圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)典習(xí)題附答案詳解

1、1.在觀看雙人花樣滑冰表演時(shí)，觀眾有時(shí)會(huì)看到女運(yùn)動(dòng)員被男運(yùn)動(dòng)員拉著離開冰面在空中做水平方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知2,若已知女運(yùn)動(dòng)員的體重為35kg,據(jù)此可估算該女運(yùn)動(dòng)員（通過目測(cè)估計(jì)拉住女運(yùn)動(dòng)）員的男運(yùn)動(dòng)員的手臂和水3502NB.受到的拉力約為350N平冰面的夾角約為加速度為g=10m/sA.受到的拉力約為C.向心加速度約為圖42112 .中央電視臺(tái)今日說法欄目最近報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故.家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場(chǎng)面，第八次有輛卡車沖進(jìn)李先生家，造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案.經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫

2、出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖4-212由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)（東）高外（西）低公路在設(shè)計(jì)上可能外（西）高內(nèi)（東）低r1北+:|IA一用圖42123.如圖4-2-13所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑.某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g,空氣阻力不計(jì)，要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無作用力，則）RA.該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定小于20.RB.該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定等于2叭/C.盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能小號(hào)2mgD.

3、盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能大于2mg45重力所示.交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認(rèn)為正確的是A.B.C.4.圖示所示，為某一皮帶傳動(dòng)裝置.主動(dòng)輪的半徑為轉(zhuǎn)速為n,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑.下列說法正確的是A.從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)r1C.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為nB.從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)輪的半徑為D.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)端為（）nr1圖42-13S已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),NIR的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中，如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變，如圖4-217所示，那么（）因?yàn)樗俾什蛔?，所以石塊的加速度為零石塊下滑過程中受的合外力越來越大石塊下滑過程中受的摩擦力大小不變石塊下滑過程中的加速度大

4、小不變，方向始終指向球心車廂會(huì)自動(dòng)傾斜，提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力；假設(shè)這種新型列車以道半徑為1.5km,則質(zhì)量為75kg的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受到的合外力為圖427.如圖4-219甲所示，一根細(xì)線上端固定在SV8下端連一小鐵球A,讓小鐵球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此裝置構(gòu)成一圓錐擺（不計(jì)空氣阻力）？下列說法中正確的是（A.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力、繩子的拉力和向心力作用D.如果兩個(gè)小球的質(zhì)量相等，則在圖乙中兩條細(xì)線受到的拉力相等&汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲車在乙車的外側(cè)5.質(zhì)量為m的石塊從半徑為A.B.C.D.6.2008的主要原因是其中一列

5、列車轉(zhuǎn)彎時(shí)超速行駛360km/h的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，彎A.500NB.1000NC.5002ND.0B.C.同，如圖度，使兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度一定大于g（l為擺長(zhǎng)）另有一個(gè)圓錐擺，擺長(zhǎng)更大一點(diǎn)，兩者懸點(diǎn)相4219乙所示，如果改變兩小球的角速B球的角速度大于A球的角速度圖4219.兩車沿半徑方向受到的M如圖42-18所示，是一種新型高速列車，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時(shí)年4月28日凌晨,摩擦力分別為A.Ff甲小于FfC.Ff甲大于FfFf甲和Ff乙以下說法正確的是（B.Ff甲等于Ff乙9.2-20所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些.汽車的

6、運(yùn)動(dòng)可看作是做半徑為D.Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān)在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低.如圖4-R的圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)內(nèi)外路面高度差為h,路基的水平寬度為d,路面的寬度為L(zhǎng).已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力進(jìn)方向）等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于（）（即垂直于前/qRh/gRh/gRLAVB.CD10.如圖42-24所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H,筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半.內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊隨圓錐筒一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法正確的是()A.小物塊所受合外力指向0點(diǎn)B.當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3=魯日時(shí)，小物塊不受摩擦

7、力作用(TR/H*/T。TO圖4211.如圖4225所示，一水平光滑、距地面高為h、邊長(zhǎng)為a的正方形MN24Qft面上，用長(zhǎng)為不可伸長(zhǎng)的輕繩連接質(zhì)量分別為m、mB的A、B兩小球，兩小球在繩子拉力的作用下，繞繩子上的某點(diǎn)0以不同的線速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心0與桌面中心重合，已知0.5kg,L=1.2m,LAO=0.8m,a=2.1m,h=1.25m,A球的速度大小VA=0.4m/s,重力加速度g取10m/s2,求：(1)繩子上的拉力F以及B球的質(zhì)量m;(2)若當(dāng)繩子與MN平行時(shí)突然斷開，則經(jīng)過1.5s兩球的水平距離；(與地面撞擊后。前進(jìn)方向的速度不變)(3)兩小球落至地面時(shí)，落點(diǎn)間的距離.fgR

8、dTC.時(shí)，小物塊受摩擦力沿當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3日A0方向D.當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3/gR,該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=2vR=2與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，由r.選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，盒子2mv打/口山十Fmg=-R,解得F=2mg選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.答案：B4解析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng).因?yàn)橹鲃?dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由于通過皮帶傳動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的速度相等，nri冗n為角速度，得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n2=一,選項(xiàng)C正確D錯(cuò)r2誤.答案：BC5解析：由于石塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，只存在向心加速度，大小不變

9、，方向始終指向球心，D對(duì)，A錯(cuò).由F合=F向=ma向知合外力大小不變，B錯(cuò)，又因石塊在運(yùn)動(dòng)方向（切線方向）上合力為零，才能保證速率不變，在該方向重力的分力不斷減小，所以摩擦力不斷減小，C錯(cuò).答案：DmV10026解析：360km/h=100m/s，乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受的合外力提供向心力F=-八=75X仆3N=500N.答案：A7解析：如下圖所示，小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到重力和繩子的拉力，而向心力C.An-2是由重力和拉力的合力提供,mgan0=m1Asin0,即3=g/1cos0當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，0一定大于零，即cos0一定小于1,因此，當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)角速度一定大于

