高考物理 能力提升知識點優(yōu)化 4.3圓周運動及其應用

1、2013高考物理能力提升知識點優(yōu)化：4.3圓周運動及其應用一、單項選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分，每小題只有一個選項符合題意)1.(創(chuàng)新題)第十三屆中國吳橋國際雜技藝術節(jié)于2011年10月22日在石家莊市(主會場)拉開了序幕.如圖所示的雜技演員在表演“水流星”的節(jié)目時，盛水的杯子經過最高點杯口向下時水也不灑出來，對于杯子經過最高點時水的受力情況，下列說法正確的是()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.由于水做圓周運動，因此必然受到重力和向心力的作用D.杯底對水的作用力可能為零2.汽車甲和汽車乙質量相等，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，甲車

2、在乙車的外側，兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為f甲和f乙，以下說法正確的是()A.f甲小于 f乙B.f甲等于f乙C.f甲大于f乙D.f甲和f乙大小均與汽車速率無關3.(預測題)如圖所示，傾斜軌道AC與有缺口的圓軌道BCD相切于C，圓軌道半徑為R，兩軌道在同一豎直平面內，D是圓軌道的最高點，缺口DB所對的圓心角為90，把一個小球從斜軌道上某處由靜止釋放，它下滑到C點后便進入圓軌道，要想使它上升到D點后再落到B點，不計摩擦，則下列說法正確的是()A.釋放點需與D點等高B.釋放點需比D點高C.釋放點需比D點高D.使小球經D點后再落到B點是不可能的4.(創(chuàng)新題)小明同學在學習中勤于思考，并且善于動手，

3、在學習了圓周運動知識后，他自制了一個玩具，如圖所示，用長為r的細桿粘住一個質量為m的小球，使之繞另一端O在豎直平面內做圓周運動，小球運動到最高點時的速度v，在這點時()A.小球對細桿的拉力是B.小球對細桿的壓力是C.小球對細桿的拉力是mgD.小球對細桿的壓力是mg二、雙項選擇題(本大題共5小題，每小題8分，共40分，每小題有兩個選項符合題意)5.關于勻速圓周運動的說法，正確的是()A.勻速圓周運動的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運動的物體沒有加速度B.做勻速圓周運動的物體，雖然速度大小不變，但方向時刻都在改變，所以必有加速度C.做勻速圓周運動的物體，加速度的大小保持不變，所以是勻變速曲線運動

4、D.勻速圓周運動加速度的方向時刻都在改變，所以勻速圓周運動一定是變加速曲線運動6.如圖所示為一皮帶傳動裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點，左側是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在轉動過程中，皮帶不打滑，則()A.a點與b點的線速度大小相等B.a點與b點的角速度大小相等C.a點與c點的線速度大小相等D.a點與d點的向心加速度大小相等7.(2012南京模擬)如圖所示，在勻速轉動的水平盤上，沿半徑方向放著用細線相連的質量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同，當圓盤轉速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動時，

5、燒斷細線，則()A.兩物體均沿切線方向滑動B.物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，同時所受摩擦力減小C.兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，不會發(fā)生滑動D.物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠8.“飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運動而不掉下來.如圖所示，已知桶壁的傾角為，車和人的總質量為m，做圓周運動的半徑為r，若使演員騎車做圓周運動時不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是()A.人和車的速度為B.人和車的速度為C.桶面對車的彈力為D.桶面對車的彈力為9.(易錯題)如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內做圓周運動，管道內側壁半徑為R，

6、小球半徑為r，則下列說法中正確的是()A.小球通過最高點時的最小速度vminB.小球通過最高點時的最小速度vmin0C.小球在水平線ab以下的管道中運動時，內側管壁對小球一定無作用力D.小球在水平線ab以上的管道中運動時，外側管壁對小球一定有作用力三、計算題(本大題共2小題，共36分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)10.(16分)某實驗中學的學習小組在進行科學探測時，一位同學利用繩索順利跨越了一道山澗，他先用繩索做了一個單擺(秋千)，通過擺動，使自身獲得足夠速度后再平拋到山澗對面，如圖所示，若他的質量是M，所用繩長為L，在擺到最低點B處時的速度為v，離地高度為h，當?shù)刂?/p>

7、力加速度為g，則：(1)他用的繩子能承受的最大拉力應不小于多少？(2)這道山澗的寬度應不超過多大？11.(易錯題)(20分)如圖所示，一根長0.1 m的細線，一端系著一個質量為0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動，使小球的轉速很緩慢地增加，當小球的轉速增加到開始時轉速的3倍時，細線斷開，線斷開前的瞬間線受到的拉力比開始時大40 N，求：(1)線斷開前的瞬間，線受到的拉力大小；(2)線斷開的瞬間，小球運動的線速度大小；(3)如果小球離開桌面時，速度方向與桌邊緣的夾角為60，桌面高出地面0.8 m，求小球飛出后的落地點距桌邊緣的水平距離.答案解析1.【解析】

