高考物理专题04圆运动及平抛备考强化训练10匀速圆周运动向心力新人教版.doc
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1、1 / 17【2019【2019 最新最新】精选高考物理专题精选高考物理专题 0404 圆运动及平抛备考强化圆运动及平抛备考强化训练训练 1010 匀速圆周运动向心力新人教版匀速圆周运动向心力新人教版本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于理解和掌握匀速圆周运动的运动学特点和动力学特点.理解和掌握向心力的公式,并能熟练地进行有关计算.解答这种类型的题、不但要有扎实的物理基础,同时应具有丰富的空间想象能力.一、破解依据一、破解依据1.线速度 V=l/t=2r/T 2.角速度=/t=2/T=2f3.向心加速度 a=V2/r=2r=(2/T
2、)2r 4.向心力 F 心=mV2/r=m2r=m(2/T)2r=m(2f)2r5.周期与频率 T=1/f 6.角速度与线速度的关系 V=r7.角速度与转速的关系 =2n (此处频率与转速(r/s)意义相同)8.主要物理量及单位: 弧长(l):米(m) 角度():弧度(rad) 频率(f):赫(Hz)周期(T):秒(s) 转速(n):r/s 半径(r):米(m) 2 / 17线速度(V):m/s 角速度():rad/s 向心加速度:m/s2绳系小球竖直平面内的变速圆周运动在最高点 G + T2= mV22/r在最低点 T1- G = mV12/r在任意点 T+ Gn = mV2/r=man,
3、Gt=mat;an 改变线速度方向, at 改变线速度大小。*10 杆连小球竖直平面内的变速圆周运动在最高点 G -N2= mV22/r在最低点 T1 - G = mV12/r在上半周任意点 Gn-N = mV2/r=man, Gt=mat;an 改变线速度方向, at 改变线速度大小在下半周任意点,情况与绳系小球情况相同。注:(1)向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直。(2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,但动量不断改变。二、二、 精选习题精选习题选择题(每小题选
4、择题(每小题 5 5 分,共分,共 4040 分)分)(1717 天津)天津) “天津之眼天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天轮,是市的地标之一摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在市的地标之一摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动下列叙述正确的是竖直面内做匀速圆周运动下列叙述正确的是( ( ) )3 / 17A摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变(1616 浙江)如图浙江)如图-2-2 所示为赛车场的一个所示为
5、赛车场的一个“梨形梨形”赛道,两个赛道,两个弯道分别为半径弯道分别为半径 R=90mR=90m 的大圆弧和的大圆弧和 r=40mr=40m 的小圆弧,直道与弯道相的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心切。大、小圆弧圆心 O O、OO距离距离 L=100mL=100m。赛车沿弯道路线行驶时,。赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的 2.252.25 倍,假设赛车在倍,假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动,要使赛车不直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动,要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短是(打滑,绕赛道
6、一圈时间最短是( )。(发动机功率足够大,重力)。(发动机功率足够大,重力加速度加速度 g=10m/s2,=3.14g=10m/s2,=3.14)。)。A在绕过小圆弧弯道后加速 B在大圆弧弯道上的速率为 45 m/sC在直道上的加速度大小为 5.63 m/s2 D通过小圆弧弯道的时间为 5.85s 3 3 (1717 全国全国 2 2)如图)如图-3-3,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物快以速度从轨道下端滑入轨道,并从圆的直径与地面垂直,一小物快以速度从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物快落地点到轨道下端的距离与轨道半径
7、有轨道上端水平飞出,小物快落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度为)关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度为) vgA. B. C. D.216v g28v g24v g22v g(1616 全国全国)如图)如图-4-4,一固定容器的内壁是半径为,一固定容器的内壁是半径为 R R 的半的半4 / 17球面;在半球面水平直径的一端有一质量为球面;在半球面水平直径的一端有一质量为 m m 的质点的质点 P P。它在容器。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为 W W。重力。重力加
8、速度大小为加速度大小为 g g。设质点。设质点 P P 在最低点时,向心加速度的大小为在最低点时,向心加速度的大小为 a a,容,容器对它的支持力大小为器对它的支持力大小为 N N,则,则A. B. 2()mgRWamR2mgRWamRC. D. 32mgRWNR2()mgRWNR(1717 全国全国)如图)如图-5-5,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆
9、环对它的作用力A.一直不做功 B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心 (1414 安徽)如图安徽)如图-6-6 所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度的固定对称轴以恒定角速度 转动,盘面上离转轴距离转动,盘面上离转轴距离 2.52.5 m m 处有处有一小物体与圆盘始终保持相对静止物体与盘面间的动摩擦因数为一小物体与圆盘始终保持相对静止物体与盘面间的动摩擦因数为( (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ),盘面与水平面的夹角为,盘面与水平面的夹角为 3030,g g 取取 1010 m/s2.m
10、/s2.则则 的最大值是的最大值是( ( ) )A. rad/s B. rad/s C1.0 rad/s D0.5 rad/s(1616 新课标新课标 IIII)小球)小球 P P 和和 Q Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板用不可伸长的轻绳悬挂在天花板 上,上,P P 球的质量大于球的质量大于 Q Q 球的质量,悬挂球的质量,悬挂 P P 球的绳比悬挂球的绳比悬挂 Q Q 球的绳球的绳 短将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图短将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图-7-7 所示,将两球由静所示,将两球由静 止释放,在各自轨迹的最低点止释放,在各自轨迹的最低点 AP 球的速度一定大于 Q 球的速度
