专题(25)圆周运动---2021年高考物理复习专题训练含真题及解析

高考物理生活中的圆周运动及其解题技巧及练习题(含答案)含解析

一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动

1．水平面上有一竖直放置长H＝1.3m的杆PO，一长L＝0.9m的轻细绳两端系在杆上P、Q两点，PQ间距离为d＝0.3m，一质量为m＝1.0kg的小环套在绳上。杆静止时，小环靠在杆上，细绳方向竖直；当杆绕竖直轴以角速度ω旋转时，如图所示，小环与Q点等高，细绳恰好被绷断。重力加速度g＝10m／s2，忽略一切摩擦。求：

（1）杆静止时细绳受到的拉力大小T；

（2）细绳断裂时杆旋转的角速度大小ω；

（3）小环着地点与O点的距离D。

【答案】（1）5N （2）53/rads （3）1.6m

【解析】

【详解】

（1）杆静止时环受力平衡，有2T＝mg 得：T＝5N

（2）绳断裂前瞬间，环与Q点间距离为r，有r2＋d2＝（L－r）2

环到两系点连线的夹角为θ，有dsinLr，rcosLr

绳的弹力为T1，有T1sinθ＝mg

T1cosθ＋T1＝mω2r

得53/rads

（3）绳断裂后，环做平抛运动，水平方向s＝vt

竖直方向：212Hdgt

环做平抛的初速度：v＝ωr

小环着地点与杆的距离：D2＝r2＋s2

得D＝1.6m

【点睛】

本题主要是考查平抛运动和向心力的知识，解答本题的关键是掌握向心力的计算公式，能清楚向心力的来源即可。

2．如图1所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图2所示的模型：倾角θ=37°、L=60cm的直轨道AB与半径R=10cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接，C、F为圆轨道最低点，D点与圆心等高，E为圆轨道最高点；圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接，整条轨道宽度不计，其正视图如图3所示．现将一质量m=50g的滑块(可视为质点)从A端由静止释放．已知滑块与AB段的动摩擦因数μ1=0.25，与FG段的动摩擦因数μ2=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2．

高考物理生活中的圆周运动技巧和方法完整版及练习题含解析

一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动

1．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x＝4t﹣2t2，物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．g＝10m/s2，求：

（1）质量为m2的物块在D点的速度；

（2）判断质量为m2＝0.2kg的物块能否沿圆轨道到达M点：

（3）质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功.

【答案】（1）2.25m/s（2）不能沿圆轨道到达M点 （3）2.7J

【解析】

【详解】

（1）设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直方向分速度为：

vy22100.45gRm/s＝3m/s

yDvvtan53°43

所以：vD＝2.25m/s

（2）物块在内轨道做圆周运动，在最高点有临界速度，则

mg＝m2vR，

解得：v322gRm/s

物块到达P的速度：

222232.25PDyvvvm/s＝3.75m/s

若物块能沿圆弧轨道到达M点，其速度为vM，由D到M的机械能守恒定律得：

22222111cos5322MPmvmvmgR

可得：20.3375Mv，这显然是不可能的，所以物块不能到达M点 （3）由题意知x＝4t-2t2，物块在桌面上过B点后初速度vB＝4m/s，加速度为：

24m/sa

则物块和桌面的摩擦力：22mgma

高考物理生活中的圆周运动题20套(带答案)及解析

一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动

1．已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的12倍．地球表面的重力加速度为g．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O上，小球绕悬点O在竖直平面内做圆周运动．小球质量为m，绳长为L，悬点距地面高度为H．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为S求：

(1)星球表面的重力加速度？

(2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？

(3)细线所能承受的最大拉力？

【答案】(1)01=4gg星 (2)0024gsvHL (3)201[1]42()sTmgHLL

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由万有引力等于向心力可知22MmvGmRR

2MmGmgR

可得2vgR

则014gg星＝

（2）由平抛运动的规律：212HLgt星

0svt

解得0024gsvHL

（3）由牛顿定律，在最低点时：2vTmgmL星＝ 解得：201142()sTmgHLL

【点睛】

本题考查了万有引力定律、圆周运动和平抛运动的综合，联系三个问题的物理量是重力加速度g0；知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键．

2．如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg

的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点.经测量,D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数 ,重力加速度.求:

(1)滑块通过C点时的速度大小;

(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;

(3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.

【答案】（1） （2）45N（3）

第3讲 圆周运动

一、正误辨析

(1)物体做匀速圆周运动时，因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力．( × )

(2)物体做匀速圆周运动时，因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小．( √ )

(3)物体做匀速圆周运动时，向心力由物体所受的合外力提供．( √ )

二、选择题

1.(多选)(2019·福建漳州市第二次教学质量监测)明代出版的《天工开物》一书中记载：“其湖池不流水，或以牛力转盘，或聚数人踏转．”并附有牛力齿轮翻车的图画如图5所示，翻车通过齿轮传动，将湖水翻入农田．已知A、B齿轮啮合且齿轮之间不打滑，B、C齿轮同轴，若A、B、C三齿轮半径的大小关系为rA>rB>rC，则( )

图5

A．齿轮A、B的角速度相等

B．齿轮A的角速度比齿轮C的角速度小

C．齿轮B、C的角速度相等

D．齿轮A边缘的线速度比齿轮C边缘的线速度小

答案 BC

解析 齿轮A与齿轮B是齿轮传动，边缘线速度大小相等，根据公式v＝ωr可知，半径比较大的A的角速度小于B的角速度．而B与C是同轴转动，角速度相等，所以齿轮A的角速度比齿轮C的角速度小，故A错误，B、C正确；B、C角速度相等，齿轮B的半径大，边

缘线速度大于C的，又齿轮A与齿轮B边缘线速度大小相等，所以齿轮A边缘的线速度比C边缘的线速度大，故D错误．

2.(多选)(2019·安徽合肥市第二次质检)如图7所示为运动员在水平道路上转弯的情景，转弯轨迹可看成一段半径为R的圆弧，运动员始终与自行车在同一平面内．转弯时，只有当地面对车的作用力通过车(包括人)的重心时，车才不会倾倒．设自行车和人的总质量为M，轮胎与路面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.下列说法正确的是( )

图7

A．车受到地面的支持力方向与车所在平面平行

B．转弯时车不发生侧滑的最大速度为μgR

C．转弯时车与地面间的静摩擦力一定为μMg