高考物理總復(fù)習(xí) 課時作業(yè)十五 圓周運(yùn)動及其應(yīng)用-人教版高三物理試題

課時作業(yè)十五圓周運(yùn)動及其應(yīng)用第1課時圓周運(yùn)動(限時：45分鐘)(班級________姓名________)1．下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動的說法中，正確的是()A．是線速度不變的運(yùn)動 B．是角速度不變的運(yùn)動C．是角速度不斷變化的運(yùn)動D．是相對圓心位移不變的運(yùn)動2．如圖所示為一皮帶轉(zhuǎn)動裝置，右輪半徑為r，a點(diǎn)在它的邊緣上．左輪半徑為2r，b點(diǎn)在它的邊緣上．若在轉(zhuǎn)動過程中，皮帶不打滑，則a點(diǎn)與b點(diǎn)的向心加速度大小之比為()第2題圖A．1∶2B．2∶1C．4∶1D．1∶43．如圖所示的齒輪傳動裝置中，主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動輪以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動時，從動輪的運(yùn)動情況是()第3題圖A．順時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω)B．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω)C．順時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω)D．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω)4．汽車在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車向前行駛的距離等于車輪的周長．某國產(chǎn)轎車的車輪半徑約為30cm，當(dāng)該型號的轎車在高速公路上行駛時，速率計(jì)的指針指在120A．1000r/sB．1000r/minC．1000r/hD．2000r/s5．(多選)如圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，動摩擦因數(shù)均為μ，A的質(zhì)量是2m，B和C的質(zhì)量均為m，A、B離軸為R，C離軸為2R第5題圖A．若A、B、C均未滑動，則C的向心加速度最大B．若A、B、C均未滑動，則B的摩擦力最小C．當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增大時，B比A先滑動D．圓臺轉(zhuǎn)速增大時，C比B先滑動6．如圖所示，從光滑的eq\f(1,4)圓弧槽的最高點(diǎn)滑下的小滑塊，滑出槽口時速度方向?yàn)樗椒较?，槽口與一個半球頂點(diǎn)相切，半球底面為水平，若要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，已知eq\f(1,4)圓弧軌道的半徑為R1，半球的半徑為R2，則R1和R2應(yīng)滿足的關(guān)系是()第6題圖A．R1≤R2B．R1≤eq\f(R2,2)C．R1≥R2D．R1≥eq\f(R2,2)7．如圖所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動．(圖中實(shí)線為其運(yùn)動軌跡)若小球運(yùn)動到P點(diǎn)時，拉力F發(fā)生變化，關(guān)于小球運(yùn)動情況的說法正確的是()第7題圖A．若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動B．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動C．若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動D．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc運(yùn)動8．某機(jī)器內(nèi)有兩個圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動的鋁盤A、B，A盤上固定一個信號發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28cm.B盤上固定一個帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16cm.P、Q轉(zhuǎn)動的線速度均為4πm/s.當(dāng)P、Q正對時，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖所示，則第8題圖A．0.42sB．0.56sC．0.70sD．0.84s9．如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣接觸．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而為發(fā)電機(jī)提供動力．自行車車輪的半徑R1＝35cm，小齒輪的半徑R2＝4.0cm，大齒輪的半徑R3＝10.0cm.求大齒輪的轉(zhuǎn)速n1第9題圖10．如圖所示，小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)它運(yùn)動到圖中a點(diǎn)時，在圓形槽中心O點(diǎn)正上方h處，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平拋出，結(jié)果恰好在a點(diǎn)與A球相碰，求：第11題圖(1)B球拋出時的水平初速度．(2)A球運(yùn)動的線速度最小值．(3)試確定A球做勻速圓周運(yùn)動的周期的可能值．11．如圖甲所示，一長為L的輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則：(1)小球在最高點(diǎn)的最小速度為多大？(2)若讓在繩拉著小球在傾角為θ的光滑斜面上做圓周運(yùn)動，如圖乙所示，則小球經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度為多大？甲乙第11題圖

