適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第4章拋體運動與圓周運動第3講圓周運動

第3講圓周運動基礎(chǔ)對點練題組一圓周運動的運動學(xué)問題1.(2024廣東深圳高級中學(xué)模擬)如圖所示,小麗在體育課上和同學(xué)打羽毛球,在揮拍擊球時,若球拍以握拍的手掌為圓心做圓周運動,在揮拍速度相同的狀況下,想把羽毛球以最大的速度擊出,則擊球點應(yīng)當(dāng)在拍面的 ()A.右側(cè) B.左側(cè) C.上側(cè) D.下側(cè)2.(2024廣東模擬)由于高度限制,車庫出入口接受如圖所示的曲桿道閘,道閘由轉(zhuǎn)動桿OP與橫桿PQ鉸接而成,P、Q為橫桿的兩個端點。在道閘抬起過程中,桿PQ始終保持水平。桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中,下列說法正確的是 ()A.Q點的線速度恒定不變B.P點的角速度時刻變更C.P點在豎直方向做勻速運動D.Q點做勻速圓周運動題組二圓周運動的動力學(xué)問題3.(多選)(2024廣東廣州模擬)如圖為某種秋千椅的示意圖,“”形輕質(zhì)鐵支架O1A1A2O2固定在豎直面內(nèi),A1A2沿水平方向,四根等長輕質(zhì)硬桿通過光滑鉸鏈O1、O2懸掛長方形勻質(zhì)椅板B1C1C2B2,豎直面內(nèi)的O1B1C1、O2C2B2為等邊三角形,并繞O1、O2沿圖中虛線來回搖擺。已知重力加速度為g,椅板的質(zhì)量為m,則椅板搖擺到最低點時()A.B1、C1兩點角速度相等B.B2、C2兩點線速度相同C.O1A1受到的拉力等于12D.O2A2受到的拉力大于124.(2024北京東城區(qū)模擬)如圖所示,兩根長度相同的細線懸掛兩個相同的小球,小球在水平面上做角速度相同的勻速圓周運動,已知兩細線與豎直方向的夾角分別為α和β,設(shè)上下兩根細線的拉力分別為F1、F2,則F1F2A.2cosβcosC.2sinαsin5.(2024四川南充模擬)有一種能自動計數(shù)的智能呼啦圈深受健身者的寵愛,智能呼啦圈腰帶外側(cè)有半徑r=0.12m的圓形光滑軌道,將安裝有滑輪的短桿嵌入軌道并能自由滑動,短桿的另一端懸掛一根帶有配重的輕質(zhì)細繩,其簡化模型如圖所示。已知配重(可視為質(zhì)點)質(zhì)量m=0.6kg,繩長L=0.3m。水平固定好腰帶,通過人體微小扭動,使配重在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,在某一段時間內(nèi)細繩與豎直方向夾角始終為53°。腰帶可看作不動,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力,sin53°=0.8,cos53°=0.6,下列說法正確的是()A.配重受到的合力大小為10NB.配重的角速度為ω=1030C.若細繩不慎斷裂,配重將自由下落D.若增大轉(zhuǎn)速,細繩對配重的拉力將變小題組三離心運動6.如圖所示,足夠大水平圓板可繞圓心處的豎直軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,圓板上疊放有兩物塊,下面的大物塊質(zhì)量為km,上面的小物塊(可視為質(zhì)點)質(zhì)量為m,小物塊和轉(zhuǎn)軸間有一恰好伸直的水平輕繩,輕繩系在套住轉(zhuǎn)軸的光滑小環(huán)上,小環(huán)被卡在軸上固定高度h處,輕繩長度L=2h。已知小物塊與大物塊、大物塊與圓板間的動摩擦因數(shù)均為μ,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g,則下列說法不正確的是()A.k越大,大物塊發(fā)生相對滑動的ω越大B.當(dāng)k=1,ω=μghC.當(dāng)k=2,ω=μgLD.當(dāng)k=2,ω=2μg綜合提升練7.如圖所示,在某十字路口,設(shè)置有右轉(zhuǎn)彎專用車道?，F(xiàn)有一輛汽車正在水平右轉(zhuǎn)彎車道上行駛,其運動可視作圓周運動,行駛過程中車輛未打滑。司機和副駕駛座上的乘客始終與汽車保持相對靜止。當(dāng)汽車在水平的右轉(zhuǎn)彎車道上減速行駛時,下列說法正確的是()A.司機和乘客具有相同的線速度B.汽車所受的合力確定指向圓心C.