10、g/l,故B項(xiàng)正確.設(shè)點(diǎn)S到點(diǎn)O的距離為h,則mgan0=mh/tan0,即3二寸研，若兩圓錐擺的懸點(diǎn)相同，且兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的角速度大小一定相等，即C項(xiàng)錯(cuò)誤.如右上圖所示，細(xì)線受到的拉力大小為F FT=comg0當(dāng)兩個(gè)小球的質(zhì)量相等時(shí)，由于0AV0,即cos0cos0,所示A球受到的拉力小于B球受到的拉力，進(jìn)而可以判斷兩條細(xì)線受到的拉力大小不相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：B8解析：本題重點(diǎn)考查的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的知識(shí)？根據(jù)題中的條件可知，兩車在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則地面對(duì)車的摩擦力來提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則F向二f,又有向心力的表達(dá)式F向2mv二r,因?yàn)閮绍?/p>

11、的質(zhì)量相同，兩車運(yùn)行的速率相同，因此軌道半徑大的車的向心力小，即摩擦力小，A正確.9解析：考查向心力公式.汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向二口AA門0,根據(jù)牛頓第二定律：2V號(hào)，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速v=寸gRh,B對(duì).答案：BF向=mR,tan0=10解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受合外力提供向心力，指向物體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，A項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)小物塊在A點(diǎn)隨圓錐筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，小物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力和支持力(2)x=(VA+VB)t1=0.6X1.5m=0.9m,水平距離為s=Vx2+L=.;0.92+1.22m

12、=1.5m.,i2h2X1.25故A項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)牛頓第的作用，它們的合力提供向心力，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為3,有：mgan0=m?仝，由幾何關(guān)系得：tan2gH0=R,聯(lián)立以上各式解得3=R,B項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變大時(shí)，小物塊所需向心力增大,故摩擦力沿AO方其水平方向分力提供部分向心力，向,故摩擦OA方向，抵消部分支持力的水平分力,力沿答22.VA0.411解析：（1）F=mA=0.5XN=0.1N,由LOA0.8C項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變小時(shí)，小物塊所需向心力減小D項(xiàng)錯(cuò).22/口LOAF=mA/LOA=m/LOB得m=nA.=1kg.LOB二定律和向心力公式可得:t2=丫一=10s=0.5s,x=(VA

13、+VB)t2+a=0.6X0.5m+2.1m=2.4m距離為s=x,2+L22.42+1.22m=AA5m.答案：(1)1kg(2)1.5m警m12解析：（1）設(shè)小球離開軌道進(jìn)入小孔的時(shí)間為12t,則由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h=2gt,L-R=Vot12mgH=小球在軌道上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，故有g(shù)imvVR聯(lián)立解得：t=2h,H=-小.儂在小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，圓筒必須恰好y=1,2,3）I不1,2,3）答案：（2）nn/13【答.BD轉(zhuǎn)整數(shù)轉(zhuǎn)，小球才能鉆進(jìn)小孔,即wt=2nnn=1,2,3）.所以w=nn匚、盤從釋鎖到最低溝過程中，相拒動(dòng)能定理得?在最低點(diǎn)亞子拉力為T,朗小球受力分析匚小球受重

14、力和蠅子垃力？根據(jù)牛頓第二定律得TAng=ni當(dāng)小球在最低點(diǎn)時(shí)，支架曼重力？.壹持力、翅子的拉力.根堀平衡聚件得:FN=N&+T?D.解得：F滬g故匚/E確”a8-5e48bd0f663d-Numbered_41f03764-2bf1-43ff-a13f-71440214.【解析】滑塊由D到B過程中：mgR=Qmv2VB在B點(diǎn)F-mg=mR解得VB=4m/s,F=30N由牛頓第二定律知小滑塊剛到達(dá)圓弧面的B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧的壓力為30N.由B到C過程：一AmgL=；。一解得vc=2m/s滑塊由C點(diǎn)平拋：h=;gt2解得t=、y2h=0.3s落地點(diǎn)與C點(diǎn)水平距離為x=Vet=0.6m【答案】選

15、B、D.15【解析】小球由釋放擺至最低點(diǎn)的過程中，輕繩拉力始終有水平分力存在，因此小球水平方向始終存在加速度，所以其水平方向速度越來越大，即對(duì).而豎直方向輕繩拉力的分量越來越大，由小于重力變?yōu)榇笥谥亓Γ湄Q直方向加速度先減小至零，再反向增大，所以豎直方向的速度先增大后減小，故知、錯(cuò).另由小球下擺過程中機(jī)械能守恒，擺至最低點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，所以最低點(diǎn)線速度最大，即對(duì)？正確選項(xiàng)為A.16【解析】設(shè)軌道半徑為R則由機(jī)械能守恒可得小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度22律，得：F-mg=mA，所以F=mAm=3mcj可見，小球?qū)壍赖膲毫εc軌道的半徑無關(guān)，同樣最低點(diǎn)處小球RR的向心加速度也與軌道半徑無關(guān)，恒為2g.【答案】A攀攀攙 戀 攙攙 戀 戀愀愀戀愀 一甀洀戀攀爀攀攙開攙攀攙愀昀 %25601 攀戀挀 攙愀昀 一甀洀戀攀爀攀攙開 昀昀挀 愀挀 戀 攙攙攀攙愀戀 一甀洀戀攀爀攀攙開攙戀 戀解析：物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受豎直方向的重力、支持力和水平方向