高中物理必修二專題03 圓周運動【專項訓(xùn)練】高一物理下學(xué)期期中專項復(fù)習(xí)（解析版）（人教版）

1、專題03 圓周運動考點1：圓周運動及其物理量1一個物體以角速度做勻速圓周運動，下列說法中正確的是()A軌道半徑越大線速度越大B軌道半徑越大線速度越小C軌道半徑越大周期越大D軌道半徑越大周期越小【解析】A由于物體的角速度一定，根據(jù)vr可知，軌道半徑越大線速度越大，A對，B錯；由于Teq f(2,)，故物體運動周期與軌道半徑大小無關(guān)，C、D錯2做勻速圓周運動的物體，10 s內(nèi)沿半徑為20 m的圓周運動100 m，試求物體做勻速圓周運動時：(1)線速度的大??；(2)角速度的大??；(3)周期的大小【解析】(1)依據(jù)線速度的定義式veq f(s,t)可得veq f(s,t)eq f(100,10) m/

2、s10 m/s.(2)依據(jù)vr可得eq f(v,r)eq f(10,20) rad/s0.5 rad/s.(3)Teq f(2,)eq f(2,0.5) s4 s.考點2：幾種常見的傳動裝置對比1如圖所示，普通輪椅一般由輪椅架、車輪、剎車裝置等組成車輪有大車輪和小車輪，大車輪上固定有手輪圈，手輪圈由患者直接推動已知大車輪、手輪圈、小車輪的半徑之比為981，假設(shè)輪椅在地面上做直線運動，手和手輪圈之間、車輪和地面之間都不打滑，當手推手輪圈的角速度為時，小車輪的角速度為()A B.eq f(1,8)C.eq f(9,8) D9【解析】D手輪圈和大車輪的轉(zhuǎn)動角速度相等，都等于，大車輪、小車輪和地面之間

3、不打滑，則大車輪與小車輪的線速度相等，若小車輪的半徑是r，則有v9rr，小車輪的角速度為9，選項D正確2如圖所示，兩個小球a和b用輕桿連接，并一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，下列說法中正確的是()Aa球的線速度比b球的線速度小Ba球的角速度比b球的角速度小Ca球的周期比b球的周期小Da球的轉(zhuǎn)速比b球的轉(zhuǎn)速大【解析】A兩個小球一起轉(zhuǎn)動，周期相同，所以它們的轉(zhuǎn)速、角速度都相等，B、C、D錯誤；而由vr可知b的線速度大于a的線速度，所以A正確。(多選)如圖所示，一個勻速轉(zhuǎn)動的半徑為r的水平圓盤上放著兩個木塊M和N，木塊M放在圓盤的邊緣處，木塊N放在離圓心eq f(1,3)r的地方，它們都隨圓盤一起運動

4、。比較兩木塊的線速度和角速度，下列說法中正確的是()A兩木塊的線速度相等B兩木塊的角速度相等CM的線速度是N的線速度的3倍DM的角速度是N的角速度的3倍【解析】BC由傳動裝置特點知，M、N兩木塊有相同的角速度，又由vr知，因rNeq f(1,3)r，rMr，故木塊M的線速度是木塊N線速度的3倍，選項B、C正確?？键c3：勻速圓周運動的多解問題1如圖所示，一位同學(xué)做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤L，且對準圓盤上邊緣的A點水平拋出，初速度為v0，飛鏢拋出的同時，圓盤繞垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速運動，角速度為.若飛鏢恰好擊中A點，則下列關(guān)系式正確的是()Adveq oal(2,0)L2gB

5、L(12n)v0(n0,1,2,3)Cv0eq f(d,2)Dd2g2(12n)2(n0,1,2,3，)【解析】B依題意，飛鏢做平拋運動的同時，圓盤上A點做勻速圓周運動，恰好擊中A點，說明A正好在最低點被擊中，則A點轉(zhuǎn)動的時間teq f(2n1,)，平拋的時間teq f(L,v0)，則有eq f(L,v0)eq f(2n1,)(n0,1,2,3，)，B正確，C錯誤；平拋的豎直位移為d，則deq f(1,2)gt2，聯(lián)立有d2eq f(1,2)g2(2n1)2(n0,1,2,3，)，A、D錯誤2如圖所示，半徑為R的圓盤繞垂直于盤面的中心軸勻速轉(zhuǎn)動，其正上方h處沿OB方向水平拋出一小球，要使球與盤

