速度的大小为v 2 a n=r 公式:=2r 42rT 21. 线速度V=s/t=2πr/T ;== v 2. 角速度 ω=Φ/t =2π/T =2πf 3. 向心加速度 a =V 2/r =ω2r =(2π/T)2r4. 向心力 F 心=mV 2/r =m ω2r =mr(2π/T)2=m ωv=F 合5. 周期与频率:T =1/f6. 角速度与线速度的关系:V =ωr7. 角速度与转速的关系 ω=2πn (此处频率与转速意义相同)8. 主要物理量及单位:弧长 s:米(m);角度 Φ:弧度(rad );频率 f :赫(Hz );周期 T :秒(s );转速n :r/s ;半径 r :米(m );线速度 V :(m/s );角速度 ω:(rad/s );向心加速度:(m/s 2)。
高考物理一轮复习圆周运动专题训练(附答案)质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动,即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫圆周运动。
以下是圆周运动专题训练,请考生认真练习。
1.(2019湖北省重点中学联考)由于地球的自转,地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动,对于P、Q两物体的运动,下列说法正确的是()A.P、Q两点的角速度大小相等B.P、Q两点的线速度大小相等C.P点的线速度比Q点的线速度大D.P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用2.(2019资阳诊断)水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动,两轮的半径Rr=21。
当主动轮Q匀速转动时,在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上,此时Q轮转动的角速度为1,木块的向心加速度为a1,若改变转速,把小木块放在P轮边缘也恰能静止,此时Q轮转动的角速度为2,木块的向心加速度为,则()A.=Rr=21B.=2C.=1D.=a13.自行车的小齿轮A、大齿轮B、后轮C是相互关联的三个转动部分,且半径RB=4RA、RC=8RA,如图3所示。
当自行车正常骑行时A、B、C三轮边缘的向心加速度的大小之比aAaB∶aC等于()A.11∶8B.41∶4C.41∶32D.12∶4对点训练:水平面内的匀速圆周运动4.山城重庆的轻轨交通颇有山城特色,由于地域限制,弯道半径很小,在某些弯道上行驶时列车的车身严重倾斜。
每到这样的弯道乘客都有一种坐过山车的感觉,很是惊险刺激。
假设某弯道铁轨是圆弧的一部分,转弯半径为R,重力加速度为g,列车转弯过程中倾角(车厢地面与水平面夹角)为,则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度(轨道不受侧向挤压)为()A. 2B.4C. 5D.95.(多选)绳子的一端固定在O点,另一端拴一重物在水平面上做匀速圆周运动()A.转速相同时,绳长的容易断B.周期相同时,绳短的容易断C.线速度大小相等时,绳短的容易断D.线速度大小相等时,绳长的容易断6.(多选)(2019河南漯河二模)两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球,细线的上端都系于O点。
基础课时10 圆周运动一、单项选择题1.电风扇的扇叶的重心假如不在转轴上,转动时会使风扇抖动,并加快转轴磨损。
调整时,可在扇叶的一区域通过固定小金属块的方法转变其重心位置。
如图1所示,A、B是两调整重心的金属块(可视为质点),其质量相等,它们到转轴O的距离r A<r B。
扇叶转动后,它们的( )图1A.向心加速度相等B.线速度大小相等C.向心力F A<F BD.角速度ωA<ωB解析由于两调整重心的金属块A、B固定在风扇上,因此两者绕轴O一起转动,具有相同的角速度,故D错误;依据向心加速度公式a=ω2r,得a A<a B,由线速度与角速度的关系v=ωr,得v A<v B,由向心力公式F=mω2r,得F A<F B,故C正确,A、B错误。
答案 C2.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同的时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们的向心力大小之比为( )A.1∶4B.2∶3C.4∶9D.9∶16解析m1∶m2=1∶2,r1∶r2=1∶2,ω1∶ω2=θ1∶θ2=4∶3,向心力F=mω2r,故F1∶F2=4∶9,故C 正确。
答案 C3.光盘驱动器读取数据的某种方式可简化为以下模式,在读取内环数据时,以恒定角速度方式读取,而在读取外环数据时,以恒定线速度的方式读取。
如图2所示,设内环内边缘的半径为R1,内环外边缘半径为R2,外环外边缘半径为R3。
A、B、C分别为各边缘线上的点。
则读取内环上A点时的向心加速度大小和读取外环上C点时的向心加速度大小之比为( ) 图2A.R21R2R3B.R22R1R3C.R2R3R21D.R1R3R22解析内环外边缘和外环内边缘为同一圆。
A与B角速度相等,向心加速度之比为a Aa B=R1R2。
B与C线速度相等,向心加速度之比为a Ba C=R3R2;读取内环上A点时的向心加速度大小和读取外环上C 点时的向心加速度大小之比为a Aa C=R1R3R22,选项D正确。
圆周运动一、选择题(每小题6分,共54分)1. 如图所示是一个玩具陀螺.a、b和c是陀螺上的三个点,当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大解析B a、b、c三点绕同一竖直轴转动,因此角速度相同即ωa=ωb=ωc.由v=rω,r a=r b>r c 知c处的线速度最小,选项B正确.2. 如图所示,细杆的一端与一小球相连,可绕O点的水平轴自由转动,现给小球一初速度使它做圆周运动.图a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点.则杆对球的作用力的判断正确的是()①a处为拉力,b处为拉力②a处为拉力,b处为推力③a处为推力,b处为拉力④a处为推力,b处为推力A.①②B.①④C.②③D.②④解析A小球在竖直平面内做圆周运动,在最低点时小球受力除重力外,还受杆的作用力,只有杆对小球的作用力向上且大于重力时,小球才能绕O点做圆周运动.故在a点杆对小球只能是拉力;小球在b点的速度大小不能确定,杆对小球可能是向下的拉力,也可能是向上的推力,选项A正确.3.一小球质量为m ,用长为L 的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O 点,在O 点正下方L2处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间,下列说法错误的是( )A .小球线速度没有变化B .小球的角速度突然增大到原来的2倍C .小球的向心加速度突然增大到原来的2倍D .悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍解析 D 在小球通过最低点的瞬间,水平方向上不受外力作用,小球的切向加速度等于零,因此小球的线速度不会发生变化,选项A 正确;在线速度不变时,半径r 突然减小到原来的一半,由v =ωr 可知角速度增大为原来的2倍,选项B 正确;由a =v 2r ,可知向心加速度增大到原来的2倍,选项C 正确;在最低点有F -mg =ma ,可知选项D 错误.4.