11、 BP 球的动能一图5 / 17定小于 Q 球的动能 CP 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力 DP 球的向心加速度一定小于 Q 球的向心加速度(1414 新课标新课标)如图)如图-8-8,两个质量均为,两个质量均为 m m 的小木块的小木块 a a 和和b b(可视为质点)放在水平圆盘上,(可视为质点)放在水平圆盘上,a a 与转轴与转轴 OOOO 的距离为的距离为 l l,b b 与转与转轴的距离为轴的距离为 2l2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的 k k 倍,倍,重力加速度大小为重力加速度大小为 g g。若圆盘从静止开始绕轴缓
12、慢地加速转动,用。若圆盘从静止开始绕轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )Ab 一定比 a 先开始滑动 Ba、b 所受的摩擦力始终相等C=是 b 开始滑动的临界角速度lkg 2D当=时,a 所受摩擦力的大小为 kmglkg 32填空题(填空题(2020 分)分) (15(15 新课标新课标 I)I)(6 6 分)某物理小组的同学设计了一个粗测玩分)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验,所用器材有:玩具小车、具小车通过凹形桥最低点的速度的实验,所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分
13、的半径为压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为 R=0.20mR=0.20m). .完成下列填空:(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图-9(a)所示,托盘秤的示数为 1.00kg;(2)将玩具小车放置在凹形桥模拟器最低点时,托盘秤示数如图(b)所示,该示数为_kg.(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另6 / 17一侧,此过程中托盘秤的最大示数为 m,多次从同一位置释放小车,记录各次的 m 值如下表所示:序号12345M(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为是_N,玩具小车通过最低点时的速度
14、大小为_m/s ,(重力加速度大小取 9.80m/s2,计算结果保留 2 位有效数字) (1414 天津)(天津)(1414 分)半径为分)半径为 R R 的水平圆盘绕过圆心的水平圆盘绕过圆心 o o 的竖直的竖直轴转动,轴转动,A A 为圆盘边缘上一点,在为圆盘边缘上一点,在 o o 的正上方有一个可视为质点的的正上方有一个可视为质点的小球以初速度小球以初速度 v v 水平抛出时,半径水平抛出时,半径 OAOA 方向恰好与方向恰好与 v v 的方向相同,如的方向相同,如图图-10-10 示。若小球与圆盘只碰一次,且落在示。若小球与圆盘只碰一次,且落在 A A 点,重力加速度为点,重力加速度为
15、 g g,则小球抛出时距则小球抛出时距 o o 的高度的高度 h=h= 圆盘转动的角速度大小为圆盘转动的角速度大小为 计算题(共计算题(共 4040 分)分)(1515 宝鸡三检)宝鸡三检) (1212 分)某学生设计并制作了一个简易水轮分)某学生设计并制作了一个简易水轮机,如图所示,让水从水平放置的水管流出,水流轨迹与下边放置机,如图所示,让水从水平放置的水管流出,水流轨迹与下边放置的轮子边缘相切,水冲击轮子边缘上安装的挡水板,可使轮子连续的轮子边缘相切,水冲击轮子边缘上安装的挡水板,可使轮子连续转动。当该装置工作稳定时,可近似认为水到达轮子边缘时的速度转动。当该装置工作稳定时,可近似认为水
16、到达轮子边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同。调整轮轴的位置,使水流与轮边缘切点与轮子边缘的线速度相同。调整轮轴的位置,使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向成角。测得水从管口流出速度,轮子半径。对应的半径与水平方向成角。测得水从管口流出速度,轮子半径。( (已知,已知, ,) )求:求: O037smv3mR1 . 06 . 037sin08 . 037cos0210smg (1)若不计挡水板的大小,则轮子转动角速度为多少?(2)水管出水口距轮轴水平距离和竖直距离。Olh(1515 海南)海南) 】 (1212 分)如图分)如图-12-12,位于竖直水平面内的光滑轨,位于竖直水平面内的光滑轨7
17、 / 17道由四分之一圆弧道由四分之一圆弧 abab 和抛物线和抛物线 bcbc 组成,圆弧半径组成,圆弧半径 OaOa 水平,水平,b b 点为点为抛物线顶点。已知抛物线顶点。已知 h=2m,h=2m,,s=s=。取重力加速度大小。取重力加速度大小。2m210/gm s(1)一小环套在轨道上从 a 点由静止滑下,当其在 bc 段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;(2)若环从 b 点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达 c 点时速度的水平分量的大小。.(1515 福建)(福建)(1616 分)如图分)如图-13-13,质量为,质量为 M M 的小车静止在光滑的小车静止在光滑
18、的水平面上,小车的水平面上,小车 ABAB 段是半径为段是半径为 R R 的四分之一圆弧光滑轨道,的四分之一圆弧光滑轨道,BCBC段是长为段是长为 L L 的水平粗糙轨道,两段轨道相切于的水平粗糙轨道,两段轨道相切于 B B 点,一质量为点,一质量为 m m 的的滑块在小车上从滑块在小车上从 A A 点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为 g g。(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力;(2)若不固定小车,滑块仍从 A 点由静止下滑,然后滑入 BC轨道,最后从 C 点滑出小车,已知滑块质量,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2 倍,
19、滑块与轨道 BC 间的动摩擦因数为 ,求:2Mm 滑块运动过程中,小车的最大速度 vm;滑块从 B 到 C 运动过程中,小车的位移大小 s。( (四四) )选做题选做题(1616 海南)如图海南)如图-14-14,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为为 m m 的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为的压力大小为 N1N1,在高点时对轨道的压力大小为,在高点时对轨道的压力大小为 N2.N2.重力加速度大重力加速度大小为小为 g g,则,则 N1N1N2N2 的值为(的值为( )。)。
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