高考物理一轮复习精选题辑课练12圆周运动的规律及应用.doc
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1、1 / 14【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 1212 圆周圆周运动的规律及应用运动的规律及应用1(2018陕西长安一中模拟)(多选)有关圆周运动的基本模型, 下列说法正确的是( ) A如图 a 所示,汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态 B如图 b 所示是一圆锥摆,增大 ,若保持圆锥的高度不变, 则圆锥摆的角速度不变 C如图 c 所示,同一小球在光滑且固定的圆锥筒内的 A、B 位 置先后分别做匀速圆周运动,则在 A、B 两位置小球的角速度及所受 筒壁的支持力大小相等 D火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作 用 答案
2、:BD 解析:题图 a,汽车在最高点时,mgFN,可知 FN m2r,M 做向心运动,直到到达 B 点,小环 N 受到重力和圆环的支 持力,在水平面内做匀速圆周运动,合力的方向沿水平方向,设其 与 ABC 半圆环圆心的连线与竖直方向之间的夹角为 ,Fnmgtanm2Rsin,所以 2R,当半圆环的角速 度由 1 变为 2 后, 减小,小环 N 将向 B 点靠近稍许,故选 A. 5(2018安徽六安一中月考)高明同学撑一把雨伞站在水平地 面上,伞面边缘点所围圆形的半径为 R,现将雨伞绕竖直伞杆匀速 转动,伞边缘上的水滴落到地面,落点形成一个半径为 r 的圆形, 伞边缘距离地面的高度为 h,当地重
3、力加速度为 g,则( ) A雨滴着地时的速度大小为 2ghB雨滴着地时的速度大小为 r2R24h2 2hgC雨伞转动的角速度大小为 1 Rr2R2g hD雨伞转动的角速度大小为 rR Rg 2h 答案:B 解析:根据 hgt2,解得 t,根据几何关系得 s,平抛运 动的水平位移为 sv0t,所以 v0,下落的过程中机械能守恒, 所以 mvmghmv2,联立以上方程解得 vg;根据公式 v0R 得 ,联立得 ,故 B 正确,A、C、D 错误 6(2018陕西西安一中模拟)(多选)如图甲所示,用一轻质绳 拴着一质量为 m 的小球,在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力), 小球运动到最高点时绳对小球
4、的拉力为 T,小球在最高点的速度大 小为 v,其 Tv2 图象如图乙所示,则( )A轻质绳长为am bB当地的重力加速度为a m C当 v2c 时,轻质绳的拉力大小为a D只要 v2b,小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为 6a 答案:BD 解析:在最高点重力和绳子的拉力的合力充当向心力,所以有 Tmgm,即 Tv2mg,故斜率 k,纵截距 ymg,根据几何 知识可得 k,ya,联立解得 g,R,A 错误,B 正确;当 v2c 时,代入 Tv2mg,解得 Ta,C 错误;只要 v2b,绳 子的拉力大于 0,根据牛顿第二定律得最高点,T1mgm,最低点, T2mgm,从最高点到最低点的过程中,根
5、据机械能守恒定律得 mvmv2mgR,联立解得 T2T16mg,即小球在最低点和最高点4 / 14时绳的拉力差均为 6a,D 正确 7(2018广东五校联考)如图甲所示,轻杆一端固定在 O 点, 另一端固定一小球,现让小球在竖直面内做半径为 R 的圆周运 动小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为 F,小球在最高 点的速度大小为 v,其 Fv2 图象如图乙所示则( )A小球的质量为aR bB当地的重力加速度大小为R b Cv2c 时,杆对小球的弹力方向向上 Dv2b 时,杆对小球的弹力大小为 2mg 答案:A 解析:在最高点,若 v0,则 Fmga;若 F0,则 mgmm,解得 g,m,故 A