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m 的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r 的匀速圆周运动,则只要运动角速度大小合适,螺丝帽恰好不下滑.假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转动塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下列分析正确的是( )A .螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡B .螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心C .此时手转动塑料管的角速度ω=mg μrD .若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动解析 A 由于螺丝帽做圆周运动过程中恰好不下滑,则竖直方向上重力与最大静摩擦力平衡,杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力,有mg =F f =μF N =μmrω2,得ω=g μr,选项A 正确,选项B 、C 错误;杆的转动速度增大时,杆对螺丝帽的弹力增大,静摩擦力与重力相平衡,螺丝帽不可能相对杆发生运动,选项D 错误.5. 如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R ,小球半径为r ,则下列说法正确的是( )A.小球通过最高点时的最小速度v min=g(R+r)B.小球通过最高点时的最小速度v min=0C.小球在水平线ab以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力解析BC本题考查轻杆模型,小球在最高点既可以受内侧管壁的支持力,也可以受外侧管壁的压力,所以对最高点的速度没有限制,选项A错误,选项B正确;小球在ab以下运动时,只受重力和外侧壁的支持力,选项C正确;小球在ab以上运动时,速度足够大时受外侧壁的压力,不够大时受内侧壁的支持力,选项D错误.6. 滑板是现在非常流行的一种运动,如图所示,一滑板运动员以7 m/s的初速度从曲面的A点下滑,运动到B点速度仍为7 m/s,若他以6 m/s的初速度仍由A点下滑,则他运动到B点时的速度(设人体姿式保持不变)()A.大于6 m/s B.等于6 m/sC.小于6 m/s D.条件不足,无法计算解析A因为人以7 m/s的速度下滑时,在A、B两点的动能相等,根据能量守恒可知,摩擦力所做的功等于A、B两点间的重力势能差,即W=mgh.当速度减小时,所需向心力减小,人对曲面的压力减小,摩擦力减小,摩擦力做功也减少,故人到达B点时的动能比在A点时的大,故选项A正确.7.如图所示,质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v,若物块滑到最低点时受到的摩擦力是F f,则物块与碗的动摩擦因数为()A.F fmg B.F fmg+mv2RC.F fmg-mv2RD.F fmv2R解析B物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用,据牛顿第二定律得F N-mg=m v2R,又F f=μF N,联立解得μ=F fmg+mv2R,选项B正确.8.如图所示,OO′为竖直轴,MN为固定在OO′上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B 套在水平杆上,AC和BC为抗拉能力相同的两根细线,C端固定在转轴OO′上.当绳拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2∶1,当转轴的角速度逐渐增大时()A.AC先断B.BC先断C.两线同时断D.不能确定哪根线先断解析A A、B两球处于同一转动系统,角速度相同.对A球进行受力分析,A受重力、支持力、拉力F A三个力作用,拉力的分力提供向心力,有F A cos α=mr Aω2同理对B球有F B cos β=mr Bω2由几何关系可知cos α=r A|AC|,cos β=r B|BC|,所以F AF B=r A cos βr B cos α=|AC||BC|.由于|AC|>|BC|,即F A>F B,两绳抗拉能力相同,故绳AC先断,选项A正确.9. 如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则()A .球A 的线速度必定大于球B 的线速度 B .球A 的角速度必定小于球B 的角速度C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力解析 AB 对A 、B 两球受力分析如图,得:F N =mg /sin θ,故D 错误;F 合=mg cot θ=F A 向心=F B 向心=m v 2r =mrω2=mr (2πT )2.分析得:r 大,v 一定大,ω一定小,T 一定大,故A 、B 正确,C 错误.二、非选择题(共46分)10.(13分)如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①放在A 盘的边缘,钢球②放在B 盘的边缘,A 、B 两盘的半径之比为2∶1.a 、b 分别是与A 盘、B 盘同轴的轮.a 轮、b 轮半径之比为1∶2,当a 、b 两轮在同一皮带带动下匀速转动时,钢球①、②受到的向心力之比为多大?解析 a 、b 两轮在同一皮带带动下匀速转动,说明a 、b 两轮的线速度相等,即v a =v b ,又r a ∶r b=1∶2,由v =rω得:ωa ∶ωb =2∶1,又由a 轮与A 盘同轴,b 轮与B 盘同轴,则ωa =ωA ,ωb =ωB ,根据向心力公式F =mrω2得F 1F 2=mr A ω2A mrB ω2B =81. 【答案】 8∶111.(15分)如图所示,在倾角为α=30°的光滑斜面上,有一根长为L =0.8 m 的细绳,一端固定在O 点,另一端系一质量为m =0.2 kg 的小球,小球沿斜面做圆周运动,若要小球能通过最高点A ,则小球在最低点B 的最小速度是多少?(g 取10 m/s 2)解析 小球通过最高点的最小速度为 v A =gL sin α=2 m/s由最高点到最低点根据机械能守恒定律得:12m v 2B =12m v 2A+mg 2L sin α,解得:v B =2 5 m/s. 【答案】 2 5 m/s12. (18分)如图所示,用细绳一端系着的质量为M =0.6 kg 的物体A 静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O 吊着质量为m =0.3 kg 的小球B ,A 的重心到O 点的距离为0.2 m ,若A 与转盘间的最大静摩擦力为F m =2 N ,为使小球B 保持静止,求转盘绕中心O 旋转的角速度ω的取值范围(取g =10 m/s 2).解析 要使B 静止,A 必须相对于转盘静止,即具有与转盘相同的角速度.A 需要的向心力由绳拉力和摩擦力提供,角速度最大时,A 有离心趋势,静摩擦力指向圆心O ;角速度最小时,A 有向心运动的趋势,静摩擦力背离圆心O .对B :拉力F =mg对A :角速度最大时有F +F m =Mrω21 解得ω1≈6.5 rad/s角速度最小时有F -F m =Mrω22解得ω2≈2.9 rad/s所以2.9 rad/s ≤ω≤6.5 rad/s 时,可保持B 静止.【答案】 2.9 rad/s ≤ω≤6.5 rad/s。
