高考物理考題型集訓(xùn) 第2題 預(yù)測題型3 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動試題VIP

預(yù)測題型3水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動1．(2015·青島模擬)在冬奧會短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動員繞周長僅111米的短道競賽．運(yùn)動員比賽過程中在通過彎道時(shí)如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線．圖1中圓弧虛線Ob代表彎道，即正常運(yùn)動路線，Oa為運(yùn)動員在O點(diǎn)時(shí)的速度方向(研究時(shí)可將運(yùn)動員看做質(zhì)點(diǎn))．下列論述正確的是()圖1A．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員受到的合力方向背離圓心B．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員受到的合力大于所需要的向心力C．若在O發(fā)生側(cè)滑，則滑動的方向在Oa左側(cè)D．若在O發(fā)生側(cè)滑，則滑動的方向在Oa右側(cè)與Ob之間2．(2015·廈門市模擬)光盤驅(qū)動器讀取數(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?。鐖D2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()圖2A.eq\f(R\o\al(2,1),R2R3)B.eq\f(R\o\al(2,2),R1R3)C.eq\f(R2R3,R\o\al(2,1))D.eq\f(R1R3,R\o\al(2,2))3．(2015·江淮名校二模)如圖3所示，放于豎直面內(nèi)的光滑金屬細(xì)圓環(huán)半徑為R，質(zhì)量為m的帶孔小球穿于環(huán)上，同時(shí)有一長為R的細(xì)繩一端系于球上，另一端系于圓環(huán)最低點(diǎn)，繩的最大拉力為2mg.當(dāng)圓環(huán)以角速度ω繞豎直直徑轉(zhuǎn)動時(shí)，發(fā)現(xiàn)小球受三個(gè)力作用．則ω可能為()圖3A.eq\f(1,3)eq\r(\f(g,R)) B.eq\f(3,2)eq\r(\f(g,R))C.eq\r(\f(3g,2R)) D.eq\r(\f(g,2R))4．(2015·蘇錫常鎮(zhèn)四市二調(diào))某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種能自動拐彎的輪子．如圖4所示，兩等高的等距軌道a、b固定于水平桌面上，當(dāng)裝有這種輪子的小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí)，會順利實(shí)現(xiàn)拐彎而不會出軌．下列截面圖所示的輪子中，能實(shí)現(xiàn)這一功能的是()圖45．(多選)(2015·河北省“五名校聯(lián)盟”模擬)如圖5所示，疊放在水平轉(zhuǎn)臺上的物體A、B、C能隨轉(zhuǎn)臺一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，A、B、C的質(zhì)量分別為3m、2m、m，A與B、B和C與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)都為μ，A和B、C離轉(zhuǎn)臺中心的距離分別為r、1.5圖5A．B對A的摩擦力一定為3μmgB．B對A的摩擦力一定為3mω2rC．轉(zhuǎn)臺的角速度一定滿足：ω≤eq\r(\f(μg,r))D．轉(zhuǎn)臺的角速度一定滿足：ω≤eq\r(\f(2μg,3r))6．(多選)(2015·泰州二模)如圖6所示，水平轉(zhuǎn)臺上有一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，用長為L的細(xì)繩將物塊連接在轉(zhuǎn)軸上，細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角為θ，此時(shí)繩中張力為零，物塊與轉(zhuǎn)臺間動摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，則()圖6A．至繩中出現(xiàn)拉力時(shí)，轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為2πμmgLsinθB．至繩中出現(xiàn)拉力時(shí)，轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為eq\f(1,2)μmgLsinθC．至轉(zhuǎn)臺對物塊支持力為零時(shí)，轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為eq\f(mgLsin2θ,2cosθ)D．設(shè)法使物體的角速度增大到eq\r(\f(3g,2Lcosθ))時(shí)，物塊機(jī)械能增量為eq\f(3mgL,4cosθ)7．(2015·福建三校模擬)如圖7所示，在半徑為R的半圓形碗的光滑表面上，一質(zhì)量為m的小球以轉(zhuǎn)數(shù)為n轉(zhuǎn)每秒在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，該平面離碗底的距離h為()圖7A．R－eq\f(g,4π2n2) B.eq\f(g,4π2n2)C.eq\f(g,4π2n2)－R D.eq\f(g,4π2n2)＋eq\f(R,2)

