高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力與航天 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)含解析

1、3、圓周運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)訓(xùn)練1如圖所示，洗衣機(jī)脫水筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，衣服貼靠在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來，則衣服()a受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個(gè)力的作用b所需的向心力由重力提供c所需的向心力由彈力提供d轉(zhuǎn)速越快，彈力越大，摩擦力也越大答案：c 解析：衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個(gè)力作用，a錯(cuò)誤；衣服做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為它所受的合力，由于重力與靜摩擦力平衡，故彈力提供向心力，即fnmr2，轉(zhuǎn)速越大，fn越大，c正確，b、d錯(cuò)誤2皮帶傳動(dòng)裝置中，小輪半徑為r，大輪半徑為2r.a和b分別是兩個(gè)輪邊緣上的質(zhì)點(diǎn)，大輪上另一質(zhì)點(diǎn)p到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離也為r，皮帶不打滑，則()aa與p的角速度相同bb與p的線速

2、度相同ca的向心加速度是b的dp的向心加速度是a的答案：d解析：同一皮帶帶動(dòng)的輪子邊緣的線速度大小相等，根據(jù)vr得，所以a2b，同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同點(diǎn)角速度相同，則bp，根據(jù)vr得vb2vp，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；根據(jù)a得aa2ab，根據(jù)a2r得ab2ap，故aa4ap，選項(xiàng)d正確，c錯(cuò)誤3(2018·浙江嘉興一模)(多選)如圖所示為學(xué)員駕駛汽車在水平面上繞o點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的俯視示意圖已知質(zhì)量為60 kg的學(xué)員在a點(diǎn)位置，質(zhì)量為70 kg的教練員在b點(diǎn)位置，a點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑為5.0 m，b點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑為4.0 m，學(xué)員和教練員(均可視為質(zhì)點(diǎn))()a運(yùn)動(dòng)周期之比為54b運(yùn)動(dòng)線速度大小之比為11c向

3、心加速度大小之比為45d受到的合力大小之比為1514答案：d 解析：a、b兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相等，根據(jù)t知，周期相等，故a錯(cuò)誤根據(jù)vr知，半徑之比為54，則線速度之比為54，故b錯(cuò)誤根據(jù)ar2知，半徑之比為54，則向心加速度大小之比為54，故c錯(cuò)誤根據(jù)fma知，向心加速度大小之比為54，質(zhì)量之比為67，則合力大小之比為1514，故d正確4(2018·四川成都質(zhì)檢)光盤驅(qū)動(dòng)器讀取數(shù)據(jù)的某種方式可簡化為以下模式，在讀取內(nèi)環(huán)數(shù)據(jù)時(shí)，以恒定角速度方式讀取，而在讀取外環(huán)數(shù)據(jù)時(shí)，以恒定線速度的方式讀取如圖所示，設(shè)內(nèi)環(huán)內(nèi)邊緣半徑為r1，內(nèi)環(huán)外邊緣半徑為r2，外環(huán)外邊緣半徑為r3.a、b、c分別

4、為各邊緣線上的點(diǎn)則讀取內(nèi)環(huán)上a點(diǎn)時(shí)a點(diǎn)的向心加速度大小和讀取外環(huán)上c點(diǎn)時(shí)c點(diǎn)的向心加速度大小之比為()a. b.c. d.答案：d 解析：a、b兩點(diǎn)角速度相同，由a2r，可知aaabr1r2；b、c兩點(diǎn)線速度相同，由a，可知abacr3r2；由×可得aaacr1r3r，d項(xiàng)正確5(多選)如圖所示，兩根長度不同的細(xì)線分別系有兩個(gè)完全相同的小球，細(xì)線的上端都系于o點(diǎn)設(shè)法讓兩個(gè)小球在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知l1跟豎直方向的夾角為60°，l2跟豎直方向的夾角為30°，則下列說法正確的是()a細(xì)線l1和細(xì)線l2所受的拉力大小之比為1b小球a和b的角速度大小之比為1c小