高三物理第一轮复习单元测试(圆周运动)一.单项选择题1.如图所示,天车下吊着两个质量都是m 的工件A 和B ,系A 的吊绳较短,系B 的吊绳较长.若天车运动到P 处突然停止,则两吊绳所受的拉力F A 和F B 的大小关系为( )A .F A >FB B .F A <F BC .F A =F B =mgD .F A =F B >mg解析:天车运动到P 处突然停止后,A 、B 各以天车上的悬点为圆心做圆周运动,线速度相同而半径不同,由F -mg =m v 2L ,得:F =mg +m v 2L,因为m相等,v 相等,而L A <L B ,所以F A >F B ,A 选项正确. 答案:A2.如图所示,OO ′为竖直轴,MN 为固定在OO ′上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A 、B 套在水平杆上,AC 和BC 为抗拉能力相同的两根细线,C 端固定在转轴OO ′上.当绳拉直时,A 、B 两球转动半径之比恒为2∶1,当转轴的角速度逐渐增大时( )A .AC 先断B .BC 先断C .两线同时断D .不能确定哪根线先断解析:对A 球进行受力分析,A 球受重力、支持力、拉力F A 三个力作用,拉力的分力提供A 球做圆周运动的向心力,得:水平方向F A cos α=mr A ω2,同理,对B 球:F B cos β=mr B ω2,由几何关系,可知cos α=r A AC ,cos β=r B BC. 所以:F A F B =r A cos βr B cos α=r A r B BC r B r A AC=AC BC. 由于AC >BC ,所以F A >F B ,即绳AC 先断.答案:A3.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m 的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r 的匀速圆周运动,则只要运动角速度大小合适,螺丝帽恰好不下滑.假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转动塑料管 使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是 ( )A .螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡B .螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心C .此时手转动塑料管的角速度ω= mg μrD .若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动 解析:由于螺丝帽做圆周运动过程中恰好不下滑,则竖直方向上重力与最大静摩擦力平衡,杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力,有mg =F f =μF N = μm ω2r ,得ω=gμr ,选项A 正确、B 、C 错误;杆的转动速度增大时,杆对螺丝帽的弹力增大,最大静摩擦力也增大,螺丝帽不可能相对杆发生运动,故选项D 错误.答案:A4.如图所示,靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑,大轮半径是小轮半径的2倍.A 、B 分别为大、小轮边缘上的点,C 为大轮上一条半径的中点.则( )A .两轮转动的角速度相等B .大轮转动的角速度是小轮的2倍C .质点加速度a A =2a BD .质点加速度a B =4a C解析:两轮不打滑,边缘质点线速度大小相等,v A =v B ,而r A =2r B ,故ωA =12ωB , A 、B 错误;由a n =v 2r 得a A a B =r B r A =12,C 错误;由a n =ω2r 得a A a C =r A r C =2,则a B a C=4,D 正确. 答案:D5.如图所示,有一光滑的半径可变的41圆形轨道处于竖直平面内,圆心O 点离地高度为H .现调节轨道半径,让一可视为质点的小球a 从与O 点等高的轨道最高点由静止沿轨道下落,使小球离开轨道后运动的水平位移S 最大,则小球脱离轨道最低点时的速度大小应为( A )(A )gH (B )3gH (C )32gH (D )34gH6.竖直平面内光滑圆轨道外侧,一小球以某一水平速度v 0从A 点出发沿圆轨道运动,至B 点时脱离轨道,最终落在水平面上的C 点,不计空气阻力.下列说法中不正确...的是( C ) A .在B 点时,小球对圆轨道的压力为零B .B 到C 过程,小球做匀变速运动C .在A 点时,小球对圆轨道压力大于其重力D .A 到B 过程,小球水平方向的加速度先增加后减小二.多项选择题7.如图所示,一小物块在开口向上的半圆形曲面内以某一速率开始下滑,曲面内各处动摩擦因数不同,此摩擦作用使物块下滑时速率保持不变,则下列说法正确的是( )A .因物块下滑速率保持不变,故加速度为零B .物块所受合外力大小不变,方向改变C .在滑到最低点以前,物块对曲面的压力越来越大D .在滑到最低点以前,物块受到的摩擦力越来越大解析:物块下滑速率不变,可理解为物块的运动是匀速圆周运动的一部分,物块所 受合外力充当所需的向心力,故合外力大小不变,而方向改变,向心加速度不为零; 设下滑过程中物块和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,对物块进行受力分析可得F N -mg cos θ=m v 2R,其中θ越来越小,所以F N 越来越大;F f =mg sin θ,θ越来越小时F f 越来越小,故选项B 、C 正确.答案:BC8.如图所示,在双人花样滑冰运动中,有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面,目测体重为G 的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°,重力加速度为g ,估算该女运动员( )A .受到的拉力为3GB .受到的拉力为2GC .向心加速度为3gD .向心加速度为2g解析:设女运动员受到的拉力大小为F ,分析女运动员受力情况可知,F sin30°=G , F cos30°=ma 向,可得:F =2G ,a 向=3g ,故B 、C 正确.答案:BC9.甲、乙两名溜冰运动员,面对面拉着弹簧测力计做圆周运动,如图所示.已知M 甲=80 kg ,M 乙=40 kg ,两人相距0.9 m ,弹簧测力计的示数为96 N ,下列判断中正确的是( )A .两人的线速度相同,约为40 m/sB .两人的角速度相同,为2 rad/sC .两人的运动半径相同,都是0.45 mD .两人的运动半径不同,甲为0.3 m ,乙为0.6 m解析:两人旋转一周的时间相同,故两人的角速度相同,两人做圆周运动所需的向心力相同,由F =m ω2r 可知,旋转半径满足:r 甲∶r 乙=M 乙∶M 甲=1∶2,又r 甲+r 乙=0.9 m ,则r 甲=0.3 m ,r 乙=0.6 m.两人的角速度相同,则v 甲∶v 乙=1∶2.由F =M 甲ω2r 甲可得ω=2 rad/s.故选项B 、D 正确.答案:BD10.如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内侧壁半径为R ,小球半径为r ,则下列说法中正确的是( )A .小球通过最高点时的最小速度v min =g R +rB .小球通过最高点时的最小速度v min =0C .小球在水平线ab 以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力D .小球在水平线ab 以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力解析:由于圆形管道可提供支持力,故小球通过最高点时的速度可以为零.