高三人教版物理一輪復(fù)習(xí)練習(xí)第四章第3節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)

第四章第三課時(shí)[A級(jí)—基礎(chǔ)練]1.(2018·滄州模擬)如圖所示，在一個(gè)水平圓盤(pán)上有一個(gè)木塊P隨圓盤(pán)一起繞過(guò)O點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下面說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，P受到的靜摩擦力的方向指向O點(diǎn)B．圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，P受到的靜摩擦力為零C．在轉(zhuǎn)速一定的條件下，P受到的靜摩擦力的大小跟P到O點(diǎn)的距離成正比D．在P到O點(diǎn)的距離一定的條件下，P受到的靜摩擦力的大小跟圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度平方成正比解析：B[圓盤(pán)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，P靠靜摩擦力提供向心力，方向指向O點(diǎn)，故A正確，B錯(cuò)誤；在轉(zhuǎn)速一定的條件下，角速度不變，根據(jù)Ff＝mω2r知，靜摩擦力的大小跟P到O點(diǎn)的距離成正比，故C正確；在P到O點(diǎn)的距離一定的條件下，根據(jù)Ff＝mω2r知，靜摩擦力的大小與圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度平方成正比，故D正確．]2．(08786352)(2018·銅陵模擬)如圖所示的齒輪傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況是()A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為eq\f(2π,3ω)B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為eq\f(2π,3ω)C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為eq\f(6π,ω)D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為eq\f(6π,ω)解析：B[齒輪不打滑，說(shuō)明邊緣點(diǎn)線速度相等，主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，故大輪與小輪的半徑之比為R∶r＝24∶8＝3∶1，根據(jù)v＝rω得eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(r,R)＝eq\f(1,3)，解得從動(dòng)輪的角速度為ω2＝3ω1＝3ω，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)得，從動(dòng)輪的周期為T(mén)＝eq\f(2π,ω2)＝eq\f(2π,3ω)，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確．]3.(2018·廣州模擬)“玉兔號(hào)”月球車(chē)依靠太陽(yáng)能電池板提供能量，如圖ABCD是一塊矩形電池板，能繞CD轉(zhuǎn)動(dòng)，E為矩形的幾何中心(未標(biāo)出)，則電池板旋轉(zhuǎn)過(guò)程中()A．B、E兩點(diǎn)的轉(zhuǎn)速相同B．A、B兩點(diǎn)的角速度不同C．A、B兩點(diǎn)的線速度不同D．A、E兩點(diǎn)的向心加速度相同解析：A[根據(jù)題意，繞CD勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，電池板上各點(diǎn)的角速度相同，則轉(zhuǎn)速相等，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)線速度與角速度關(guān)系式v＝ωr，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑越小，線速度也越小，由幾何關(guān)系可知A、B兩點(diǎn)的線速度相等，故C錯(cuò)誤；A、E兩點(diǎn)因角速度相同，半徑不同，由向心加速度的公式a＝ω2r可知，它們的向心加速度不同，故D錯(cuò)誤．]4.(08786353)有一種雜技表演叫“飛車(chē)走壁”，由雜技演員駕駛摩托車(chē)沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的內(nèi)側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圖中虛線表示摩托車(chē)的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h.下列說(shuō)法中正確的是()A．h越高，摩托車(chē)對(duì)側(cè)壁的壓力將越大B．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大C．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度將越大D．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大解析：B[摩托車(chē)受力如圖所示，側(cè)壁對(duì)車(chē)的彈力FN＝eq\f(mg,sinθ)，向心力Fn＝mgcotθ，當(dāng)h變化時(shí)，θ角保持不變，所以摩托車(chē)對(duì)側(cè)壁的壓力大小以及摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小不隨h變化，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；由牛頓第二定律得mgcotθ＝meq\f(v2,r)＝mω2r，解得v＝eq\r(grcotθ)，ω＝eq\r(\f(gcotθ,r))，h越高，r越大，故h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度越大，角速度將越小，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤．]