2019版高考物理(人教版)練習(xí)：第四章第3講圓周運動Word版含解析

1、課時作業(yè)單獨成冊方便使用基礎(chǔ)題組、單項選擇題1 .在冬奧會短道速滑項目中，運動員繞周長僅111 m的短道 競賽.運動員比賽過程中在通過彎道時如果不能很好地控制 速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線.圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即正常運動路線，Oa為運動員在。點時的速度方向（研究時可將運動 員看成質(zhì)點）.下列論述正確的是（）A.發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心B.發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合力大于所需要的向心力C.若在O點發(fā)生側(cè)滑，則滑動的方向在 Oa左側(cè)D.若在O點發(fā)生側(cè)滑，則滑動的方向在 Oa右側(cè)與Ob之間解析：運動員發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到指向圓心的合力小于所需要的向心力,A、B錯誤

2、.若在O點發(fā)生側(cè)滑，如果向心力突然消失，則沿切線 Oa運動，而現(xiàn)在是由于所提供的向心力小于所需要的向心力，因此滑動的方向在Oa與Ob之間，D正確.答案：D2 .如圖是自行車傳動結(jié)構(gòu)的示意圖，其中I是半徑為 口的大齒輪，R是半徑為 r2的小齒輪，田是半徑為r3的后輪.假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n,則自行車前進的速度為（）A.2 mrr3r2C.mcr3r22 mr2r3D.口解析：前進速度即為田輪的線速度，由同一個輪上的點角速度相等，同一鏈條上的點線速度大小相等可得:311= 2r2, W3= 32, 又有 CjO1=2 七，V=3r3, 所以2由門3.v= r2, a 正確.答案：A3 .如圖所示，圓

3、弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是 以O(shè)為圓心的一段圓弧，位于豎直平面內(nèi).現(xiàn)有一小球從 一水平桌面的邊緣P點向右水平飛出，該小球恰好能從A 點沿圓弧的切線方向進入圓軌道.OA與豎直方向的夾角為隊PA與豎直方向的夾角為例下列關(guān)系式正確的是（）A. tan atan （2=2B. cot 6tan （2=2C. cot 削cot 包=2D. tan 6cot 包=2解析：小球在水平方向上做勻速直線運動， 在豎直方向上做自由落體運動， 小球 在A點時速度與水平方向的夾角為 6, tan 6 ="=更，位移與豎直方向的夾角V0 v0為（2, tan （2=x=萼" = 20,則

4、 tan 0itan （2 = 2.故 A 正確，B、C、D 錯誤.y 1 x2 gt2gt答案：A4.（2018安徽合肥高三模擬）如圖所示，在粗糙水平木板上放一,一1、J I 個物塊，使木板和物塊一起在豎直平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速.1-:二.圓周運動，ab為水平直徑，cd為豎直直徑，在運動過程中木板始終保持水平，物塊相對木板始終靜止，則（）"A.物塊始終受到三個力作用B.只有在a、b、c、d四點，物塊受到合外力才指向圓心C.從a到b,物塊所受的摩擦力先增大后減小D.從b到a,物塊處于超重狀態(tài)解析：在c點處，物塊可能只受重力作用，在d點處，物塊只受重力和支持力作 用，在其他位置處，物

5、塊受到重力、支持力、靜摩擦力作用，選項 A錯誤；物塊做勻速圓周運動，合外力提供向心力，且始終指向圓心，選項 B錯誤；從a運動到b,向心力的水平分量先減小后增大，所以摩擦力先減小后增大，選項錯誤；從b運動到a,向心加速度有向上的分量，所以物塊處于超重狀態(tài)，選項D正確.答案：D5.如圖所示，長為L的細繩一端固定在 O點，另一端拴住2L ，一個小球.在O點的正下方與。點相距下的地方有一枚與3豎直平面垂直的釘子 A.把球拉起使細繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當(dāng)細繩碰到釘子后的瞬間（細純沒有斷），下列說法中正確的是（）A .小球的向心加速度突然增大到原來的3倍B .小球的線速度突然增大到原來的3倍C