小球在 水平线ab 以下的管道中运动时,重力方向竖直向下,而向心力指向圆心,故内侧管壁不会对小球有作用力,而在水平线ab 以上的管道中运动时,如果小球的速度较小,如在最高点的速度v ≤g R +r 时,最高点的外侧管壁对小球无作用力,故B 、C 正确,A 、D 错误.答案:BC11.如图所示,放置在水平地面上的支架质量为M ,支架顶端用细线拴着的摆球质量为m ,现将摆球拉至水平位置,而后释放,摆球运动过程中,支架始终不动,以下说法正确的是( )A .在释放前的瞬间,支架对地面的压力为(m +M )gB.在释放前的瞬间,支架对地面的压力为MgC .摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(m +M )gD .摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(3m +M )g解析:在释放前的瞬间绳拉力为零对M :F N1=Mg ;当摆球运动到最低点时,由机械能守恒得mgR =mv 22 ①由牛顿第二定律得:F T -mg =mv 2R② 由①②得绳对小球的拉力F T =3mg对支架M 由受力平衡,地面支持力F N =Mg +3mg由牛顿第三定律知,支架对地面的压力F N2=3mg +Mg ,故选项B 、D 正确.答案:BD12.如图所示光滑管形圆轨道半径为R (管径远小于R ),小球A .b 大小相同,质量相同,均为m ,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动.两球先后以相同速度v 通过轨道最低点,且当小球a 在最低点时,小球b 在最高点,以下说法正确的是( BD )A .当小球b 在最高点对轨道无压力时,小球a 比小球b 所需向心力大5mg 周运动B .当v =gR 5时,小球b 在轨道最高点对轨道无压力C .速度v 至少为gR 5,才能使两球在管内做圆D .只要v ≥gR 5,小球a 对轨道最低点压力比小球b 对轨道最高点压力都大6mg 在第十一届全运会单杠比赛中,有一个动作是单臂大回环如图6,其难度险度令人惊叹。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—圆周运动1.空中飞椅深受年轻人的喜爱,飞椅的位置不同,感受也不同,关于飞椅的运动,下列说法正确的是()A.乘坐飞椅的所有爱好者一起做圆周运动,最外侧的飞椅角速度最大B.缆绳一样长,悬挂点在最外侧的飞椅与悬挂在内侧的飞椅向心加速度大小相等C.飞椅中的人随飞椅一起做圆周运动,受重力、飞椅的支持力与向心力D.不管飞椅在什么位置,缆绳长短如何,做圆周运动的飞椅角速度都相同2.(2021·全国甲卷·15)“旋转纽扣”是一种传统游戏.如图,先将纽扣绕几圈,使穿过纽扣的两股细绳拧在一起,然后用力反复拉绳的两端,纽扣正转和反转会交替出现.拉动多次后,纽扣绕其中心的转速可达50 r/s,此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为()A.10 m/s2B.100 m/s2C.1 000 m/s2D.10 000 m/s23.无级变速箱是自动挡车型变速箱的一种,比普通的自动变速箱换挡更平顺,没有冲击感.如图为其原理图,通过改变滚轮位置实现在变速范围内任意连续变换速度.A、B为滚轮轴上两点,变速过程中主动轮转速不变,各轮间不打滑,则()A.从动轮和主动轮转动方向始终相反B.滚轮在B处时,从动轮角速度小于主动轮角速度C.滚轮从A到B,从动轮线速度先增大后减小D.滚轮从A到B,从动轮转速先增大后减小4.(2023·广东惠州市调研)如图所示,一根细线下端拴一个金属小球Q,细线穿过小孔(小孔光滑)另一端连接在金属块P上,P始终静止在水平桌面上,若不计空气阻力,小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆).实际上,小球在运动过程中不可避免地受到空气阻力作用.因阻力作用,小球Q的运动轨迹发生缓慢的变化(可视为一系列半径不同的圆周运动).下列判断正确的是()A.小球Q的位置越来越高B.细线的拉力减小C.小球Q运动的角速度增大D.金属块P受到桌面的静摩擦力增大5.如图所示,一个半径为5 m的圆盘正绕其圆心匀速转动,当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候,在其圆心正上方20 m的高度有一个小球(视为质点)正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出,取g=10 m/s2,不计空气阻力,要使得小球正好落在A点,则()A.小球平抛的初速度一定是2.5 m/sB.小球平抛的初速度可能是2.5 m/sC.圆盘转动的角速度一定是π rad/sD.圆盘转动的加速度大小可能是π2 m/s26.(2023·内蒙古包头市模拟)如图所示,两等长轻绳一端打结,记为O点,并系在小球上.两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点,两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°.给小球垂直纸面的速度,使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动.某次小球运动到最低点时,轻绳OB从O点断开,小球恰好做匀速圆周运动.已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,则轻绳OB断开前后瞬间,轻绳OA的张力之比为()A.1∶1 B.25∶32C.25∶24 D.3∶47.(2023·浙江省镇海中学模拟)如图为自行车气嘴灯及其结构图,弹簧一端固定在A端,另一端拴接重物,当车轮高速旋转时,LED灯就会发光.下列说法正确的是()A.安装时A端比B端更远离圆心B.高速旋转时,重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触C.增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光D.匀速行驶时,若LED灯转到最低点时能发光,则在最高点时也一定能发光8.(2023·浙江山水联盟联考)如图所示,内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上,圆柱体的内径为R.沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0,小滑块将沿着柱体的内壁旋转向下运动,最终落在柱体的底面上.已知小滑块可看成质点,质量为m,重力加速度为g,O点距柱体的底面距离为h.下列判断正确的是()A.v0越大,小滑块在圆柱体中运动时间越短B.小滑块运动中的加速度越来越大C.小滑块运动中对圆柱体内表面的压力越来越大D.小滑块落至底面时的速度大小为v02+2gh9.(2023·河北张家口市模拟)如图所示,O为半球形容器的球心,半球形容器绕通过O的竖直轴以角速度ω匀速转动,放在容器内的两个质量相等的小物块a和b相对容器静止,b与容器壁间恰好没有摩擦力的作用.已知a和O、b和O的连线与竖直方向的夹角分别为60°和30°,则下列说法正确的是()A.小物块a和b做圆周运动所需的向心力大小之比为3∶1B.小物块a和b对容器壁的压力大小之比为3∶1C.小物块a与容器壁之间无摩擦力D.容器壁对小物块a的摩擦力方向沿器壁切线向下10.(多选)(2023·山西吕梁市模拟)2022年2月12日,在速度滑冰男子500米决赛上,高亭宇以34秒32的成绩刷新奥运纪录.国家速度滑冰队在训练弯道技术时采用人体高速弹射装置,在实际应用中装置在前方通过绳子拉着运动员,使运动员做匀加速直线运动,到达设定速度时,运动员松开绳子,进行高速入弯训练,已知弯道半径为25 m,人体弹射装置可以使运动员在4.5 s内由静止达到入弯速度18 m/s,入弯时冰刀与冰面的接触情况如图所示,运动员质量为50 kg,重力加速度取g=10 m/s2,忽略弯道内外高度差及绳子与冰面的夹角、冰刀与冰面间的摩擦,下列说法正确的是()A .