人教新版高中物理訓(xùn)練題必修第二冊(cè)第6章　圓周運(yùn)動(dòng)word版含解析

1.(2022四川遂寧三診)如圖所示,圖1是甲汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎行駛,圖2是乙汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎行駛。關(guān)于兩輛汽車的受力情況,以下說(shuō)法正確的是()A.兩車都受到路面豎直向上的支持力作用B.兩車都一定受平行路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力C.甲車可能不受平行路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力D.乙車可能受平行路面指向彎道外側(cè)的摩擦力答案D圖1中路面對(duì)汽車的支持力豎直向上,圖2中路面對(duì)汽車的支持力垂直路面斜向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖1中汽車所受平行路面指向內(nèi)側(cè)的摩擦力提供向心力,圖2中若汽車所受路面的支持力與重力的合力提供向心力,則此時(shí)路面對(duì)車沒(méi)有摩擦力作用,若速度較小,則乙車受平行路面指向彎道外側(cè)的摩擦力,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確。2.明代出版的《天工開物》一書中就有牛力齒輪翻車的圖畫(如圖所示),記錄了我們祖先的勞動(dòng)智慧。若A、B、C三齒輪的半徑大小關(guān)系如圖,則()A.齒輪A的角速度比C的大B.齒輪A與B的角速度大小相等C.齒輪B與C邊緣的線速度大小相等D.齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的線速度大答案D由圖可知,A、B、C三齒輪半徑大小的關(guān)系為rA>rB>rC,齒輪A的邊緣與齒輪B的邊緣接觸,齒輪B與C同軸轉(zhuǎn)動(dòng),故vA=vB,ωB=ωC。根據(jù)v=ωr可知ωB>ωA,ωA<ωC,vB>vC,vA>vC,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2022山東濟(jì)南模擬)曲柄連桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。如圖所示,連桿下端連接活塞Q,上端連接曲軸P。在工作過(guò)程中,活塞在汽缸內(nèi)上下做直線運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)曲軸繞圓心O旋轉(zhuǎn),若P做線速度大小為v0的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0B.當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v0C.當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0D.當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v0答案A當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),P點(diǎn)速度的大小為v0,此時(shí)桿PQ整體運(yùn)動(dòng)的方向是相同的,方向沿OQ的平行的方向,所以活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于P點(diǎn)的速度,都是v0,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),P點(diǎn)的速度方向與OQ垂直,沿OQ的分速度為0,OQ的瞬時(shí)速度為0,所以活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于0,故C、D錯(cuò)誤。4.(2022山東濰坊期中)如圖所示,繩子的一端固定在O點(diǎn),另一端拴一重物在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A.轉(zhuǎn)速一定時(shí),繩短時(shí)容易斷B.周期一定時(shí),繩短時(shí)容易斷C.線速度大小一定時(shí),繩短時(shí)容易斷D.線速度大小一定時(shí),繩長(zhǎng)時(shí)容易斷答案C轉(zhuǎn)速一定時(shí),根據(jù)Fn=mω2r=mr(2πn)2可知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;周期一定時(shí),角速度一定,根據(jù)Fn=mω2r知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;線速度大小一定時(shí),根據(jù)Fn=mv25.如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),盤面上離轉(zhuǎn)軸距離m處有一小物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止。物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為32(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,g取10m/s2A.5rad/s B.3rad/srad/s rad/s答案C物體恰好滑動(dòng)時(shí),應(yīng)在A點(diǎn),如圖所示,對(duì)物體受力分析。由牛頓第二定律得μmgcos30°-mgsin30°=mω2r,解得ω=rad/s,C正確。6.(多選)質(zhì)量為m的物體沿著半徑為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μ,則物體在最低點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.向心加速度為vB.向心力為mgC.對(duì)球殼的壓力為mD.受到的摩擦力為μmg答案AD物體滑到半球形金屬球殼最低點(diǎn)時(shí),速度大小為v,軌道半徑為r,向心加速度為an=v2r,故A項(xiàng)正確;根據(jù)牛頓第二定律可知,物體在最低點(diǎn)時(shí)的向心力Fn=man=mv2r,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得FN-mg=mv2r,得到金屬球殼對(duì)物體的支持力FN=mg+v2r,由牛頓第三定律可知,物體對(duì)金屬球殼的壓力FN'=F7.(多選)(2022江西吉安一模)如圖甲所示,細(xì)繩下端拴一小物塊,上端固定在A點(diǎn)并與力傳感器相連。給物塊一個(gè)水平速度,使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示(F0為已知)。不考慮空氣阻力,已知重力加速度為g。根據(jù)題中所給的信息,可以求得的物理量有()A.物塊的質(zhì)量B.細(xì)繩的長(zhǎng)度C.物塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的速度大小D.物塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的加速度大小答案AD根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,物塊在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)繩子的拉力最小,物塊在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩子的拉力最大;根據(jù)牛頓第二定律,物塊在最低點(diǎn)時(shí)有F1-mg=mv12l,在最高點(diǎn)時(shí)有F2+mg=mv22l;由機(jī)械能守恒定律有mg·(2l)=12mv12-12mv22;由題圖乙知,F2=0,F8.