6、 正确,B 错误;由图可知当 v2b 时,杆对小球的弹力方向向下, 所以当 v2c 时,杆对小球的弹力方向向下,故 C 错误;当 v2b 时,杆对小球的弹力大小为 0,故 D 错误 8(2018安徽蚌埠二中模拟)(多选)如图所示,在水平转台上 放置用轻绳相连的质量相同的滑块 1 和滑块 2,转台绕转轴 OO以 角速度 匀速转动过程中,轻绳始终处于水平状态,两滑块始终相 对转台静止,且与转台之间的动摩擦因数相同,滑块 1 到转轴的距 离小于滑块 2 到转轴的距离关于滑块 1 和滑块 2 受到的摩擦力 f1、f2 与角速度的二次方的关系图线,可能正确的是( ) 答案:AC 解析:两滑块的角速度相等
7、,根据向心力公式 Fmr2,考虑 到两滑块质量相同,滑块 2 的运动半径较大,开始时摩擦力提供向 心力,所以角速度增大时,滑块 2 先达到最大静摩擦力;继续增大 角速度,滑块 2 所受的摩擦力不变,绳子拉力增大,滑块 1 的摩擦 力减小,当滑块 1 的摩擦力减小到零后,又反向增大,当滑块 1 摩 擦力达到最大值时,再增大角速度,将发生相对滑动,故滑块 2 的 摩擦力先增大达到最大值,然后保持不变,滑块 1 的摩擦力先增大 后减小,再反向增大,故 A、C 正确 9(2018河南豫南九校质检)(多选)如图所示,甲、乙两水平 圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动,接触处无 相对滑动甲圆盘
8、与乙圆盘的半径之比 r 甲:r 乙3:1,两 圆盘和小物体 m1、m2 之间的动摩擦因数相同,m1 距 O 点为 2r,m2 距 O点为 r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时,下列说法正确 的是( ) A滑动前 m1 与 m2 的角速度之比 1:21:35 / 14B滑动前 m1 与 m2 的向心加速度之比 a1:a22:9 C随转速慢慢增加,m1 先开始滑动 D随转速慢慢增加,m2 先开始滑动 答案:ABD 解析:甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等,有 1r 甲2r 乙,则得 1:21:3,所以小物体相对圆盘开 始滑动前,m1 与 m2 的角速度之比为 1:21:3,故 A 正 确;小物
9、体相对圆盘开始滑动前,根据 a2r 得,m1 与 m2 的向 心加速度之比 a1:a22r:r2:9,故 B 正确;根 据 mgmr2 知,小物体刚要滑动时角速度为 m,可知 m1、m2 的临界角速度之比为 1:,而甲、乙的角速度之比为 1:21:3,可知当转速增加时,m2 先达到临界角速度, 所以 m2 先开始滑动,故 D 正确,C 错误 10(2018四川资阳一诊)(多选)如图所示,水平转台上有一 个质量为 m 的物块,用长为 l 的轻质细绳将物块连接在转轴上,细 绳与竖直转轴的夹角 30,此时细绳伸直但无张力,物块与转 台间动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转 台由静止开
10、始缓慢加速转动,角速度为 ,重力加速度为 g,则( ) A当 时,细绳的拉力为 0 B当 时,物块与转台间的摩擦力为 0 C当 时,细绳的拉力大小为 mg D当 时,细绳的拉力大小为 mg 答案:AC 解析:当转台的角速度比较小时,物块只受重力、支持力和摩 擦力,当细绳恰好要产生拉力时 mgmlsin30,解得 1, 随角速度的增大,细绳上的拉力增大,当物块恰好要离开转台时, 物块受到重力和细绳的拉力的作用,mgtan30mlsin30,解 得 2,由于 1mg,故 D 错 误;当 2 时,物块已经离开转台,细绳的拉力与重力的合力 提供向心力,则 mgtanm2lsin,解得 cos,故 Fm
11、g, 故 C 正确 11如图所示,一小球从 A 点以某一水平向右的初速度出发, 沿水平直线轨道运动到 B 点后,进入半径 R10 cm 的光滑竖直圆形 轨道,圆形轨道间不相互重叠,即小球离开圆形轨道后可继续向 C 点运动,C 点右侧有一壕沟,C、D 两点间的竖直高度 h0.8 m,水6 / 14平距离 s1.2 m,水平轨道 AB 长为 L11 m,BC 长为 L23 m,小 球与水平轨道间的动摩擦因数 0.2,重力加速度 g 取 10 m/s2. (1)若小球恰能通过圆形轨道的最高点,求小球在 A 点的初速 度 (2)若小球既能通过圆形轨道的最高点,又不掉进壕沟,求小球 在 A 点的初速度的
