2022高考物理備考第4章第4單元圓周運(yùn)動(dòng)在實(shí)際問題中的應(yīng)用練習(xí)

第4章第4單元圓周運(yùn)動(dòng)在實(shí)責(zé)問題中的應(yīng)用一、選擇題1．如圖10所示，汽車車廂頂部懸掛一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，當(dāng)汽車以某一速率在水平川面上勻速行駛時(shí)彈簧伸長長度為L1；當(dāng)汽車以同一速度勻速率通過一個(gè)橋面為圓弧形凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，彈簧伸長長度為L2，以下答案中正確的選項(xiàng)是A．L＝LB．L>L2121C．L10，∴L2<錯(cuò)誤!＝L1，故B正確．答案：B2．質(zhì)量為m的小球可看作質(zhì)點(diǎn)在豎直放置的圓滑圓環(huán)軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如圖11所示，小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度為v0＝錯(cuò)誤!，此中R為圓環(huán)的半徑，以下說法中正確的選項(xiàng)是A．小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度等于錯(cuò)誤!B．小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度等于錯(cuò)誤!C．小球在最低點(diǎn)對(duì)圓環(huán)的壓力等于mgD．小球在最低點(diǎn)對(duì)圓環(huán)的壓力等于5mg解析：小球在豎直放置的圓滑軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，則mg2R＋錯(cuò)誤!mv錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!2mv得v＝錯(cuò)誤!，A正確，B錯(cuò)．小球在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N－mg＝m錯(cuò)誤!則FN＝7mg，選項(xiàng)C、D錯(cuò)．答案：A3．如圖

12所示，物塊

20cm，僅能沿環(huán)做無摩擦的滑動(dòng)，若是圓環(huán)

繞著過環(huán)心的豎直軸以

10rad/

的角速度旋轉(zhuǎn)取

g＝10m/2，則小球相

對(duì)環(huán)靜止時(shí)與環(huán)心

O的連線與

O1O2

的夾角θ可能是圖14A．30°B．45°C．60°D．75°解析：當(dāng)圓圍繞12旋轉(zhuǎn)時(shí)，小球則在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，球受的重力和環(huán)的支持OO力的協(xié)力等于球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．由牛頓第二定律得：mgtanθ＝mω2r即tanθ＝錯(cuò)誤!，coθ＝錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!因此θ＝60°答案：C6．2022年蘭州模擬如圖15所示，半徑為R的圓筒繞豎直中心軸′轉(zhuǎn)動(dòng)，小物塊A靠在圓OO筒的內(nèi)壁上，它與圓筒的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)要使A不著落，則圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω至少為解析：如圖

16所示，以

A為研究對(duì)象，

A受三個(gè)力作用：重力

mg，靜摩擦力

Ff和圖16支持力F，此中重力和靜摩擦力平衡，因此F＝mg①Nf支持力FN供給向心力，有：N2②F＝mωR要使A恰巧不著落，則靜摩擦力為最大值，f＝N③FμF由①②③式，得A恰巧不著落時(shí)，圓筒的角速度為ω0＝錯(cuò)誤!因此A不著落時(shí)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω≥ω0＝錯(cuò)誤!，應(yīng)選項(xiàng)D正確．答案：D7．在高速公路的拐彎處，路面造得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時(shí)，司機(jī)左邊的路面比右邊的要高一些，的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向即垂直于前進(jìn)方向摩擦力等于0，θ應(yīng)等于A．a(chǎn)rcin

錯(cuò)誤!

B．a(chǎn)rctan

錯(cuò)誤!arcin

錯(cuò)誤!