6、 .小球的角速度突然增大到原來的1.5倍D.細繩對小球的拉力突然增大到原來的1.5倍解析：細繩碰到釘子的瞬間，線速度不變，B錯誤.圓周運動的半徑由L變?yōu)長,32由a =：知，a增大到原來的3倍，A正確.根據(jù)v=r知，角速度增大到原2來的3倍，C錯誤.細繩碰到釘子前瞬間 Ftmg=m2,碰后瞬間Ft' mg=mv-,再根據(jù)機械能守恒有 mgL= mv；由此可得Ft' =Ft, D錯誤.L233答案：A、多項選擇題6.（2018安徽皖江名校高三模擬）摩擦傳動是傳動裝置中的 一個重要模型，如圖所示的兩個水平放置的輪盤靠摩擦力傳 動，其中O、O'分別為兩輪盤的軸心，已知兩個輪盤

7、的半 徑之比r甲：r乙=3 ： 1,且在正常工作時兩輪盤不打滑.今在兩輪盤上分別放置 兩個同種材料制成的滑塊 A、B,兩滑塊與輪盤問的動摩擦因數(shù)相同，兩滑塊距 離軸心O、O'的間距Ra = 2Rb.若輪盤乙由靜止開始緩慢地轉(zhuǎn)動起來，且轉(zhuǎn)速逐 漸增加，則下列敘述正確的是（）A.滑塊A和B在與輪盤相對靜止時，角速度之比為甲：乙=1 ： 3B.滑塊A和B在與輪盤相對靜止時，向心加速度的比值為aA ： aB=2 ： 9C.轉(zhuǎn)速增加后滑塊B先發(fā)生滑動 D.轉(zhuǎn)速增加后兩滑塊一起發(fā)生滑動解析：假設(shè)輪盤乙的半徑為R,由題意可知兩輪盤邊緣的線速度大小相等，有 甲(3R)=乙R,得甲：乙=1 ： 3,所以

8、滑塊相對輪盤滑動前，A、B的角速度 之比為1 ： 3, A正確；滑塊相對輪盤滑動前，根據(jù) a=2r得A、B的向心加速 度之比為aA : aB = 2：9, B正確；據(jù)題意可得滑塊的最大靜摩擦力分別為FfA=LfiAg, FfB= NHBg,最大靜摩擦力之比為 FfA ： FfB= mA ： mB ,滑塊相對輪盤滑動 前所受的靜摩擦力之比為 FfA ： FfB' =(mAaA)： (mBaB)= mA ： (4.5 mB),綜上分 析可得滑塊B先達到最大靜摩擦力，先開始滑動，C正確，D錯誤.答案：ABC7.(2018江蘇如皋質(zhì)檢)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于“的一輕質(zhì)細桿的A點和B

9、點，如圖所示，純a與水平方向成8角， .xn!純b在水平方向且長為l,當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度勻速轉(zhuǎn)動 二盧乙一 一電 b RI時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()A. a純的張力不可能為零B. a純的張力隨角速度的增大而增大C.當(dāng)角速度之%， b純將出現(xiàn)彈力D.若b純突然被剪斷，則a純的彈力一定發(fā)生變化解析：對小球受力分析可得a純的彈力在豎直方向的分力平衡了小球的重力， 解 得FTa=Smg9,為定值，A正確，B錯誤.當(dāng)FTaCOS仁R21,即必=、/滯-0時， b純的彈力為零，若角速度大于該值，則 b純將出現(xiàn)彈力，C正確.由于b純可能沒有彈力，故b繩突然被剪斷，a純的彈力