运动员匀加速运动的距离为81 mB .匀加速过程中,绳子的平均弹力大小为200 NC .运动员入弯时的向心力大小为648 ND .入弯时冰刀与水平冰面的夹角大于45°11.(2022·山东卷·8)无人配送小车某次性能测试路径如图所示,半径为3 m 的半圆弧BC 与长8 m 的直线路径AB 相切于B 点,与半径为4 m 的半圆弧CD 相切于C 点.小车以最大速度从A 点驶入路径,到适当位置调整速率运动到B 点,然后保持速率不变依次经过BC 和CD .为保证安全,小车速率最大为4 m/s ,在ABC 段的加速度最大为2 m/s 2,CD 段的加速度最大为1 m/s 2.小车视为质点,小车从A 到D 所需最短时间t 及在AB 段做匀速直线运动的最长距离l 为( )A .t =⎝⎛⎭⎫2+7π4 s ,l =8 m B .t =⎝⎛⎭⎫94+7π2 s ,l =5 mC .t =⎝⎛⎭⎫2+5126+76π6 s ,l =5.5 m D .t =⎣⎢⎡⎦⎥⎤2+512 6+(6+4)π2 s ,l =5.5 m 12.(2022·辽宁卷·13)2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2 000米接力决赛中,我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金.(1)如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动,若运动员加速到速度v=9 m/s时,滑过的距离x=15 m,求加速度的大小;(2)如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动,如图所示,若甲、乙两名运动员同时进入弯道,滑行半径分别为R甲=8 m、R乙=9 m,滑行速率分别为v甲=10 m/s、v乙=11 m/s,求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比,并通过计算判断哪位运动员先出弯道.答案及解析1.D 2.C 3.B 4.B 5.A6.B [轻绳OB 断开前,小球以A 、B 中点为圆心的圆弧做往复运动,设小球经过最低点的速度大小为v ,绳长为L ,小球质量为m ,轻绳的张力为F 1,由向心力公式有2F 1sin 53°-mg=m v 2L sin 53°,轻绳OB 断开后,小球在水平面内做匀速圆周运动,其圆心在A 点的正下方,设轻绳的张力为F 2,有F 2cos 53°=m v 2L cos 53°,F 2sin 53°=mg ,联立解得F 1F 2=2532,故B 正确.] 7.C [要使重物做离心运动,M 、N 接触,则A 端应靠近圆心,因此安装时B 端比A 端更远离圆心,A 错误;转速越大,所需向心力越大,弹簧拉伸越长,M 、N 能接触,灯会发光,不能说重物受到离心力的作用,B 错误;灯在最低点时有F 弹-mg =mrω2,解得ω=F 弹mr -g r ,又ω=2πn ,因此增大重物质量可使LED 灯在较低转速下也能发光,C 正确;匀速行驶时,灯在最低点时有F 1-mg =m v 2r ,灯在最高点时有F 2+mg =m v 2r,在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力,因此匀速行驶时,若LED 灯转到最低点时能发光,则在最高点时不一定能发光,D 错误.]8.D [小滑块在竖直方向做自由落体运动,加速度恒定不变,根据h =12gt 2,可得t =2h g,可知小滑块在圆柱体中的运动时间与v 0无关,小滑块在水平方向的加速度大小也不变,则小滑块的加速度大小不变,故A 、B 错误;小滑块沿着圆柱体表面切向的速度大小不变,所需向心力不变,则小滑块运动中对圆柱体内表面的压力不变,故C 错误;小滑块落至底面时竖直方向的速度v y =2gh ,小滑块落至底面时的速度大小v =v 02+v y 2=v 02+2gh ,故D 正确.]9.A [a 、b 角速度相等,向心力大小可表示为F =mω2R sin α,所以a 、b 所需向心力大小之比为sin 60°∶sin 30°=3∶1,A 正确;对b 分析可得mg tan 30°=mω2R sin 30°,结合对b 分析结果,对a 分析有mω2R sin 60°<mg tan 60°,即支持力在指向转轴方向的分力大于所需要的向心力,因此摩擦力有背离转轴方向的分力,即容器壁对a 的摩擦力沿切线方向向上,C 、D错误;对b 有F N b cos 30°=mg ,对a 有F N a cos 60°+F f sin 60°=mg ,所以F N a F N b ≠cos 30°cos 60°=31,B 错误.]10.BC [运动员匀加速运动的距离为x =v 2t =182×4.5 m =40.5 m ,A 错误;在匀加速过程中,加速度a =v t =184.5m/s 2=4 m/s 2,由牛顿第二定律,绳子的平均弹力大小为F =ma =50×4 N =200 N ,B 正确;运动员入弯时所需的向心力大小为F n =m v 2r =50×18225N =648 N ,C 正确;设入弯时冰刀与水平冰面的夹角为θ,则tan θ=mg F n =gr v 2=250324<1,得θ<45°,D 错误.] 11.B [在BC 段的最大加速度为a 1=2 m/s 2,则根据a 1=v 1m 2r 1,可得在BC 段的最大速度为v 1m = 6 m/s ,在CD 段的最大加速度为a 2=1 m/s 2,则根据a 2=v 2m 2r 2,可得在BC 段的最大速度为v 2m =2 m/s<v 1m ,可知在BCD 段运动时的速度为v =2 m/s ,在BCD 段运动的时间为t 3=πr 1+πr 2v =7π2s ,若小车从A 到D 所需时间最短,则AB 段小车应先以v m 匀速,再以a 1减速至v ,AB 段从最大速度v m 减速到v 的时间t 1=v m -v a 1=4-22 s =1 s ,位移x 2=v m 2-v 22a 1=3 m ,在AB 段匀速的最长距离为l =8 m -3 m =5 m ,则匀速运动的时间t 2=l v m =54s ,则从A 到D 最短时间为t =t 1+t 2+t 3=(94+7π2) s ,故选B.] 12.(1)2.7 m/s 2 (2)225242甲 解析 (1)根据速度位移公式有v 2=2ax ,代入数据可得a =2.7 m/s 2(2)根据向心加速度的表达式a =v 2R可得甲、乙的向心加速度之比为a 甲a 乙=v 甲2v 乙2·R 乙R 甲=225242,甲、乙两物体做匀速圆周运动,则运动的时间为t =πR v ,代入数据可得甲、乙运动的时间为t 甲=4π5 s ,t 乙=9π11s .因t 甲<t 乙,所以甲先出弯道.。