6、只碰一次，且落點為B，求小球的初速度和圓盤轉(zhuǎn)動的角速度.【解析】小球做平拋運動，在豎直方向上heq f(1,2)gt2，則運動時間teq r(f(2h,g).又因為水平位移為R所以小球的初速度veq f(R,t)Req r(f(g,2h)在時間t內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)過的角度n2(n1,2,3)，其中n為圓盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，又因為t，則圓盤角速度eq f(n2,t)2neq r(f(g,2h)(n1,2,3)考點4：對勻速圓周運動向心力的理解1下列關(guān)于向心力的說法正確的是()A物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力B向心力只能改變做圓周運動的物體的速度方向，不能夠改變速度的大小C做勻速圓周運動的物體其向心力指向圓

7、心，所以是恒力D做勻速圓周運動的物體其向心力可以改變線速度的大小【解析】B物體做圓周運動需要向心力而不是產(chǎn)生向心力，所以A項錯誤；向心力方向始終與速度方向垂直，只改變速度的方向不改變速度的大小，所以B項正確，D項錯誤；向心力始終指向圓心，方向時刻改變，是變力，所以C項錯誤。2狗拉雪橇沿位于水平面內(nèi)的圓弧形道路勻速行駛，下列給出的四個關(guān)于雪橇受到的牽引力F及摩擦力f的示意圖(圖中O為圓心)正確的是() AB CD【解析】C滑動摩擦力的方向是與相對運動方向相反且與接觸面相切的，雪橇做勻速圓周運動，合力應(yīng)該指向圓心，可知C正確，ABD錯誤。3未來的星際航行中，航天員長期處于完全失重狀態(tài)，為緩解這種狀

8、態(tài)帶來的不適，有人設(shè)想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示。當旋轉(zhuǎn)艙繞其中軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，航天員站左旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力。為達到上述目的，下列說法正確的是()A旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越大B旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越小C航天員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大D航天員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越小【解析】B 由題意知有mgFm2r，即g2r，因此r越大，越小，且與m無關(guān)。故B正確?？键c5：向心力公式的應(yīng)用1(多選)如圖所示，在水平轉(zhuǎn)臺上放一個質(zhì)量M2 kg的木塊，它與轉(zhuǎn)臺間的最大靜摩擦力為Fmax6.0 N，繩的一端

9、系在木塊上，另一端通過轉(zhuǎn)臺的中心孔O(孔光滑)懸掛一個質(zhì)量m1.0 kg的物體，當轉(zhuǎn)臺以角速度5 rad/s勻速轉(zhuǎn)動時，木塊相對轉(zhuǎn)臺靜止，則木塊到O點的距離可以是(g取10 m/s2，M、m均視為質(zhì)點)()A0.04 mB0.08 mC0.16 mD0.32 m【解析】BCD當M有遠離軸心運動的趨勢時，有mgFmaxM2rmax，解得rmaxeq f(mgFmax,M2)0.32 m，當M有靠近軸心運動的趨勢時，有mgFmaxM2rmin，解得rmineq f(mgFmax,M2)0.08 m.故選項B、C、D正確2圖甲為游樂園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣

10、上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋若將人和座椅看成一個質(zhì)點，則可簡化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長l10 m，質(zhì)點的質(zhì)量m60 kg，轉(zhuǎn)盤靜止時質(zhì)點與轉(zhuǎn)軸之間的距離d4.0 m，轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動，此時繩與豎直方向的夾角37，不計空氣阻力及繩重，且繩不可伸長，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動時：(1)繩子拉力的大?。?2)轉(zhuǎn)盤角速度的大小思路點撥：質(zhì)點在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，在豎直方向上合力為零質(zhì)點到豎直軸OO間的距離為

11、小球圓周運動的半徑【解析】(1)如圖所示，對人和座椅進行受力分析，圖中F為繩子的拉力，在豎直方向：Fcos 37mg0解得Feq f(mg,cos 37)750 N.(2)人和座椅在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，重力和繩子拉力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有mgtan 37m2RRdlsin 37聯(lián)立解得eq r(f(gtan 37,dlsin 37)eq f(r(3),2) rad/s.考點6：變速圓周運動及一般曲線運動1如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運動，且與圓盤相對靜止，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說法正確的是()A當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向為b方向B當轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)

12、動時，P受摩擦力方向可能為c方向C當轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向可能為a方向D當轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向可能為d方向【解析】D物塊轉(zhuǎn)動時，其向心力由靜摩擦力提供，當它勻速轉(zhuǎn)動時其方向指向圓心，當它加速運動時其方向斜向前方，當它減速轉(zhuǎn)動時，其方向斜向后方故選項D正確2(多選)如圖所示，一小球用細繩懸掛于O點，將其拉離豎直位置一個角度后釋放，則小球以O(shè)點為圓心做圓周運動，運動中小球所需的向心力是()A繩的拉力B重力和繩拉力的合力C重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力【解析】CD如圖所示，對小球進行受力分析，它受重力和繩子拉力的作用，向心力是指向圓心方向的合力因