5、球a和b的向心力大小之比為31d小球a和b的線速度大小之比為31答案：ac 解析：由mgf1cos 60°可得f12mg，由mgf2cos 30°可得f2mg，細(xì)線l1和細(xì)線l2所受的拉力大小之比為1，選項(xiàng)a正確；由mgtan m2htan ，可得小球a和b的角速度大小之比為11，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；小球a和b的向心力大小之比為mgtan 60°mgtan 30°31，選項(xiàng)c正確；由mgtan ，可得小球a和b的線速度大小之比為tan 60°tan 30°31，選項(xiàng)d錯(cuò)誤6(2018·浙江杭州五校聯(lián)盟二診)(多選)質(zhì)量為m的物體沿著

6、半徑為r的半球形金屬球殼滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，如圖所示，若物體與球殼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則物體在最低點(diǎn)時(shí)的()a向心加速度為b向心力為mc對球殼的壓力為d受到的摩擦力為m答案：ad 解析：向心加速度的大小a，故a正確向心力fnm，故b錯(cuò)誤根據(jù)牛頓第二定律得fnmgm，解得fnmgm，則物體對球殼的壓力為mgm，故c錯(cuò)誤物體所受的摩擦力fffn，故d正確7(多選)如圖所示，兩個(gè)內(nèi)壁光滑、半徑不同的半圓軌道固定于地面，一個(gè)小球先后在與球心在同一水平高度的a、b兩點(diǎn)由靜止開始下滑，通過軌道最低點(diǎn)時(shí)()aa球?qū)壍赖膲毫Φ扔赽球?qū)壍赖膲毫a球?qū)壍赖膲毫π∮赽球?qū)壍赖膲毫a球的角速度等于

7、b球的角速度da球的角速度大于b球的角速度答案：ad 解析：小球滾下過程只有重力做功mgrmv2，解得：v ，在最低點(diǎn)，重力和支持力的合力等于向心力，則nmgm ，由解得：n3mg，故球?qū)壍赖膲毫Φ扔?mg，與軌道半徑無關(guān)，因此a正確，b錯(cuò)誤；根據(jù)線速度與角速度關(guān)系公式vr，故a球的角速度大于b球的角速度，c錯(cuò)誤，d正確8.如圖所示為某工廠生產(chǎn)流水線上水平傳輸裝置的俯視圖，它由傳送帶和轉(zhuǎn)盤組成物品從a處無初速度放到傳送帶上，運(yùn)動(dòng)到b處后進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤，設(shè)物品進(jìn)入轉(zhuǎn)盤時(shí)速度大小不發(fā)生變化，此后隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng)(無相對滑動(dòng))到c處被取走裝箱已知a、b兩處的距離l10 m，傳送帶的傳輸速度v2

8、m/s，物品在轉(zhuǎn)盤上與軸o的距離r4 m，物品與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25.取g10 m/s2.求：(1)物品從a處運(yùn)動(dòng)到b處的時(shí)間t；(2)質(zhì)量為2 kg的物品隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng)的靜摩擦力為多大？答案：(1)5.4 s(2)2 n解析：(1)物品先在傳送帶上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：ag2.5 m/s2x10.8 mt10.8 s之后，物品和傳送帶一起以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，則t24.6 s所以tt1t25.4 s.(2)物品在轉(zhuǎn)盤上所受的靜摩擦力提供向心力fm解得：f2 n.能力提升9(2018·廣東廣州一測)(多選)如圖所示，在角錐體表面上放一個(gè)物體，角錐體繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)角錐體旋

9、轉(zhuǎn)角速度增大時(shí)，物體仍和角錐體保持相對靜止，則()a物體受到的支持力減小b物體受到的合外力不變c角錐體對物體的作用力不變d物體受到的靜摩擦力增大答案：ad解析：物體隨角錐體繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對物體受力分析，設(shè)傾斜面與水平面的夾角為，所以在豎直方向：mgncos fsin ，水平方向：fcos nsin m2r，當(dāng)角錐體旋轉(zhuǎn)的角速度增大時(shí)，物體仍和角錐體保持相對靜止，則物體需要的向心力增大，分析知靜摩擦力增大，支持力減小，物體在豎直方向所受合力為零，水平方向向心力增大，所以物體所受合外力增大，選項(xiàng)a、d正確10(2018·江西豐城中學(xué)聯(lián)考)圖甲為磁帶錄音機(jī)的磁帶盒，可簡化為圖乙所示的傳動(dòng)模