輪箱沿如圖所示的逆時(shí)針?lè)较蛟谪Q直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓半徑為R,速率v<gR,AC為水平直徑,BD為豎直直徑。物塊相對(duì)于輪箱靜止,則()A.物塊始終受兩個(gè)力作用B.只有在A、B、C、D四點(diǎn),物塊受到的合外力才指向圓心C.從B運(yùn)動(dòng)到A,物塊處于超重狀態(tài)D.從A運(yùn)動(dòng)到D,物塊處于超重狀態(tài)答案D在B、D位置,物塊受重力、支持力,除B、D位置外,物塊受重力、支持力和靜摩擦力,故A項(xiàng)錯(cuò);物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在任何位置受到的合外力都指向圓心,故B項(xiàng)錯(cuò);物塊從B運(yùn)動(dòng)到A,向心加速度方向斜向下沿半徑指向圓心,物塊處于失重狀態(tài),從A運(yùn)動(dòng)到D,向心加速度方向斜向上沿半徑指向圓心,物塊處于超重狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對(duì)。9.如圖所示,放置在水平轉(zhuǎn)盤上的物體A、B、C能隨轉(zhuǎn)盤一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m、3m,它們與水平轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,離轉(zhuǎn)盤中心的距離分別為、r、,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g,則當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤的角速度應(yīng)滿足的條件是()A.ω≤μgr B.ω≤C.ω≤2μgr D.μg答案B當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),并隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向心力,當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí),物體轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力大于最大靜摩擦力,物體就相對(duì)轉(zhuǎn)盤滑動(dòng),即臨界方程是μmg=mω2l,所以質(zhì)量為m、離轉(zhuǎn)盤中心的距離為l的物體隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是ω≤μgl,即ωA≤2μgr,ωB≤μgr,ωC≤B組能力提升10.(多選)(2022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)?，F(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2C.球A的速度為2D.桿對(duì)球B的彈力方向豎直向下答案CD當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力為零,這說(shuō)明球A、B對(duì)桿的作用力是一對(duì)平衡力,由于A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力豎直向上且由桿的彈力與重力的合力提供,故A所受桿的彈力必豎直向上,B所受桿的彈力必豎直向下,且兩力大小相等,D項(xiàng)正確;對(duì)A球有F-mg=mω2L,對(duì)B球有F+mg=mω2·2L,由以上兩式聯(lián)立解得ω=2gL,則A球的線速度vA=ωL=2gL,B球的線速度vB11.如圖所示,一小物塊被夾子夾緊,夾子通過(guò)輕繩懸掛在小環(huán)上,小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上。物塊質(zhì)量為M,到小環(huán)的距離為L(zhǎng),其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止,物塊向上擺動(dòng)。整個(gè)過(guò)程中,物塊在夾子中沒(méi)有滑動(dòng)。小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計(jì),重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),繩中的張力等于2FB.小環(huán)碰到釘子P時(shí),繩中的張力大于2FC.物塊上升的最大高度為2D.速度v不能超過(guò)(答案D物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),繩中的張力等于物塊的重力Mg,因?yàn)?F為物塊與夾子間的最大靜摩擦力,當(dāng)物塊向上擺動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力大于Mg,說(shuō)明物塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的靜摩擦力小于2F,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)小環(huán)碰到釘子P時(shí),由于不計(jì)夾子的質(zhì)量,因此繩中的張力等于夾子與物塊間的靜摩擦力,即小于或等于2F,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果物塊上升的最大高度不超過(guò)細(xì)桿,則根據(jù)機(jī)械能守恒可知,Mgh=12Mv2,即上升的最大高度h=v22g,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)物塊向上擺動(dòng)的瞬時(shí),如果物塊與夾子間的靜摩擦力剛好為2F,此時(shí)的速度v是最大速度,則2F-Mg=M12.如圖所示,足夠大的水平光滑圓臺(tái)中央立著一根光滑的桿,原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕彈簧套在桿上,質(zhì)量均為m的A、B、C三個(gè)小球用兩根輕桿通過(guò)光滑鉸鏈連接,輕桿長(zhǎng)也為L(zhǎng),A球套在豎直桿上?，F(xiàn)將A球擱在彈簧上端,當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),輕桿與豎直方向夾角θ=37°。已知重力加速度為g,彈簧始終在彈性限度內(nèi),sin37°=,cos37°=。(1)求輕桿對(duì)B的作用力F和彈簧的勁度系數(shù)k;(2)讓B、C球以相同的角速度繞豎直桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω0(未知)時(shí),B、C球剛要脫離圓臺(tái),求輕桿與豎直方向夾角θ0的余弦和角速度ω0;(3)兩桿豎直并攏,A球提升至距圓臺(tái)L高處?kù)o止,受到微小擾動(dòng),A球向下運(yùn)動(dòng),同時(shí)B、C球向兩側(cè)相反方向在圓臺(tái)上沿直線滑動(dòng),A、B、C球始終在同一豎直平面內(nèi),觀測(cè)到A球下降的最大距離為。A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)加速度大小為a0,求此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep以及B球加速度的大小a。答案(1)05mgL(2)2(3)23(g-a0解析(1)平臺(tái)光滑,對(duì)B球受力分析知輕桿對(duì)B的作用力F=0彈簧的形變量ΔL=L-Lcosθ對(duì)A有kΔL=mg解得k