物理高考第一轮复习第Ⅱ单元 圆周运动●闯关训练 夯实基础1.如图4-2-12所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r ,a 是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮半径为4r ,小轮半径为2r ,b 点在小轮上,到小轮中心距离为r ,c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中皮带不打滑,则图4-2-12A.a 点与b 点线速度大小相等B.a 点与c 点角速度大小相等C.a 点与d 点向心加速度大小相等D.a 、b 、c 、d 四点,加速度最小的是b 点解析:分析本题的关键有两点:其一是同一轮轴上的各点角速度相同;其二是皮带不打滑时,与皮带接触的各点线速度相同.这两点抓住了,然后再根据描述圆周运动的各物理量之间的关系就不难得出正确的结论.由图可知,a 点和c 点是与皮带接触的两个点,所以在传动过程中二者的线速度相等,即v a =v c ,又v =ωR ,所以ωa r =ωc ·2r ,即ωa =2ωc .而b 、c 、d 三点在同一轮轴上,它们的角速度相等,则ωb =ωc =ωd =21ωa ,所以选项B 错;又v b =ωb ·r =21ωa r =21v a ,所以选项A 也错;向心加速度:a a =ωa 2r a b =ωb 2·r =(21ωa )2r =21ωa 2r =21a a a c =ωc 2·2r =(21ωa )2·2r =21ωa 2r =21a a a d =ωd 2·4r =(21ωa )2·4r =ωa 2r =a a .所以选项CD 均正确. 答案:CD 2.在地球上,赤道附近的物体A 和北京附近的物体B ,随地球的自转而做匀速圆周运动.可以判断A.物体A 与物体B 的向心力都指向地心B.物体A 的线速度的大小小于物体B 的线速度的大小C.物体A 的角速度的大小小于物体B 的角速度的大小D.物体A 的向心加速度的大小大于物体B 的向心加速度的大小 答案:D3.如图4-2-13所示,直径为d 的纸制圆筒,使它以角速度ω绕轴O 匀速转动,然后使子弹沿直径穿过圆筒.若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下a 、b 两个弹孔,已知aO 、bO 夹角为 ,求子弹的速度.图4-2-13解析:子弹从a 穿入圆筒到从b 穿出圆筒,圆筒转过的角度为π-ϕ,则子弹穿过圆筒的时间为t =(π-ϕ)/ω在这段时间内子弹的位移为圆筒的直径d ,则子弹的速度为v =d /t =ωd /(π-ϕ). 答案:ωd /(π-ϕ) 4.(2002年上海,8)太阳从东边升起,西边落下,这是地球上的自然现象,但在某些条件下,在纬度较高地区上空飞行的飞机上,旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象.这些条件是A.时间必须是在清晨,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大B.时间必须是在清晨,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度必须较大C.时间必须是在傍晚,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大D.时间必须是在傍晚,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度不能太大解析:在纬度较高地区,地球自转的线速度较小,飞机的飞行速度有可能大于地球自转的线速度.若在傍晚太阳刚从西边落下,飞机向西飞行的速度大于地球自转的速度,旅客就会看到太阳从西边升起.答案:C5.有一种大型游戏器械,它是一个圆筒形大容器,筒壁竖直,游客进入容器后靠筒壁站立,当圆筒开始转动后,转速加快到一定程度时,突然地板塌落,游客发现自己没有落下去,这是因为A.游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁B.游客处于失重状态C.游客受到的摩擦力等于重力D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势 解析:人做圆周运动的向心力由容器壁的弹力提供;竖直方向人受到的静摩擦力跟重力是一对平衡力,C 选项正确;游客受到筒壁的作用力为弹力和摩擦力的合力,不与筒壁垂直,A 选项错;游客在竖直方向加速度为零,故不是处于失重状态,B 选项错;转速增大时,游客仍有沿筒壁下滑的趋势,受到向上的静摩擦力作用,D 选项错.答案:C6.滑冰运动员受的最大摩擦力为其重力的k 倍,在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员,若仅依靠摩擦力来提供向心力而不冲出圆形滑道,其运动的速度应满足A.v ≥kRgB.v ≤kRgC.v ≤kRg 2D.v ≤2kRg解析:摩擦力提供向心力;根据临界条件,mgk =m Rv 2,得v =kRg则v ≤kRg .答案:B7.用同样材料做成的A 、B 、C 三个物体,放在匀速转动的水平平台上,已知m A =2m B =2m C ,各物体到轴的距离r C =2r A =2r B .若它们相对于平台无滑动,则下面说法中不正确...的是 A.C 的向心加速度最大B.B 的摩擦力最小C.转速增大时,C 比B 先滑动D.转速增大时,B 比A 先滑动解析:由a =ω2r 知,C 的向心加速度最大.由F f =m ω2r 知,B 所受的静摩擦力最小.物体将要滑动时有μmg =m ω2r ,即μg =ω2r .所以在转速增大时,C 先滑动.所以D 选项的说法不正确.答案:D8.在光滑杆上穿着两个小球m 1、m 2,且m 1=2m 2,用细线把两球连起来,当盘架匀速转动时,两小球刚好能与杆保持无相对滑动,如图4-2-14所示.此时两小球到转轴的距离r 1与r 2之比为图4-2-14A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶2解析:两球向心力、角速度均相等,由公式F =m ω2r 得r ∝m1,则21r r =12m m =21.答案:D9.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图4-2-15所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是图4-2-15A.a 处B.b 处C.c 处D.d 处解析:汽车在不同路段上的运动,可认为是半径不同的圆周运动.在a 、c 两处有mg -1N F =mv 2/r ,则正压力1N F 小于重力.在b 、d 两处有:2N F -mg =mv 2/r ,则正压力2N F 大于重力,又因为d 处的半径小,所以轮胎在d 处受的正压力最大.答案:D10.如图4-2-16所示,将完全相同的两小球A 、B 用长L =0.8 m 的细绳悬于以速度v =4 m/s 向右匀速运动的小车顶部,两球与小车的前、后壁接触.由于某种原因,小车突然停止,此时悬线的拉力之比F B ∶F A 为(g 取10 m/s 2)图4-2-16 A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4解析:小车突然停止,球B 也随之停止,故F B =mg 球A 开始从最低点摆动,则F A -mg =m L v 2,F A =m (g +L v 2)=3mg所以A B F F =31.答案:C 培养能力11.如图4-2-17所示,用钳子夹住一块质量m =50 kg 的混凝土砌块起吊.已知钳子与砌块间的动摩擦因数μ=0.4,砌块重心至上端间距l =4 m.在钳子沿水平方向以速度v =4 m/s 匀速行驶中,上端突然停止时,为不使砌块从钳子口滑下,对砌块施加的压力至少为多大?图4-2-17解析:上端突然停止时砌块以速度v =4 m/s 开始在竖直面内做圆周运动,设在最低点时钳子对砌块两侧面施加的最大静摩擦力均为F ,则2F -mg =m rv 2①砌块施加的压力至少为F N ,则F =μF N ② 由①②解得F N =875 N. 答案:875 N12.如果表演“水流星”节目时(一个杯子),拴杯子的绳长为L ,绳子能承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍,要使绳子不断裂、节目成功,则杯子通过最高点的速度最小为_______,通过最低点的速度最大为_______.