5.如圖所示的雜技演員在表演“水流星”的節(jié)目時(shí)，盛水的杯子經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)杯口向下時(shí)水也不灑出來(lái)．對(duì)于杯子經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水的受力情況，下列說(shuō)法正確的()A．水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用B．水受平衡力的作用，合力為零C．由于水做圓周運(yùn)動(dòng)，因此必然受到重力和向心力的作用D．杯底對(duì)水的作用力可能為零解析：D[失重狀態(tài)是物體對(duì)支持物(或繩)的彈力小于重力，但物體所受重力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；水受力不平衡，有向心加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；向心力不是性質(zhì)力，本題中向心力由重力和彈力的合力提供，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)重力恰好提供水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，杯底對(duì)水的作用力為零，選項(xiàng)D正確．]6．(08786354)(2018·山東文登市上學(xué)期期中)如圖所示，質(zhì)量為m的小環(huán)套在豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑大圓環(huán)軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)．小環(huán)經(jīng)過(guò)大圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．小環(huán)對(duì)大圓環(huán)的壓力可以等于mgB．小環(huán)對(duì)大圓環(huán)的拉力可以等于mgC．小環(huán)的線速度大小不可能小于eq\r(gR)D．小環(huán)的向心加速度可以等于g解析：C[小環(huán)到達(dá)最高點(diǎn)的最小速度可以是零，可以小于eq\r(gR)，可以大于eq\r(gR)，當(dāng)速度大于eq\r(gR)時(shí)，大環(huán)對(duì)小環(huán)有向下的壓力，可以等于mg.當(dāng)速度等于零時(shí)，大環(huán)對(duì)小環(huán)有向上的拉力，等于mg.當(dāng)環(huán)之間作用力為零時(shí)，小環(huán)只受重力，加速度為g.綜合以上分析，選C.]7.(2018·洛陽(yáng)模擬)如圖是摩托車(chē)比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)的情形，轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車(chē)轉(zhuǎn)彎有一個(gè)最大安全速度，若超過(guò)此速度，摩托車(chē)將發(fā)生滑動(dòng)．若摩托車(chē)發(fā)生滑動(dòng)，則下列論述正確的是()A．摩托車(chē)一直受到沿半徑方向向外的離心力作用B．摩托車(chē)所受合外力提供的向心力小于所需要的向心力C．摩托車(chē)將沿其線速度的方向沿直線滑出去D．摩托車(chē)將沿其半徑方向沿直線滑出去解析：B[摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，不受到沿半徑方向向外的離心力作用，故A錯(cuò)誤；若摩托車(chē)發(fā)生滑動(dòng)，摩托車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樗芡饬Φ暮狭π∮谒璧南蛐牧?，故B正確；摩托車(chē)受到與速度方向垂直的摩擦力的作用，即使該摩擦力小于需要的向心力，但仍然能夠改變車(chē)的運(yùn)動(dòng)的方向，使車(chē)不會(huì)沿其線速度的方向沿直線滑出去，故C錯(cuò)誤；摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度沿半徑的切線方向，不可能會(huì)沿其半徑方向沿直線滑出去，故D錯(cuò)誤．]8．(08786355)汽車(chē)以相同的速率通過(guò)拱橋時(shí)()A．在最高點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力一定大于汽車(chē)的重力B．在最高點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力一定等于汽車(chē)的重力C．在最高點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力一定小于汽車(chē)的重力D．汽車(chē)以恒定的速率過(guò)橋時(shí)，汽車(chē)所受的合力一定為零解析：C[汽車(chē)通過(guò)拱橋最高點(diǎn)時(shí)，受重力mg和向上的支持力FN，其合力提供向心力，合力一定不等于零，則由牛頓第二定律得mg－FN＝meq\f(v2,r)，解得FN＝mg－meq\f(v2,r)＜mg，根據(jù)牛頓第三定律得車(chē)對(duì)橋的壓力等于橋?qū)?chē)的支持力，所以在最高點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力一定小于汽車(chē)的重力，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確．][B級(jí)—能力練]9.(2018·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，長(zhǎng)為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A、B，球A距軸O的距離為L(zhǎng).