第2課時圓周運(yùn)動的實(shí)例分析(限時：45分鐘)(班級________姓名________)1．如圖所示，用細(xì)線將一小球懸掛在勻速前進(jìn)的車廂里，當(dāng)車廂突然制動時()第1題圖A．線的張力不變B．線的張力突然減小C．線的張力突然增大D．線的張力如何變化無法判斷2．一汽車通過拱形橋頂點(diǎn)時速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3,4)，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為()A．15m/sB．20m/sC．25m/sD．30m3．(多選)空間站在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，關(guān)于其中的宇航員，下列說法正確的是()A．宇航員仍受重力的作用B．宇航員受力平衡C．宇航員受重力等于所需的向心力D．宇航員不受重力的作用4．質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋(如圖所示)，做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，重力加速度為g，則此時空氣對飛機(jī)的作用力大小為()第4題圖A．meq\f(v2,R)B．mgC．meq\r(g2＋\f(v4,R2))D．meq\r(g2－\f(v4,R2))5．如圖所示，長為L的輕桿，一端固定著一個小球，另一端可繞光滑的水平軸轉(zhuǎn)動，使小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動．設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，則()第5題圖A．v的最小值為eq\r(gL)B．v若增大，此時所需的向心力將減小C．當(dāng)v由eq\r(gL)逐漸增大時，桿對球的彈力也逐漸增大D．當(dāng)v由eq\r(gL)逐漸減小時，桿對球的彈力也逐漸減小6．下列各圖為日常生活的一些物體做圓周運(yùn)動的情形，其中，圖甲表示汽車過凹形橋，圖乙表示汽車過拱形橋，圖丙為汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎，圖丁為旋轉(zhuǎn)著的脫水筒，下列說法正確的是()甲乙丙丁第6題圖A．汽車過凹形橋底部時處于超重狀態(tài)B．汽車過拱形橋頂部時處于超重狀態(tài)C．汽車轉(zhuǎn)彎速率越大，越不容易側(cè)翻D．衣物越靠近脫水筒中心，脫水效果越好7．(多選)如圖所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是()第7題圖A．從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中A的向心加速度越來越大B．從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中B對A的摩擦力越來越小C．在a處時A對B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值D．在過圓心的水平線以下A對B的壓力一定大于A的重力8．如圖，雜技演員在表演水流星節(jié)目時，盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時，里面的水也不會流出來，這是因?yàn)?)第8題圖A．水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用B．水受的合力為零C．水受的合力提供向心力，使水做圓周運(yùn)動D．杯子特殊，杯底對水有吸引力9．某高速公路的一個出口路段如圖所示，情景簡化：轎車從出口A進(jìn)入匝道，先勻減速直線通過下坡路段至B點(diǎn)(通過B點(diǎn)前后速率不變)，再勻速率通過水平圓弧路段至C點(diǎn)，最后從C點(diǎn)沿平直路段勻減速到D點(diǎn)停下．已知轎車在A點(diǎn)的速度v0＝72km/h，AB長L1＝150m；BC為四分之一水平圓弧段，限速(允許通過的最大速度)v＝36km/h，輪胎與BC段路面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩擦力，CD段為平直路段，長為L2＝50m，重力加速度g取第9題圖(1)若轎車到達(dá)B點(diǎn)速度剛好為v＝36km/h，求轎車在AB(2)為保證行車安全，車輪不打滑，求水平圓弧段BC半徑R的最小值；(3)轎車從A點(diǎn)到D點(diǎn)全程的最短時間．10．如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合．轉(zhuǎn)臺以一定角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止，它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°.