8、選D.失重狀態(tài)是物體對支持物(或繩)的彈力小于重力，但物體所受重力不變，A項錯；水受力不平衡，有向心加速度，B項錯；向心力不是性質力，本題中向心力由重力和彈力的合力提供，C項錯；當重力恰好提供水做圓周運動的向心力時，杯底對水的作用力為零，D項對.2.【解析】選A.做勻速圓周運動的條件：速度不為零，受到大小不變方向總是與速度方向垂直沿半徑指向圓心的合外力的作用，而且合外力等于圓周運動物體所需要的向心力F向m，本題中摩擦力提供向心力，即fm，由于r甲r乙，故f甲R，故經過D點后小球不可能落至B點，只有D正確.4.【解析】選B.解法一：在最高點時，若細桿對小球沒有彈力作用，則有mg，得v0.由于vv

9、0，所以細桿對小球有豎直向上的彈力作用，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mgN，得N.由牛頓第三定律知，小球對細桿的壓力NN.故選B.解法二：假設細桿對小球有豎直向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mgN，得N，負號說明細桿對小球有豎直向上的支持力.由牛頓第三定律知，小球對細桿的壓力NN.故選B.5.【解析】選B、D.速度和加速度都是矢量，做勻速圓周運動的物體，雖然速度大小不變，但方向時刻在改變，速度時刻發(fā)生變化，必然具有加速度.加速度大小雖然不變，但方向時刻改變，所以勻速圓周運動是變加速曲線運動.故本題選B、D.6.【解題指南】求解此題應明確a、c兩點線速度大小相等，b、c、d三點角速度

10、大小相等，然后利用公式vr，a求解.【解析】選C、D.vc2r，vbr，所以vc2vb，a、c是皮帶連接的兩輪邊緣上的點，線速度大小相等，所以va2vb，故A錯C對；vara，vbrb，由va2vb，得a2b，故B錯；設a點線速度為v，c點線速度也為v，對c點，v2r，對d點，vd4r2v，aa，ad ，故a點與d點的向心加速度大小相等，D對.【總結提升】傳動問題的解題技巧(1)明確皮帶傳動和輪軸的特點.(2)清楚線速度、角速度、向心加速度與半徑的關系，從而能熟練地運用在線速度或角速度相等時，角速度、線速度、加速度與半徑的比值關系.(3)同轉軸上各點相同，而線速度vr與半徑成正比.(4)不考慮

11、皮帶打滑的情況下，兩輪邊緣的各點線速度大小相等，而角速度與半徑成反比.另外，由v、T、f、之間的關系，向心加速度的表達式a2rvr42f2r，在應用時，要結合已知條件靈活運用.7.【解析】選B、D.當圓盤轉速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動時，A物體靠細線的拉力與圓盤的最大靜摩擦力的合力提供向心力做勻速圓周運動，所以燒斷細線后，A所受最大靜摩擦力不足以提供其做圓周運動所需要的向心力，A要發(fā)生相對滑動，但是B仍保持相對圓盤靜止狀態(tài)，故A、C選項錯誤，D選項正確；而且由于沒有了細線的拉力，B受靜摩擦力減小，B選項正確.8.【解析】選A、C.對人和車進行受力分析如圖所示，根據(jù)直角三角形的邊角關系和向心力公式

12、可列方程：mgtanm，Ncosmg，解得v，N .故A、C正確.【變式備選】(雙選)如圖所示，兩個質量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點，并在同一水平面內做勻速圓周運動，則它們的()A.運動周期相同B.運動線速度相同C.運動角速度相同D.向心加速度相同【解析】選A、C.對小球而言，只受兩個力：重力mg和線的拉力F，如圖所示.這兩個力的合力mgtan提供向心力，半徑rhtan，所以由Fmr2得mgtanmhtan2，整理得.可見，角速度與無關，選項C正確；由vr可知，由于半徑不同，線速度的大小不同，選項B錯誤；由T知，A正確；由a2r知，D錯誤.9.【解析】選B、C.小球沿管上升到最高點的速

13、度可以為零，故A錯誤，B正確；小球在水平線ab以下的管道中運動時，由外側管壁對小球的作用力FN與球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即：NFmgm，因此，外側管壁一定對球有作用力，而內側管壁無作用力，C正確；小球在水平線ab以上的管道中運動時，小球受管壁的作用力與小球速度大小有關，D錯誤.10.【解析】(1)該同學在B處，由牛頓第二定律得：FMgM， (3分)解得：FMgM， (3分)即他用的繩子能承受的最大拉力不小于MgM. (2分)(2)對該同學做平拋運動的過程由運動學公式得：水平方向有：xvt， (3分)豎直方向有：hgt2. (3分)聯(lián)立解得：xv， (2分)即這道山澗的寬度不超過v.答案：(1)MgM (2)v11.【解題指南】分別列出小球所需向心力的表達式，再利用題中給出的條件，可求出線的拉力及小球的線速度大小，小球離開桌面之后做平拋運動，根據(jù)平拋運動知識及方向關系可求出結果.【解析】(1)線的拉力提供小球做圓周運動的向心力，設開始時角速度為0，向心力為F0，線斷開的瞬間，角速度為，線的拉力為T.F0mR (2