10、可能不變，D錯誤.答案：AC8.如圖所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑A. vo>0B.vo>4 m/sr = 0.4 m,最低點處有一小球（半徑比r小很多），現(xiàn)給小球一水平 向右的初速度V0,要使小球不脫離圓軌道運動，V0應(yīng)當(dāng)滿足（g 取 10 m/s2）（ ）D. v00 2y2 m/sC. v02書 m/s解析：要使小球不脫離軌道運動，則需越過最高點或不越過四分之一圓周.越過mv21 o取局點的臨界情況：mg=，得v=Mg? = 2 m/s,由動能止理得一mg 2r =mv 2mvo2,解得v0 = 2j5 m/s；若不通過四分之一圓周，根據(jù)機械能守恒定律有1

11、2mgr=2mv0,解得丫0=2吸 m/s.所以v>2<5 m/s或丫02寸2 m/s均符合要求，C、D正確，A、B錯誤.答案：CD能力題組一、選擇題9.如圖所示，豎直面內(nèi)的光滑圓軌道處于固定狀態(tài)，一輕彈簧一端連接在圓軌道圓心的光滑轉(zhuǎn)軸上，另一端與圓軌道上的小.球相連，小球的質(zhì)量為1 kg,當(dāng)小球以2 m/s的速度通過圓軌 '、I / 道的最低點時，球?qū)壍腊讐毫?0 N,軌道的半徑r = 0.5 m,一 一重力加速度g取10 m/s2,則小球要能通過圓軌道的最高點，小球在最高點的速 度至少為（）A. 1 m/sB. 2 m/sC. 3 m/sD. 4 m/s解析：設(shè)小球

12、在軌道最低點時所受軌道支持力為Fi、彈簧彈力大小為Fn,則Fi2 mg FN = mv,求得Fn = 2 N ,可判斷出彈簧處于壓縮狀態(tài).小球以最小速2V2.一度通過取局點時，球?qū)壍赖膲毫偤脼椴?，則mgFN = m-p,求得72 = 2 m/s,B項正確.答案：B10.如圖所示，細繩長為L,掛一個質(zhì)量為 m的小球，小球離地 1 j 面的高度h = 2L,當(dāng)純受到大小為2mg的拉力時就會斷裂，繩的iU 一子： 上端系一質(zhì)量不計的環(huán)，環(huán)套在光滑水平桿上.現(xiàn)讓環(huán)與小球一 n hi起以速度v = ygi向右運動，在A處環(huán)被擋住而立即停止，A離 以"叩鼻 墻的水平距離也為L,小球在以后的運

13、動過程中，小球第一次碰撞點離墻角B點的距離是AH （不計空氣阻力），則（）L1- 2小L5一3-B2 C.4l = 3L3D. AH = 2L解析：環(huán)被A擋住時，小球做圓周運動，受到重力和繩子的拉力作用，兩者的2合力充當(dāng)向心力，故有Ftmg=m：,因為v=gL,代入解得FT=2mg,故純 子會斷開，斷開之后小球做平拋運動，設(shè)小球直接落地，則 h=ggt2,小球的水 平位移x= vt=2L>L,所以小球先與墻壁碰撞.設(shè)小球平拋后經(jīng)時間 t'與墻壁 碰撞，則t' =L = 'g,小球下落高度h' =2gt' 2 = 2,碰撞點距B的距離AHL 3= 2

14、L 2 = 2L,故 D 正確.答案：D11.侈選）（2018湖南長沙高三聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為 m的小球在 豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運動，下列說法正確的有（）<- A .小球通過最高點的速度可能小于VgRB.小球通過最低點時對軌道的壓力大小等于小球的重力C.小球在水平線ab以下管道中運動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力D.小球在水平線ab以上管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力解析：小球在光滑圓形管道內(nèi)做圓周運動， 只受重力和彈力，兩者的合力提供向心力.小球通過最高點時，速度可以無限接近于零，選項 A正確；小球通過最2V .一 低點時，受到重力和彈力，兩者合力提供向心力，有Fn