重力加速度大小為g.(1)若ω＝ω0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求ω0；(2)ω＝(1±k)ω0，且0＜k＜1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向．第10題圖11．如圖所示，長為L的輕桿，兩端各連接一個質(zhì)量都是m的小球，使它們以輕桿中點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，周期T＝2πeq\r(\f(L,g))，求它們通過豎直位置時桿分別對上下兩球的作用力，并說明是拉力還是支持力．第11題圖課時作業(yè)(十五)圓周運(yùn)動及其應(yīng)用第1課時圓周運(yùn)動1．B【解析】勻速圓周運(yùn)動，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時刻變化，A、C錯誤，B正確；相對圓心的位移大小不變，方向時刻變化，D錯誤．2．A【解析】有傳送帶傳送的兩個輪子邊緣上的點(diǎn)線速度相等，所以va＝vb，由公式a＝eq\f(v2,r)得，ra＝2rb，則aa∶ab＝1∶2，故選A.3．B【解析】主動輪順時針轉(zhuǎn)動，從動輪逆時針轉(zhuǎn)動，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關(guān)系知主動輪轉(zhuǎn)一周時，從動輪轉(zhuǎn)三周，故T從＝eq\f(2π,3ω)，B正確．4．B【解析】由題意得v＝120km/h＝eq\f(120,3.6)m/s，r＝0.3m，又v＝2πnr，得n＝eq\f(v,2πr)≈18r/s≈1000r/min.5．ABD【解析】三個物體都做勻速圓周運(yùn)動，由合力提供向心力．對任意一個受力分析，如圖第5題圖支持力與重力平衡，F(xiàn)合＝f＝F向由于A、B、C三個物體共軸轉(zhuǎn)動，角速度ω相等，根據(jù)題意，rc＝2ra＝2rb＝2R由向心力公式F向＝mω2r，得三物體的向心力分別為：Fa＝2mω2RFb＝mω2RFc＝2mω2R三個物體的角速度相等，由向心加速度a＝ω2r，知C的半徑最大，所以C的向心加速度最大，故A正確；對任意一物體，由于摩擦力提供向心力，有f＝mω2r，由上面的向心力表達(dá)式可知，B需要的向心力最小，故B受到的摩擦力最小．故B正確．當(dāng)ω變大時，所需要的向心力也變大，當(dāng)達(dá)到最大靜摩擦力時，物體開始滑動．當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時，A、C所需向心力同步增加，且保持相等．B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力與B所需的向心力保持2∶1關(guān)系．由于B和C受到的最大靜摩擦力始終相等，都比A小，所以C先滑動，A和B后同時滑動，故C錯誤，D正確．故選ABD.6．D【解析】小物塊滑出槽口后不沿球面下滑而做平拋運(yùn)動，槽口處的速度v≥eq\r(gR2)，由機(jī)械能守恒得v＝eq\r(2gR1)，故滿足的條件R1≥eq\f(R2,2)，D正確．7．A【解析】若拉力突然消失，則小球沿著P點(diǎn)處的切線做勻速直線運(yùn)動，選項(xiàng)A正確；若拉力突然變小，則小球做離心運(yùn)動，但由于力與速度有一定的夾角，故小球做曲線運(yùn)動，選項(xiàng)BD錯誤；若拉力突然變大，則小球做近心運(yùn)動，不會沿軌跡Pb做離心運(yùn)動，選項(xiàng)C錯誤．8．B【解析】P的周期TP＝eq\f(2πrp,v)＝0.14s．Q的周期TQ＝eq\f(2πrQ,v)＝0.08s．因?yàn)榻?jīng)歷的時間必須等于它們周期的整數(shù)倍，根據(jù)數(shù)學(xué)知識，0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56s，所以經(jīng)歷的時間最小為0.56s．故B正確，A、C、D錯誤．9．2∶175【解析】共軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，故小齒輪和車輪角速度相等ω1＝ω2；靠摩擦傳動以及靠鏈條傳動，線速度大小相等，故大齒輪和小齒輪邊緣點(diǎn)線速度相等，車輪與摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度也相等；設(shè)大齒輪的轉(zhuǎn)速n1，則大齒輪邊緣點(diǎn)線速度為2πR3n1，大齒輪和小齒輪邊緣點(diǎn)線速度相等，故小齒輪邊緣點(diǎn)線速度也為2πR3n1，車輪線速度為：eq\f(2πR3n1,R2)·R1，車輪與摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度相等，故摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度為eq\f(2πR3n1,R2)·R1；故n1∶n2＝n1∶eq\f(\f(2R3n1,R2)·R1,2πr0)＝2∶175.10．(1)Req\r(\f(g,2h))(2)2πReq\r(\f(g,2h))(3)eq\f(1,n)eq\r(\f(2h,g))(n＝1，2，3，…)【解析】(1)小球B做平拋運(yùn)動，其在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，則R＝v0t.①在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，則h＝eq\f(1,2)gt2.