12、范围 答案:(1)3 m/s (2)3 m/svA4 m/s 和 vA5 m/s 解析:(1)设小球恰能通过圆形轨道最高点的速度为 v,由牛顿 第二定律得 mgm,由 B 到最高点,由机械能守恒定律得 mv2mgRmv2,由 A 到 B,mgL1mvmv,解得小球在 A 点的 速度为 vA3 m/s. (2)若小球刚好停在 C 处,则有mg(L1L2)0mv,解得 vA14 m/s. 若小球停在 BC 段,则 3 m/svA4 m/s. 若小球能通过 C 点,并恰好越过壕沟,则有 hgt2,svCt, mg(L1L2)mvmv,则有 vA25 m/s, 所以小球在 A 点的初速度范围为 3 m
13、/svA4 m/s 和 vA5 m/s. 12. 如图所示,装置 BOO 可绕竖直轴 OO 转动,可视为质点的小 球 A 与两细线连接后分别系于 B、C 两点,装置静止时细线 AB 水平, 细线 AC 与竖直方向的夹角为 37.已知小球的质量 m1 kg,细线 AC 长 l1 m,B 点距 C 点的水平和竖直距离相等(重力加速度 g 取 10 m/s2) (1)若装置匀速转动的角速度为 1,细线 AB 上的张力为零而 细线 AC 与竖直方向的夹角仍为 37,求角速度 1 的大小 (2)若装置匀速转动的角速度 2 rad/s,求细线 AC 与竖直 方向的夹角 (3)装置可以以不同的角速度匀速转动
14、,试通过计算在坐标图中 画出细线 AC 上张力 FT 随角速度的平方 2 变化的关系图象 答案:(1) rad/s (2)53 (3)1 rad/s 时, FT12.5 N 不变;1 时,FTm2l2(N)FT2 关系 图象略 解析:(1)当细线 AB 上的张力为零时,小球的重力和细线 AC 张 力的合力提供小球做圆周运动的向心力,有 mgtan37 mlsin37, 解得 1 rad/s.7 / 14(2)当 2 rad/s 时,因为 rad/s rad/s, 小球应该向左上方摆起,假设细线 AB 上的张力仍然为零,则 mgtanmlsin,解得 cos, 则 53. 因为 B 点距 C 点
15、的水平和竖直距离相等,所以,当 53 时,细线 AB 恰好竖直,且tan53. 说明细线 AB 此时的张力为零,故此时细线 AC 与竖直方向的夹 角为 53. (3)1 rad/s 时,细线 AB 水平,细线 AC 上的张力的 竖直分量等于小球的重力,即 FTcos37mg,则 FT12.5 N. 11 时,FTm2l2(N)FT2 关系图略刷题加餐练刷题加餐练1(2015天津卷)未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力 状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加 装一段圆柱形“旋转舱” ,如图所示当旋转舱绕其轴线匀速旋转时, 宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球
16、表面时 相同大小的支持力为达到上述目的,下列说法正确的是( ) A旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大 B旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小 C宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大 D宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小 答案:B 解析:宇航员在舱内受到的支持力与他站在地球表面时受到的 支持力大小相等,mgm2r,即 g2r,可见 r 越大, 就应越 小,B 正确、A 错误;角速度与质量 m 无关,C、D 错误 2(2016上海卷)风速仪结构如图(a)所示光源发出的光经 光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘 旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被遮挡已知风轮叶片
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