解析:据圆周运动的知识,对最高点分析有:mg =m L v21,v 1=gL对最低点有:F max -mg =m Lv22,v 2=gL 7.答案:gL gL 713.如图4-2-18所示,物体P 用两根长度相等、不可伸长的细线系于竖直杆上,它随杆转动,若转动角速度为ω,则图4-2-18A.ω只有超过某一值时,绳子AP 才有拉力B.绳子BP 的拉力随ω的增大而增大C.绳子BP 的张力一定大于绳子AP 的张力D.当ω增大到一定程度时,绳AP 的张力大于BP 的张力 答案:ABC14.一把雨伞边缘的半径为r ,且高出水平地面h .当雨伞以角速度ω旋转时,雨滴自边缘甩出落在地面上成一个大圆周.这个大圆的半径为_______.解析:雨滴离开雨伞的速度为 v 0=ωr雨滴做平抛运动的时间为t =g h 2 雨滴的水平位移为x =v 0t =ωrgh 2 雨滴落在地上形成的大圆的半径为 R =22x r +=gh r r 2222ω+ =r g h 221ω+.答案:r gh 221ω+15.如图4-2-19所示,用细绳一端系着质量为M =0.6 kg 的物体A 静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O 吊着质量为m =0.3 kg 的小球B ,A 的重心到O 点的距离为0.2 m.若A 与转盘间的最大静摩擦力为F f =2 N ,为使小球B 保持静止,求转盘绕中心O 旋转的角速度ω的取值范围.(取g =10 m/s 2)图4-2-19解析:要使B 静止,A 必须相对于转盘静止——具有与转盘相同的角速度.A 需要的向心力由绳拉力和静摩擦力合成,角速度取最大值时,A 有离心趋势,静摩擦力指向圆心O ;角速度取最小值时,A 有向心运动的趋势,静摩擦力背离圆心O .对于B ,F =mg ;对于A ,F +F f =Mr ω12 F -F f =Mr ω22解得:ω1=MrF mg f +=6.5 rad/sω2=MrF mg f -=2.9 rad/s.答案:2.9 rad/s ≤ω≤6.5 rad/s 探究创新16.有点难度哟!质量为m A 和m B 的两个小球A 和B 用轻质弹簧连在一起,用长为L 1的细绳将A 球系于O 轴上,使A 、B 两球均以角速度ω在光滑的水平面上绕O O 轴做匀速圆周运动,如图4-2-20所示.当两球间的距离为L 2时,将线烧断,线被烧断的瞬间,两球加速度a A 和a B 各是多少?'图4-2-20。
姓名,年级:时间:基础复习课第三讲圆周运动[小题快练]1.判断题(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动.(× )(2)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的.( √ )(3)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的.( × )(4)做匀速圆周运动的物体的向心加速度与半径成反比.(× ) (5)做匀速圆周运动的物体的向心力是产生向心加速度的原因.( √ )(6)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体绕圆心转动的快慢,看周期或角速度.(√ )(7)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出.( × )(8)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故.(× )2.质点做匀速圆周运动时,下列说法正确的是( C )A.速度的大小和方向都改变B.匀速圆周运动是匀变速曲线运动C.当物体所受合力全部用来提供向心力时,物体做匀速圆周运动D.向心加速度大小不变,方向也不改变3.如图所示,洗衣机脱水筒在转动时,衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来,则衣服( C )A.受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用B.所需的向心力由重力提供C.所需的向心力由弹力提供D.转速越快,弹力越大,摩擦力也越大4.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车,如图所示.当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样.假设有一超高速摆式列车在水平面内行驶,以360 km/h的速度拐弯,拐弯半径为1 km,则质量为50 kg的乘客,在拐弯过程中所受到的列车给他的作用力为(g取10 m/s2)( C )A.500 NB.1 000 NC.500错误! ND.0考点一圆周运动中的运动学分析 (自主学习)1.对公式v=ωr的理解当r一定时,v与ω成正比;当ω一定时,v与r成正比;当v一定时,ω与r成反比.2.对a=错误!=ω2r=ωv的理解在v一定时,a与r成反比;在ω一定时,a与r成正比.3.常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即v A=v B.(2)摩擦传动:如图所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即v A=v B。
2021届高考一轮复习基础练习:圆周运动
一、单选题(下列题目中只有一个选项是满足题意的) 1.下列关于离心现象的说法正确的是( )
A .当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B .匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的圆周运动
C .做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动
D .做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做曲线运动
2.如图所示,长为L 的轻直棒一端可绕固定轴O 转动,另一端固定一质量为m 的小球,小球搁在水平升降台上,升降平台以速度v 匀速上升。
下列说法正确的是( )
A .小球做匀速圆周运动
B .当棒与竖直方向的夹角为α时,小球的速度为cos v
α
C .棒的角速度逐渐增大
D .当棒与竖直方向的夹角为α时,棒的角速度为
sin v
L α
3.A 、B 两个质点分别做匀速圆周运动,在相等时间内通过的弧长之比:4:3A B S S =,转过的圆心角之比
:3:2A B θθ=,则下列说法中正确的是
A .它们的线速度之比:4:3A
B v v = B .它们的角速度之比:2:3A B ωω=
C .它们的周期之比:3:2A B T T =
D .它们的向心加速度之比:3:2A B a a =
4.如图所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,图中c沿半径指向圆心,a与c垂直,下列说法正确的是()
A.当转盘匀速转动时,P受摩擦力方向为a方向
B.当转盘加速转动时,P受摩擦力方向为d方向
C.当转盘加速转动时,P受摩擦力方向为c方向
D.当转盘减速转动时,P受摩擦力方向为d方向
5.如图所示的皮带传动装置中,轮A和B固定在同一轴上,A、B、C分别是三个轮边缘的质点,且R A=R C=2R B,则三质点的向心加速度之比a A∶a B∶a C等于、、
A.1∶2∶4B.2∶1∶2
C.4∶2∶1D.4∶1∶4
6.如图所示,汽车通过拱形桥时的运动可看做圆周运动.质量为m的汽车以速率v通过拱形桥最高点时,若桥面的圆弧半径为R,则此时汽车对桥面的压力大小为()
A.mg B.2mg C.