15、mg= mR,選項B錯誤；小球在水平線ab以下管道中運動時，受到重力和彈力，合力沿半徑方向的分力提供向心力，由于重力有背離圓心的分量，所以彈力一定指向圓心，因此外 側(cè)管壁必然對小球有作用力，選項 C正確；同理，小球在水平線 ab以上管道中運動時，由于重力有指向圓心的分量，所以彈力可以背離圓心，也可以指向圓心, 選項D錯誤.答案：AC二、非選擇題12.（2018陜西西安質(zhì)檢）某工廠生產(chǎn)流水線示意圖如圖曬所示，半徑R= 1 m的水平圓盤邊緣E點固定一小桶，h g在圓盤直徑DE正上方平行放置的水平傳送帶沿順時燈針方向勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶右端C點與圓盤圓心。在同“己三會一豎直線上，豎直高度h=1.25 m

16、. AB為一個與CO在同一豎直平面內(nèi)的四分之 一光滑圓軌道，半徑r = 0.45 m,且與水平傳送帶相切于B點.一質(zhì)量m=0.2 kg 的滑塊（可視為質(zhì)點）從A點由靜止釋放，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)尸0.2,當(dāng)滑塊到達B點時，圓盤從圖示位置以一定的角速度繞通過圓心。的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，滑塊到達C點時恰與傳送帶同速并水平拋出，剛好落入圓盤邊緣的 小桶內(nèi).取g=10 m/s2,求： （1）滑塊到達圓弧軌道B點時對軌道的壓力Nb;傳送帶BC部分的長度L;（3）圓盤轉(zhuǎn)動的角速度 應(yīng)滿足的條件.解析：（1）滑塊從A到B過程中，由動能定理有mgr=1 ?mvB解得 vb= 2gr= 3 m/s滑塊到達B點

17、時，由牛頓第二定律有2VBNb mg=m不解得Nb' =6 N根據(jù)牛頓第三定律，滑塊到達 B點時對軌道的壓力大小為6 N,方向豎直向下.12(2)滑塊離開C點后做平拋運動，h=/gtii 2h-解得 ti = yl=0.5 sRvc=或=2 m/s滑塊由B到C過程中，根據(jù)動能定理，有n mcgL-mvc2 2mvB22VB VC解得 L =1=1.25 m2仙g滑塊由B到C過程中，根據(jù)運動學(xué)公式，有vb +VCL-2 t22L 一 解得 t2= 0.5 svb +VC則 t= tl+ t2= 1 s圓盤轉(zhuǎn)動的角速度 應(yīng)滿足條件,2t = n (n= 1,2,3,)解得 丑=2冗 rad

18、/s(= 1,2,3,).答案：(1)6 N,方向豎直向下(2)1.25 m(3)=2門兀 rad/s(n= 1,2,3,)13. (2018湖南六校聯(lián)考)如圖所示為水上樂園的設(shè)施，由彎曲滑道、豎直平面內(nèi) 的圓形滑道、水平滑道及水池組成，圓形滑道外側(cè)半徑 R=2 m,圓形滑道的最 低點的水平入口 B和水平出口 B'相互錯開，為保證安全，在圓形滑道內(nèi)運動時， 要求緊貼內(nèi)側(cè)滑行.水面離水平滑道高度 h = 5 m.現(xiàn)游客從滑道A點由靜止滑 下，游客可視為質(zhì)點，不計一切阻力，重力加速度 g取10 m/s2,求：(1)起滑點A至少離水平滑道多高？(2)為了保證游客安全，在水池中放有長度L = 5 m的安全氣墊MN,其厚度不計, 滿足(1)的游客恰落在M端，要使游客能安全落在氣墊上，安全滑下點A距水平滑道的高度取值范圍為多少？解析：(1)游客在圓形滑道內(nèi)側(cè)恰好滑過最高點時，有2Vmg= mq 從A到圓形滑道最