答案精析預(yù)測題型3水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動1．D[發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員的速度過大，所需要的向心力過大，運(yùn)動員受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圓心，故A、B錯(cuò)誤；運(yùn)動員在水平方向不受任何外力時(shí)沿Oa線做離心運(yùn)動，實(shí)際上運(yùn)動員要受摩擦力作用，所以滑動的方向在Oa右側(cè)與Ob之間，故C錯(cuò)誤，D正確．]2．D[A、B兩點(diǎn)的角速度大小相等，根據(jù)a＝rω2知，A、B兩點(diǎn)的向心加速度之比aA：aB＝R1：R2；B、C兩點(diǎn)的線速度相等，根據(jù)a＝eq\f(v2,r)知，B、C兩點(diǎn)的向心加速度之比為aB：aC＝R3：R2.則eq\f(aA,aC)＝eq\f(R1R3,R\o\al(2,2)).]3．B[因?yàn)閳A環(huán)光滑，所以這三個(gè)力肯定是重力、環(huán)對球的彈力、繩子的拉力，細(xì)繩要產(chǎn)生拉力，繩要處于拉緊狀態(tài)，根據(jù)幾何關(guān)系可知，此時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60°，當(dāng)圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小球繞豎直軸做圓周運(yùn)動，向心力由三個(gè)力在水平方向的合力提供，其大小為：F＝mω2r，根據(jù)幾何關(guān)系，其中r＝Rsin60°一定，所以當(dāng)角速度越大時(shí)，所需要的向心力越大，繩子拉力越大，所以對應(yīng)的臨界條件是小球在此位置剛好不受拉力，此時(shí)角速度最小，需要的向心力最小，對小球進(jìn)行受力分析得Fmin＝2mgsin60°，即2mgsin60°＝mωeq\o\al(2,min)Rsin60°，解得：ωmin＝eq\r(\f(2g,R))，所以只要ω>eq\r(\f(2g,R))就符合題意．]4．A[當(dāng)該小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí)，由于慣性，內(nèi)側(cè)輪高度略降低，外側(cè)輪高度略升高，軌道對小車的支持力偏向軌道內(nèi)側(cè)，與重力的合力提供向心力，從而順利拐彎，故A正確；當(dāng)該小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí)，由于慣性，內(nèi)側(cè)輪高度略升高，外側(cè)輪高度略降低，軌道對小車的支持力偏向軌道外側(cè)，小車會產(chǎn)生側(cè)翻，故B錯(cuò)誤；當(dāng)該小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí)，由于慣性，內(nèi)側(cè)輪高度略升高，外側(cè)輪高度也是略微升高，軌道對小車的支持力豎直向上，不會順利實(shí)現(xiàn)拐彎兒不會出軌的目的，故C錯(cuò)誤；當(dāng)該小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí)，沒有外力提供向心力，由于慣性，小車會出軌，故D錯(cuò)誤．]5．BD[B對A的靜摩擦力提供向心力，有Ff＝3mω2r，A錯(cuò)、B對；物體C剛好發(fā)生滑動時(shí)μmg＝mω2×1.5r，ω＝eq\r(\f(2μg,3r))物體A剛好發(fā)生滑動時(shí)3μmg＝3mω2r，ω＝eq\r(\f(μg,r))，D對；C錯(cuò)．]6．BCD[當(dāng)剛好達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，繩上出現(xiàn)拉力．Ffm＝μmg＝eq\f(mv\o\al(2,1),L·sinθ)W1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)μmgL·sinθ.B正確．FN＝0時(shí)，mgtanθ＝eq\f(mv\o\al(2,2),L·sinθ)＝mωeq\o\al(2,0)L·sinθW2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(mgL·sin2θ,2cosθ)，C正確．ω0＝eq\r(\f(g,Lcosθ))，設(shè)法使物體的角速度增大到ω＝eq\r(\f(3g,2Lcosθ))>ω0＝eq\r(\f(g,Lcosθ))，故物體已脫離水平盤，此時(shí)夾角為α則mgtanα＝mω2r⑤ΔEp＝mgh＝mg(Lcosθ－Lcosα)⑥由⑤⑥知ΔEp＝eq\f(1,3)mgLcosθ物塊機(jī)械能增量為ΔEp＋ΔEk＝eq\f(3mgL,4cosθ)，故D正確．]7．A[小球