2
mv
mg
R
-D.
2
mv
mg
R
+
7.近年来我国高速铁路发展迅速,一带一路战略开启了高铁发展的新时代,现已知两轨间宽度为L,内外轨高度差是h,重力加速度为g,如果机车要进入半径为R的弯道,该弯道的设计速度最为适宜的是()
A B C
D 8.如图所示,在半径为R 的半圆形碗的光滑表面上,一质量为m 的小球以转数n 转每秒在水平面内作匀速圆周运动,该平面离碗底的距离h 为( )
A .R -
22
4g n π B .
22
4g n π
C .
2
4g
R n π- D .
22
4g n π+
2
R 9.质量为m 的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动,小球的直径略小于圆管的直径,如图所示.已知小球以速度v 通过最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg ,则小球以速度
2
v
通过圆管的最高点时( )、
A .小球对圆管的内、外壁均无压力
B .小球对圆管的内壁压力等于
2mg
C .小球对圆管的外壁压力等于
2
mg
D .小球对圆管的内壁压力等于mg
10.如图所示,照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动。
已知图中双向四车道的总宽度为15 m ,内车道内边缘
间最远的距离为210 m。
假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75倍。
g取10 m/s2,则汽车()
A.所受的合力可能为零
B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供
C.最大速度不能超过30 m/s
D.最大速度不能超过41 m/s
二、多项选择题(下列选项中有多个选项满足题意)
11.如图所示,一长度l未知的轻杆,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量m未知的小球,整个装置绕O点在竖直面内转动。
小球通过最高点时,轻杆对小球的弹力F与其速度平方v2的关系如图所示,已知重力加速度为g,下列说法正确的是()
A.轻杆长度g
l
a
=
B.小球质量
b m
g =-
C.当2v a
<时,轻杆中的弹力表现为向下的拉力
D.仅换用长度较短的轻杆做实验,图线b点的位置不变
12.如图所示,一根细线下端栓一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动,现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动,而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置,则改变高度后与原来相比较,下面的判断中正确的是()
A.细线所受的拉力不变B.小球P运动的角速度变大
C.小球P运动的周期变短D.Q受到桌面的静摩擦力变小
13.如图,叠放在水平转台上的物体A、B、C能随转台一起以角速度ω匀速转动,A、B、C的质量分别为3m、2m、m,A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为μ,A和B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r、设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是()
μ
A.B对A的摩擦力一定为3mg
B.B对A的摩擦力一定为2
ω
3m r
C.转台的角速度一定满足:ω
D.转台的角速度一定满足:ω≤
14.如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是()
A.b一定比a先开始滑动B.a、b所受的摩擦力始终相等
C .ω=是b 开始滑动的临界角速度
D .当ω=时,a 所受摩擦力的大小为kmg
三、综合计算题(要求写出必要的计算过程)
15.如图,马戏团中上演的飞车节目,在竖直平面内有半径为R 的圆轨道。
表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运
动,已知人和摩托车的总质量为m ,人以1v =的速度过轨道最高点B ,并以21v =的的速度过最低点A 。
求在A 、B 两点轨道对摩托车的压力大小各为多少?
16.刘老师在课堂上给同学们做如下实验:一细线与桶相连,桶中装有小球,桶与细线一起在竖直平面内做圆周运动,最高点时小球竟然不从桶口漏出,如图所示,小球的质量m =0.2kg ,球到转轴的距离l =90cm ,g =10m/s 2 (1)整个装置在最高点时,球不滚出来,求桶的最小速率;
(2)若在最高点时使球对桶底的压力等于球重力的2倍,桶的速率多大?
17.如图所示,水平转盘的中心有一个光滑的竖直小圆孔,质量为m 的物体A 放在转盘上,A 到圆心的距离为r ,物体A 通过轻绳与物体B 相连,B 与A 质量相同.若物体A 与转盘间的动摩擦因数为μ(1)μ<,则转盘转动的角速度ω在什么范围内,物体A 才能随盘转动而不滑动?
18.晓明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动,当球某次运动到最低点时,绳突然断掉。
球飞离水平距离d后落地,如图所示,已知握绳的手离
地面高度为d,手与球之间的绳长为3
4
d,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力。
(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2
(2)问绳能承受的最大拉力多大?
(3)改变绳长,使球重复上述运动。
若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少?
参考答案
1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.C 7.A 8.A 9.B 10.C 11.BD 12.BC 13.BD 14.AC 15.7mg 和mg.
16.(1)min 3m/s v =;(2)v =
17ω≤
18.(1)v 1v 2;(2)T =113mg ;(3)当l =2d 时,x 有极大值x max d。