10、型，a、b為纏繞磁帶的兩個(gè)輪子，兩輪的半徑均為r，在放音結(jié)束時(shí)，磁帶全部繞到了b輪上，磁帶的外緣半徑r3r，現(xiàn)在進(jìn)行倒帶，使磁帶繞到a輪上倒帶時(shí)a輪是主動(dòng)輪，其角速度是恒定的，b輪是從動(dòng)輪，則在倒帶的過程中下列說法正確的是()甲乙a倒帶結(jié)束時(shí)a、b兩輪的角速度之比為13b倒帶開始時(shí)a、b兩輪的角速度之比為13c倒帶過程中磁帶邊緣的線速度變小d倒帶過程中磁帶邊緣的線速度不變答案：a解析：由題意可知，在倒帶結(jié)束時(shí)，磁帶全部繞到了a輪上，磁帶的外緣半徑r3r，而線速度v相等，故倒帶結(jié)束時(shí)a、b兩輪的角速度之比為13，a正確；倒帶開始時(shí)a、b兩輪的半徑之比為13，所以角速度之比為31，b錯(cuò)誤；在a輪轉(zhuǎn)

11、動(dòng)的過程中，半徑增大，角速度恒定，隨著磁帶的倒回，a的半徑變大，知磁帶邊緣的線速度增大，c、d錯(cuò)誤11(2018·江西南昌二中月考)(多選)“水流星”是一種常見的雜技項(xiàng)目，該運(yùn)動(dòng)可以簡化為輕繩一端系著小球在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)模型已知小球在最低點(diǎn)的初速度為v0，繩長為l，重力加速度為g，則()a當(dāng)v0<時(shí)，輕繩始終處于繃緊狀態(tài)b當(dāng)v0>時(shí)，小球一定能通過最高點(diǎn)pc小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)p時(shí)，處于失重狀態(tài)dv0越大，則在p、q兩點(diǎn)繩對小球的拉力差越大答案：ac解析：當(dāng)v0<時(shí)，設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度為0，則mghmv，所以h<l，可知小球不能到達(dá)與o點(diǎn)等高的n點(diǎn)，輕

12、繩始終處于繃緊狀態(tài)，故a正確；若小球恰好經(jīng)過最高點(diǎn)p，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mvmg·2lmv2，由牛頓第二定律得mgm，所以v0，所以當(dāng)v0>時(shí)，小球才能通過最高點(diǎn)p，故b錯(cuò)誤；小球在最高點(diǎn)時(shí)，重力與繩的拉力的合力提供向心力，加速度向下，故處于失重狀態(tài)，故c正確；小球經(jīng)過最低點(diǎn)q時(shí)，受重力和繩的拉力，根據(jù)牛頓第二定律得f2mgm，小球經(jīng)過最高點(diǎn)p時(shí)mgf1m，聯(lián)立解得f2f16mg，與小球的初速度無關(guān)，故d錯(cuò)誤12(2018·安徽合肥一中診斷)如圖所示，半徑為r的空心球殼，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過球殼球心o的對稱軸oo重合轉(zhuǎn)臺以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的小物塊放入球殼內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后小物塊隨球殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對球殼靜止，它和o點(diǎn)的連線與oo之間的夾角為60°，重力加速度大小為g.(1)若0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求0的大??；(2)若20，求小物塊受到的摩擦力大小和方向答案：(1) (2)mg，方向沿球殼切線向下解析：(1)當(dāng)摩擦力為零時(shí)，對小物塊的受力分析如圖所示根據(jù)力的合成可以得到小物塊的合力為f合mgtan ，小物塊的合力提供向心力f合mrmrsin ，由以上兩式并代入60°得0.(2)當(dāng)20時(shí)，小物塊有沿球殼向上運(yùn)動(dòng)的趨勢，所以摩擦力方向沿球殼切線向下在水平方向有fcos nsin mr