13、此，可以說是小球所受合力沿繩方向的分力，也可以說是各力沿繩方向的分力的合力，故C、D正確3.如圖所示，某物體沿eq f(1,4)光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點的過程中，物體的速率逐漸增大，則()A物體的合力為零B物體的合力大小不變，方向始終指向圓心OC物體的合力就是向心力D物體的合力方向始終與其運動方向不垂直(最低點除外)【解析】D物體做加速曲線運動，合力不為零，A錯；物體做速度大小變化的圓周運動，合力不指向圓心，合力沿半徑方向的分力提供向心力，合力沿切線方向的分力使物體速度變大，即除在最低點外，物體的速度方向與合力方向間的夾角為銳角，合力方向與速度方向不垂直，B、C錯，D對考點7：向心加速度

14、的理解1關(guān)于勻速圓周運動向心加速度的物理意義，下列說法正確的是()A描述線速度變化的快慢B描述線速度大小變化的快慢C描述位移方向變化的快慢D描述角速度變化的快慢【解析】A加速度是表示速度變化快慢的物理量，物體做勻速圓周運動，加速度指向圓心，此時的加速度叫作向心加速度，因此向心加速度描述線速度變化的快慢，A正確，BCD錯誤。2(多選)關(guān)于地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的大小，下列說法正確的是 ()A在赤道上向心加速度最大B在兩極向心加速度最大C在地球上各處，向心加速度一樣大D隨著緯度的升高，向心加速度的值逐漸減小【解析】AD地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時，角速度相同，根據(jù)a2r可得半徑越大，向心加

15、速度越大。隨著緯度的升高，運動半徑減小，向心加速度減小。3(多選)一小球被細線拴著做勻速圓周運動，其半徑為R，向心加速度為a，則()A小球相對于圓心的位移不變B小球的線速度大小為eq r(Ra)C小球在時間t內(nèi)通過的路程seq r(f(a,Rt)D小球做圓周運動的周期T2eq r(f(R,a)【解析】BD小球做勻速圓周運動，各時刻相對圓心的位移大小不變，但方向時刻在變，A錯；由aeq f(v2,R)得veq r(Ra)，B對；在時間t內(nèi)通過的路程svtteq r(Ra)，C錯；做圓周運動的周期Teq f(2R,v)eq f(2R,r(Ra)2eq r(f(R,a)，D對。4(多選)如圖所示為甲

16、、乙兩球在不同軌道上做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖像，由圖像可知()A甲球運動時，線速度大小保持不變B甲球運動時，角速度大小保持不變C乙球運動時，線速度大小保持不變D乙球運動時，角速度大小保持不變【解析】AD由aeq f(v2,R)知，v不變時，a與R成反比，圖像為雙曲線的一支，A對，B錯；由a2R知，不變時，a與R成正比，圖像為過原點的傾斜直線，C錯，D對?？键c8：向心加速度的公式及應(yīng)用1如圖所示為兩級皮帶傳動裝置，轉(zhuǎn)動時皮帶均不打滑，中間兩個輪子是固定在一起的，輪1的半徑和輪2的半徑相同，輪3的半徑和輪4的半徑相同，且為輪1和輪2半徑的一半，則輪1邊緣的a點與輪4邊緣的c點相比(

17、)A線速度之比為14B角速度之比為41C向心加速度之比為81D向心加速度之比為18【解析】D由題意知2va2v3v2vc，其中v2、v3為輪2和輪3邊緣的線速度，所以vavc12，A錯誤；設(shè)輪4的半徑為r，則aaeq f(voal(2,a),ra)eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(vc,2)eq sup20(2),2r)eq f(voal(2,c),8r)eq f(1,8)ac，即aaac18，C錯誤，D正確；eq f(a,c)eq f(f(va,ra),f(vc,rc)eq f(1,4)，B錯誤2滑板運動是深受青少年喜愛的運動，如圖所示，某滑板運動員恰好從B點進入半徑為2.0

