高考物理一輪總復習第四章第3課時圓周運動(基礎課時)限時規(guī)范訓練(含解析)新人教版

1、圓周運動基礎鞏固題組（20分鐘，50分）1 汽車在公路上行駛時一般不打滑，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30 cm當該型號的轎車在高速公路上勻速行駛時，駕駛員面前速率計的指針指在120 km/h ”上，可估算出該車輪的轉(zhuǎn)速近似為（）A. 1 000 r/sB. 1 000 r/mi nC. 1 000 r/hD. 2 000 r/s解析：選B.設經(jīng)過時間t,轎車勻速行駛的路程x= vt，此過程中轎車輪緣上的某一點v 轉(zhuǎn)動的路程x = nt2 n R,其中n為車輪的轉(zhuǎn)速，由x = x 可得：vt = nt2 n R, n=2 n R 17.7 r/s =

2、1 062 r/mi n.B正確.2. 未來的星際航行中，宇航員長期處于“零重力”狀態(tài)，為 緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設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)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時， 宇航員站在旋轉(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)動的角速度就應越大B. 旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越小C. 宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越大D. 宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越小解析：選B.由題意知有 mg= F= mo 2r,即g= w 2r,因此r越大，w越小，且與m無關,B正

3、確.3. 如圖所示，運動員以速度v在傾角為0的傾斜賽道上做勻速圓周運動.已知運動員及自行車的總質(zhì)量為m做圓周運動的半徑為 R重力加速度為g,將運動員和自行車看作一個整體，則（）A. 受重力、支持力、摩擦力、向心力作用2一mvB. 受到的合力大小為 F=-rC. 若運動員加速，則一定沿斜面上滑D. 若運動員減速，則一定加速沿斜面下滑解析：選B.將運動員和自行車看作一個整體，則系統(tǒng)受重力、支持力、摩擦力作用,向心力是按力的作用效果命名的力，不是物體實際受到的力，A錯誤；系統(tǒng)所受合力提供向2心力，大小為f= mR, b正確；運動員加速，系統(tǒng)可能會有向上滑動的趨勢，但不一定沿斜面上滑，同理運動員減速，

4、也不一定沿斜面下滑，C D均錯誤.4一輛汽車勻速率通過一座圓弧形拱形橋后，接著又以相同速率通過一圓弧形凹形橋設兩圓弧半徑相等，汽車通過拱形橋橋頂時，對橋面的壓力Fni為車重的一半，汽車通過圓弧形凹形橋的最低點時，對橋面的壓力為FN2,貝U FN1與FN2之比為（）A. 3 : 1B. 3 ：2D. 1 : 2C. 1 : 3解析：選 C.汽車過圓弧形橋的最高點 （或最低點）時，由重力與橋面對汽車的支持力的 合力提供向心力.如圖甲所示，汽車過圓弧形拱形橋的最高點時，由牛頓第三定律可知，汽車受橋面對它的支持力與它對橋面的壓力大小相等，即Fni= Fni，所以由牛頓第二定2律可得mg- Fni= m

5、V，同樣，如圖乙所示，F(xiàn)n2= FN2,汽車過圓弧形凹形橋的最低點Rmv1時，有Fn2 mg=-r ，由題意可知Fn1= 2mg，由式得3Fn2= ?mg所以Fn1 :Fn2= 1 : 3.乙5.（多選）如圖所示，在半徑為 R的水平圓盤中心軸正上方a處水平拋出一小球，圓盤以角速度 o做勻速轉(zhuǎn)動，當圓盤半徑 Ob恰好轉(zhuǎn)到與初速度方向相同且平行的位置時，將小球拋出，要使球與圓盤只碰一次，且落點為b,重力加速度為g，小球拋點a距圓盤的高度 h和小球的初速度 vo可能應滿足A.2h gnh =2Rwv0=B. h=巧wRwV0=4 nC.h=組n2wRov0 = 6nD. h=32 n 2g2CORw

6、v = 8n解析：選BD.小球做平拋運動，由平拋運動規(guī)律得,h= gt2, R= vot，由勻速圓周運動2Rw2g n,V。=，當 n= 1 時，h=- , V。zn nw2 22 n2n g n規(guī)律得，t = n，聯(lián)立以上三式解得，h=wwRw8g nRw18g nRw 、，Rn；當 n=2 時，h= w2，v0= RO；當 n=3 時，h= w2，v0= RO；當 n=4 時，h232gn, vo =竺，選項A、C錯誤，選項B D正確.38 n6 汽車試車場中有一個檢測汽車在極限狀態(tài)下的車速的試車道，試車道呈錐面(漏斗狀)，側(cè)面圖如圖所示.測試的汽車質(zhì)量m 1 t，車道轉(zhuǎn)彎半徑r = 15

7、0 m，路面傾斜角0=45，路面與車胎的動摩擦因數(shù)卩為0.25，設路面與車胎的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，(g 取 10 m/s 2)求：(1) 若汽車恰好不受路面摩擦力，則其速度應為多大？(2) 汽車在該車道上所能允許的最小車速.解析：汽車恰好不受路面摩擦力時，由重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓 第二定律得：2vmga n 0 = mr解得：v38.7 m/s.(2)當車道對車的摩擦力沿車道向上且等于最大靜摩擦力時，車速最小，受力如圖，根據(jù)牛頓第二定律得：2VminFNSin0 Ffcos 0 = mrFncos 0 + FfSi n0 mg= 0Ff =卩 Fn解得：Vmin = 3