②由①②得v0＝eq\f(R,t)＝Req\r(\f(g,2h)).(2)A球的線速度取最小值時，A球剛好轉(zhuǎn)過一圈的同時，B球落到a點(diǎn)與A球相碰，則A球做圓周運(yùn)動的周期正好等于B球的飛行時間，即T＝eq\r(\f(2h,g))，所以vA＝eq\f(2πR,t)＝2πReq\r(\f(g,2h)).(3)能在a點(diǎn)相碰，則A球在平拋的B球飛行時間內(nèi)又回到a點(diǎn)．即平拋運(yùn)動的時間等于A球周期的整數(shù)倍，所以t＝eq\r(\f(2h,g))＝nT，T＝eq\f(1,n)eq\r(\f(2h,g))(n＝1，2，3，…)．11．(1)eq\r(gL)(2)eq\r(gLsinθ)【解析】(1)在最高點(diǎn)，當(dāng)重力完全充當(dāng)向心力時，小球的速度最小，mg＝meq\f(v2,L)得v＝eq\r(gL).(2)在最高點(diǎn)，當(dāng)重力的下滑分力完全充當(dāng)向心力時，小球的速度最小，mgsinθ＝meq\f(v2,L)得v＝eq\r(gLsinθ).第2課時圓周運(yùn)動的實(shí)例分析1．C【解析】原來勻速運(yùn)動時，求處于平衡狀態(tài)，繩子對球的拉力與球受到的重力是一對平衡力，F(xiàn)拉＝G當(dāng)車廂突然制動時，球由于慣性繼續(xù)保持原來的速度運(yùn)動，但由于繩子的作用做圓周運(yùn)動，繩子對球豎直向上的拉力和球受到的重力的合力提供它做圓周運(yùn)動所需要的向心力．F拉－G＝meq\f(v2,r)所以F拉＞G，繩的拉力突然變大，故C正確，ABD錯誤．故選C.2．B【解析】當(dāng)FN＝eq\f(3,4)G時，因?yàn)镚－FN＝meq\f(v2,r)，所以eq\f(1,4)G＝meq\f(v2,r)，當(dāng)FN＝0時，G＝meq\f(v′2,r)，所以v′＝2v＝20m/s.3．AC【解析】因?yàn)榭臻g站在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動需要向心力，所受重力充當(dāng)向心力；故選AC.4．C【解析】飛機(jī)在盤旋時在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，受到重力和空氣的作用力兩個力的作用，合力提供向心力Fn＝meq\f(v2,R).飛機(jī)運(yùn)動情況和受力情況示意圖如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則得：F＝eq\r(G2＋Feq\o\al(2,n))＝meq\r(g2＋\f(v4,R2))，C正確．故選C.5．C【解析】由于桿能支撐小球，因此v的極小值為零．故A錯誤．根據(jù)向心力公式FN＝meq\f(v2,r)知，速度逐漸增大，向心力也逐漸增大．故B錯誤．當(dāng)v＝eq\r(gL)時，桿對球沒有作用力，v由eq\r(gL)逐漸增大，桿對球有向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律得：F＋mg＝meq\f(v2,L)，可見，v增大，F(xiàn)增大．故C正確．v由eq\r(gL)逐漸減小時，桿對球有向上的支持力，有mg－F＝meq\f(v2,L)，速度減小，則桿子的彈力增大．故D錯誤．故選C.6．A【解析】對汽車進(jìn)行受力分析，受到重力G、牽引力F、路面的支持力N和阻力f.因?yàn)槲矬w做勻速圓周運(yùn)動，合力提供向心力，汽車過凹形橋底部時，N－mg＝eq\f(mv2,r)，則得，N＞mg所以汽車處于超重狀態(tài)，故A正確；汽車過拱形橋頂部時mg－N＝eq\f(mv2,r)，N＜mg，汽車處于失重狀態(tài)，故B錯誤；汽車轉(zhuǎn)彎速度越大，需要的向心力F＝eq\f(mv2,r)越大，越容易側(cè)翻．故C錯誤；衣物越靠近脫水桶中心，F(xiàn)＝eq\f(mv2,r)越小，脫水效果越不好，故D錯誤．故選A.7．BCD【解析】由于木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，A的向心加速度大小不變，A錯誤；從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中，A的向心加速度沿水平方向的分量逐漸減小，即此過程B對A的摩擦力越來越小，B正確；在a處時A的向心加速度水平向左，豎直方向上A處于平衡，A對B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值，C正確；在過圓心的水平線以下有向上的加速度的分量，此時A處于超重狀態(tài)，A對B的壓力大于A的重力，D正確．8．C【解析】A．當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時，里面的水處于失重狀態(tài)，但失重時物體的重力并未變化，故A錯誤；B.當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不為零，故B錯誤；C.水做圓周運(yùn)動，經(jīng)過最高點(diǎn)時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正確；D.杯底對水只有向下的彈力，無吸引力，故D錯誤；故選C.9．(1)1m/s2(2)20m(3)23.14s【解析】(1)v0＝72km/h＝20m/s，AB長L1＝150m，v＝36km/h＝10m/s，對AB段勻減速直線運(yùn)動有v2－veq\o\al(2,0)＝－2aL1，代入數(shù)據(jù)解得a＝(2)汽車在BC段做圓周運(yùn)動，靜摩擦力提供向心力，有Ff＝meq\f(v2,R)，為了確保安全，則須滿足Ff≤μmg