D．a(chǎn)rccot

錯(cuò)誤!解析：如圖17所示，要使摩擦力為零，必使汽車所受重力與路面對(duì)它的支持力的協(xié)力供給向心力，則有m錯(cuò)誤!＝mgtanθ，因此θ＝arctan錯(cuò)誤!，B正確．答案：B8．小球質(zhì)量為m，用長為L的懸線固定在O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方L/2處有一圓滑圓釘

C如圖

18所示．今把小球拉到懸線呈水平后無初速地開釋，當(dāng)懸線呈豎直狀態(tài)且與釘相碰時(shí)A．小球的速度忽然增大B．小球的向心加速度忽然增大C．小球的向心加速度不變D．懸線的拉力忽然增大解析：開始球繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)懸線與釘子相碰后，球繞C點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑忽然變小，而速度大小并無發(fā)生突變，由an＝錯(cuò)誤!得，小球的向心加速度忽然變大，懸線的拉力F＝mg＋man，因此拉力忽然變大．故B、D正確．答案：BD9．如圖19所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中a、b分別表示軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)小球的作使勁可能是A．a(chǎn)處拉力，b處拉力B．a(chǎn)處拉力，b處推力C．a(chǎn)處推力，b處拉力D．a(chǎn)處推力，b處推力解析：小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)時(shí)，小球受力除重力外，還有桿的作用力，只有桿對(duì)小球向上拉時(shí)，小球才能繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，故桿對(duì)小球只好是拉力，小球在最高點(diǎn)的速度大小不能夠確立，由前面解析可知，桿對(duì)小球可能是向下拉，也可能是向上推，應(yīng)選項(xiàng)A、B正確．答案：AB10．如圖20所示，A、B、C三個(gè)物塊放在水平的圓盤上，它們的質(zhì)量關(guān)系是m＝2m＝2m，它ABC們與轉(zhuǎn)軸的距離的關(guān)系是2rA＝2B＝C，三個(gè)物塊與圓盤表面的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，且它rr們與圓盤間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B、C都沒有滑動(dòng)，則以下判斷正確的選項(xiàng)是A．C的向心加速度最大B．B的摩擦力最小C．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，B比A先滑動(dòng)D．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，C比B先滑動(dòng)解析：三個(gè)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω同樣，向心加速度a＝ω2r，C離轉(zhuǎn)軸最遠(yuǎn)，向心加速度最大．三個(gè)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由靜摩擦力Ff供給，F(xiàn)f＝mω2r，B與A對(duì)照，同樣，m小；B與C對(duì)照，m同樣，r小，因此B的摩擦力最?。?dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，物塊將要滑動(dòng)，靜摩擦力達(dá)到最大值，最大靜摩擦力供給向心力，μmg＝mω2r，即ω＝錯(cuò)誤!，與質(zhì)量沒關(guān)，因?yàn)?rA＝2rB＝rC，B與A同時(shí)開始滑動(dòng)，C比確．答案：ABD

B先滑動(dòng)，選項(xiàng)A、B、D正二、計(jì)算題11．如圖21所示，在電機(jī)距軸為r處固定一質(zhì)量為的鐵塊，電機(jī)啟動(dòng)后，鐵塊以角速度Om繞軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則電機(jī)對(duì)地面的最大壓力和最小壓力之差為多少解析：鐵塊在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力是重力mg與輪對(duì)它的作使勁F的協(xié)力，由圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知：當(dāng)m轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)F最大，當(dāng)m轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)F最?。O(shè)鐵塊在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，電機(jī)對(duì)其作使勁分別為1和2，且都指向軸心，依據(jù)牛頓第二定FF律有：12①在最高點(diǎn)：mg＋F＝mωr在最低點(diǎn)：2－＝2②Fmgmωr電機(jī)對(duì)地面的最大壓力和最小壓力分別出現(xiàn)在鐵塊m位于最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)，且壓力差的大小為：ΔFN＝F2＋F1

③由①②③式可解得：

ΔFN＝2mω2r答案：2mω2r12．2022

年廣東卷有一種叫“飛椅”的游玩項(xiàng)目，表示圖如圖

22所示，長為

L的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為

r

的水平轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤可繞穿過此中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)．

當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度

ω

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直