8、0 m/s.答案：(1)38.7 m/s (2)30 m/s能力提升題組(25分鐘，50分)1 如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定 角速度3轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為-23(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，盤面與水平面的夾角為30, g取10 m/s2.則3的最大值是(A. , 5 rad/sB. 3 rad/sC. 1.0 rad/sD. 0.5 rad/s解析：選 C.物體隨圓盤做圓周運動，運動到最低點時最容易滑動，因此物體在最低點且剛好要滑動時的轉(zhuǎn)動角速度為最大值，這時，根據(jù)牛頓第二定律有，卩m妙os

9、 30 mgin2 30= mrw，求得 3= 1.0 rad/s , C項正確，A、B D項錯誤.2.有一豎直轉(zhuǎn)軸以角速度 3勻速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸上的A點有一長為I 繩系有質(zhì)量為 m的小球.要使小球在隨轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動的同時又不離開光滑的 水平面，則A點到水平面的高度 h最小為（ ）a.23B. 3 2g解析：選A.以小球為研究對象，小球受三個力的作用，重力子拉力F,在豎直方向合力為零，在水平方向所需向心力為角為B ,則有：R= htan0，那么 Feos 0 + N= mg Fsinmg2m3 R設繩子與豎直方向的夾0 = mo 2htan 0 ;當球即將離水平面支持力 N繩開水平面時，N= 0，此

10、時Feos 0 = mg Fsin 0 = mgan 02g=mw htan0，即卩 h=2.故 A3正確.3如圖所示，輕桿長 3L,在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B,光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過桿上距球A為L處的O點，外界給系統(tǒng)一定能量后， 桿和球在豎直平面”嚴廠、內(nèi)轉(zhuǎn)動，球B運動到最高點時，桿對球B恰好無作用力.忽略空氣阻力.貝U / f； 球B在最高點時（） / A. 球B的速度為零藝/BB. 球A的速度大小為 2gLC. 水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為 1.5 mgD. 水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為 2.5 mg解析：選C.球B運動到最高點時，桿對球 B恰好無作用力，即重力恰好提供向心力，2有mgr咗，解得

11、vb= 2gL,故A錯誤；由于 A B兩球的角速度相等，則球 A的速度大小1va= 2 ,2gL,故B錯誤；B球在最高點時，對桿無彈力，此時A球受重力和拉力的合力提供C. 過山車在圓軌道最低點時假人處于失重狀態(tài)D. 若過山車能順利通過整個圓軌道，在最高點時安全帶對假人一定無作用力解析：選BD.過山車在豎直圓軌道上做圓周運動，不計一切阻力，只有重力做功，則機械能守恒，故不可能做勻速圓周運動，選項 A錯誤；在最高點，過山車和假人水平方向不受2 力，重力和軌道對過山車的彈力的合力提供向心力，當彈力為零時，速度最小，則mg= mR,解得過山車在圓軌道最高點時的速度v = gR,選項B正確；在最低點時，

12、重力和軌道對過山車的彈力的合力提供向心力， 加速度向上，假人處于超重狀態(tài)， 選項C錯誤；若過山車順 利通過整個圓軌道，在最高點速度最低時假人的重力恰好提供向心力，若在最高點速度增大，則座椅對假人有向下的支持力，安全帶對假人無作用力，選項D正確.5. （多選）如圖所示，兩個質(zhì)量均為 m的小木塊a和b（可視為質(zhì),點）放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為I , b與轉(zhuǎn)軸OO的距離匚為2I ,木塊與圓盤間的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用3表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下列說法正確的是（）A.b 一定比a先開始滑動B.a、b所受的摩擦力始終相等C.

13、b開始滑動的臨界角速度D.彳器時，a所受摩擦力的大小為 kmg解析：選AC.因圓盤從靜止開始繞軸緩慢加速轉(zhuǎn)動，在某一時刻，木塊隨圓盤轉(zhuǎn)動時,其受到的靜摩擦力的方向指向轉(zhuǎn)軸，兩木塊轉(zhuǎn)動過程中角速度相等，則由牛頓第二定律可得Ff = m3 2R,由于小木塊b的軌道半徑大于 a的軌道半徑，故b做圓周運動需要的向心力較大， 選項B錯誤；因為兩木塊的最大靜摩擦力相等，故b 一定比a先開始滑動，選項A正確；當b剛剛開始滑動時，由牛頓第二定律可得 kmg= m3行2|，可得3 b=，選項C正確；當a開始滑動時，由牛頓第二定律可得 kmg= m3 ，可得3 a =寸罩，而、 寸， 故小木塊a未發(fā)生滑動，其所需

14、的向心力由靜摩擦力提供，即 Ffa = mo 2| = （kmg選項D錯3誤.6. （2019 濰坊調(diào)研）如圖所示，一內(nèi)壁光滑的圓弧形軌道ACB固定在水平地面上，軌道的圓心為O,半徑R= 0.5 m , C為最低點，其中 OB水平，/ AOG 37，質(zhì)量m= 2 kg的小球從軌道左側(cè)距地面高h = 0.55 m的某處水平拋出，恰好從軌道A點沿切線方向進入圓弧形軌道，取 g= 10 m/sVB在b點，由牛頓第二定律得：f= mR,解得：F= 68 N ,由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?F= F= 68 N.答案：(1)1.2 m (2)68 N, sin 37 = 0.6 , cos 37 = 0.8，求： 小球拋出點到 A點的水平距離；(2)小球運動到B點時對軌道的壓力大小.解析：(1)小球做平拋運動，1 2 豎直方向：h F(1 cos 37 ) = 2gt ,解得：t = 0.3 s ,豎直分速度：Vy= gt = 10X 0.3 m/s = 3 m/s ,Vy3水平分速度： vo= m/s = 4 m/s ,tan 370.6麗拋出點距A點的水平距離：L