現(xiàn)給系統(tǒng)一定能量，使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力恰好為零，忽略空氣阻力，已知重力加速度為g，則球B在最高點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．球B的速度為零B．球B的速度為eq\r(2gL)C．球A的速度為eq\r(2gL)D．桿對(duì)球B的彈力方向豎直向上解析：C[水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力為零，這說(shuō)明A、B對(duì)桿的作用力是一對(duì)平衡力，由于A所受桿的彈力必豎直向上，故B所受桿的彈力必豎直向下，且兩力大小相等，D錯(cuò)誤．對(duì)A球有F－mg＝mω2L，對(duì)B球有F＋mg＝mω2·2L，由以上兩式解得ω＝eq\r(\f(2g,L))，則A球的速度vA＝ωL＝eq\r(2gL)，C正確；B球的速度vB＝ω·2L＝2eq\r(2gL)，A、B錯(cuò)誤．]10．(08786356)(2016·新課標(biāo)Ⅱ)小球P和Q用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示．將兩球由靜止釋放．在各自軌跡的最低點(diǎn)()A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的動(dòng)能一定小于Q球的動(dòng)能C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析：C[A.小球擺動(dòng)至最低點(diǎn)由動(dòng)能定理：mgL＝eq\f(1,2)mv2，可得：v＝eq\r(2gL)，因LP＜LQ，故vP＜vQ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.由Ek＝mgL，而mP＞mQ，則動(dòng)能無(wú)法比較，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.在最低點(diǎn)，F(xiàn)T－mg＝meq\f(v2,L)，可得FT＝3mg，選項(xiàng)C正確；D.a＝eq\f(v2,L)＝2g，兩球的向心加速度相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，故選C.]11.質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓管軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，小球的直徑略小于圓管的直徑，如圖所示．已知小球以速度v通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)對(duì)圓管的外壁的壓力大小恰好為mg，則小球以速度eq\f(v,2)通過(guò)圓管的最高點(diǎn)時(shí)()A．小球?qū)A管的內(nèi)、外壁均無(wú)壓力B．小球?qū)A管的外壁壓力等于eq\f(1,2)mgC．小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于eq\f(1,2)mgD．小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于mg解析：C[以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得mg＋mg＝meq\f(v2,r)，當(dāng)小球以速度eq\f(v,2)通過(guò)圓管的最高點(diǎn)，由牛頓第二定律得mg＋FN＝meq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))2,r)，解以上兩式得FN＝－eq\f(1,2)mg，負(fù)號(hào)表示圓管對(duì)小球的作用力向上，即小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于eq\f(1,2)mg，故選項(xiàng)C正確．]12.小明站在水平地面上，手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖所示．已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長(zhǎng)為eq\f(3,4)d，重力加速度為g，忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力．(1)求繩斷時(shí)球的速度大小v1和球落地時(shí)的速度大小v2；(2)求繩能承受的最大拉力；(3)改變繩長(zhǎng)，使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長(zhǎng)應(yīng)是多少？最大水平距離為多少？解析：(1)設(shè)繩斷后球飛行時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得豎直方向eq\f(1,4)d＝eq\f(1,2)gt2水平方向d＝v1t解得v1＝eq\r(2gd)在豎直方向上有veq\o\al(2,⊥)＝2geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(3,4)))d，則veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(3,4)))d解得v2＝eq\r(\f(5,2)gd)(2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為FT，這也是球受到繩的最大拉力大?。蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)的半徑為R＝eq\f(3,4)d對(duì)小球在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得FT－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)解得FT＝eq\f(11,3)mg(3)設(shè)繩長(zhǎng)為l，繩斷時(shí)球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變．由牛頓第二定律得FT－mg＝eq\f(mv\o\al(2,3),l)解得v