18、 m的eq f(1,4)圓弧軌道，該圓弧軌道在C點與水平光滑軌道相接，運動員滑到C點時的速度大小為10 m/s.求他到達C點前、后瞬間的加速度(不計各種阻力)【解析】運動員到達C點前的瞬間做圓周運動，加速度大小aeq f(v2,r)eq f(102,2) m/s250 m/s2，方向在該位置指向圓心即豎直向上運動員到達C點后的瞬間做勻速直線運動，加速度為0.3如圖所示，一個大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動，皮帶和兩輪之間無相對滑動，大輪的半徑是小輪半徑的2倍，大輪上的一點S離轉(zhuǎn)動軸的距離是大輪半徑的eq f(1,3).當大輪邊緣上的P點的向心加速度是12 m/s2時，大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向

19、心加速度各為多少？思路點撥：P和S在同一輪上，角速度相同，選用an2r計算向心加速度P和Q為皮帶傳動的兩個輪邊緣上的點，線速度相等，選用aneq f(v2,r)計算向心加速度【解析】同一輪子上的S點和P點的角速度相同，即SP由向心加速度公式an2r，得eq f(aS,aP)eq f(rS,rP)故aSeq f(rS,rP)aPeq f(1,3)12 m/s24 m/s2又因為皮帶不打滑，所以皮帶傳動的兩輪邊緣上各點的線速度大小相等，即vPvQ由向心加速度公式aneq f(v2,r)得eq f(aP,aQ)eq f(rQ,rP)故aQeq f(rP,rQ)aP212 m/s224 m/s2.考點

20、9：火車轉(zhuǎn)彎問題1鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高度是不同的，已知內(nèi)外軌道平面與水平面的夾角為，如圖所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時速度等于eq r(gRtan )，則()A內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B外軌對外側(cè)車輪輪緣有擠壓C這時鐵軌對火車的支持力等于eq f(mg,cos )D這時鐵軌對火車的支持力大于eq f(mg,cos )【解析】C由牛頓第二定律F合meq f(v2,R)，解得F合mgtan ，此時火車受到的重力和鐵路軌道的支持力的合力提供向心力，如圖所示，F(xiàn)Ncos mg，則FNeq f(mg,cos )，故C正確，A、B、D錯誤2.(多選)中央電視臺今日說法欄目曾經(jīng)報道了

21、一起發(fā)生在湖南長沙某區(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月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場面，第八次有輛卡車沖撞進李先生家，造成三死一傷和房屋嚴重損毀的血腥慘案。經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場示意圖如圖所示。交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認為正確的是()現(xiàn)場示意圖A由圖可知汽車在拐彎時發(fā)生側(cè)翻是因為車做離心運動B由圖可知汽車在拐彎時發(fā)生側(cè)翻是因為車做向心運動C公路在設(shè)計上可能內(nèi)(東)高外(西)低D公路在設(shè)計上可能外(西)高內(nèi)(東)低【解析】AC汽車在拐彎時因為車做離心運動發(fā)生側(cè)翻，A正確，B錯誤；公路在設(shè)計上可能內(nèi)(東)高外(西)低，合外力不足以提供

22、汽車做圓周運動的向心力而做離心運動，C正確，D錯誤。4火車轉(zhuǎn)彎時，要求輪緣與內(nèi)、外軌間都無擠壓。要滿足火車轉(zhuǎn)彎時的速度盡可能大些，下列說法正確的是 ()A內(nèi)、外軌間的高度差應(yīng)大些B內(nèi)、外軌間的高度差應(yīng)小些C彎道半徑應(yīng)小些D速度大小與彎道半徑無關(guān)【解析】A火車轉(zhuǎn)彎時，對內(nèi)外軌道無壓力，故有mgtan meq f(v2,R)，解得veq r(gRtan )，要使速度增大，內(nèi)外軌道高度差大一些，彎道半徑大一些，故A正確?？键c10：汽車過橋問題1飛機俯沖拉起時，飛行員處于超重狀態(tài)，此時座位對飛行員的支持力大于所受的重力，這種現(xiàn)象叫過荷。過荷會造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，暫時失明，甚至昏厥。受過專門訓(xùn)

23、練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的支持力影響。g取10 m/s2，則當飛機在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖速度為100 m/s時，圓弧軌道的最小半徑為()A100 mB111 mC125 mD250 m【解析】C由題意知，8mgmeq f(v2,R)，代入數(shù)值得R125 m。選項C正確。2.如圖所示，當汽車通過拱橋頂點的速度為10 m/s時，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q f(3,4)，如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時，對橋面的壓力為零，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為()A15 m/sB20 m/sC25 m/sD30 m/s【解析】B當汽車通過拱橋頂點的速度是10 m/s時，由公式meq f(v2,r)mgeq f(3