汽車對乘客的作用力小于汽車對司機的作用力D.汽車對乘客的作用力大于乘客所受的重力8.無人機繞拍攝主體做水平勻速圓周運動的示意圖如圖所示。已知無人機的質(zhì)量為m,無人機的軌跡圓心距拍攝對象高度為h,無人機與拍攝對象距離為r,無人機飛行的線速度大小為v,則無人機做勻速圓周運動時()A.角速度為vB.所受空氣作用力為mgC.向心加速度為vD.繞行一周的周期為29.(2024廣東模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球套在粗糙直桿上,桿與水平面間始終保持θ=37°角。初始時直桿靜止,小球恰好靜止在A點,AM間距為L?，F(xiàn)使小球與直桿一起繞經(jīng)過直桿下端的豎直軸MN以某一角速度ω0勻速轉(zhuǎn)動,小球仍處于A點且與直桿之間的摩擦力恰好為零。重力加速度為g。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。則()A.小球與直桿之間的動摩擦因數(shù)為3B.小球的角速度ω0=15C.小球受到的彈力大小為4D.當(dāng)直桿以角速度ω=gL10.(2024云南玉溪模擬)卡丁車是業(yè)余賽車愛好者寵愛參與的一種運動。如圖為某卡丁車賽道部分示意圖,AB段為長L=135m的直道,BC段和CD段是中心線半徑均為R=30m的半圓形賽道,整個賽道位于同一水平面內(nèi),卡丁車與賽道動摩擦因數(shù)均為μ=0.75。某愛好者駕駛卡丁車從A點由靜止起先沿賽道中心線行駛,因受功率限制,卡丁車在直道上能達到的最大速度為45m/s,卡丁車加速的最大加速度大小為a1=5m/s2,減速的最大加速度大小為a2=7.5m/s2,卡丁車加速和減速過程視為勻變速直線運動,卡丁車在半圓形賽道中勻速行駛且恰好不發(fā)生側(cè)滑。若取最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,π取3.14,卡丁車和人均可視為質(zhì)點。求卡丁車從A到D最少須要多長時間?參考答案第3講圓周運動1.C解析由v=ωr可知,相同的角速度下,半徑越大線速度越大。故選C。2.D解析由題意可知,P點做圓周運動,Q相對P點靜止,即Q點也是做圓周運動。勻速圓周運動的線速度大小恒定不變,方向不斷變更,角速度恒定。故D正確。3.AD解析B1、C1兩點相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同,則角速度相等,故A正確;B2、C2兩點的線速度大小相等,但方向不同,故B錯誤;依據(jù)對稱性可知O1A1、O2A2受到的拉力F大小相等,四根輕桿O1B1、O1C1、O2B2、O2C2受到的拉力F1大小相等,設(shè)椅板搖擺到最低點時,輕桿與豎直方向夾角為θ,以椅板為對象,此時椅板具有向上的加速度,椅板所受合力向上,則有4F1cosθ>mg,以O(shè)1點為對象,依據(jù)受力平衡可得F=2F1cosθ,聯(lián)立可得F>12mg4.A解析設(shè)小球質(zhì)量為m,對下面的小球隔離進行受力分析,小球受重力和下面細線的拉力,做勻速圓周運動,豎直方向受力平衡,則F2=mgcosβ,將兩個小球看成一個整體進行受力分析,兩球受重力和上面細線的拉力,做勻速圓周運動,豎直方向受力平衡,則F1=2mg5.B解析配重在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,依據(jù)牛頓其次定律有F合=mgtan53°=0.6×10×43N=8N,故A錯誤;依據(jù)牛頓其次定律有mgtan53°=mω2(Lsin53°+r),解得ω=10309rad/s,故B正確;若細繩不慎斷裂,配重由于具有切線方向的初速度,配重將做平拋運動,故C錯誤;若增大轉(zhuǎn)速,即增大角速度,配重做勻速圓周運動的半徑增大,細繩與豎直方向的夾角增大,豎直方向依據(jù)受力平衡有Tcosθ=mg,可得6.A解析對于大物塊,當(dāng)所受的最大靜摩擦力供應(yīng)向心力時,有μmg+μ(k+1)mg=kmω2L,解得ω=μ(k+2)gkL=2k+1μgL,可知k越大,大物塊發(fā)生相對滑動的ω就越小,A錯誤;當(dāng)k=1,ω=μgh時,大物塊所受的最大靜摩擦力fm1=μ(k+2)mg=3μmg,大物塊所須要的向心力Fn1=kmω2L=2μmg<fm1,即大物塊不會發(fā)生相對滑動,B正確;當(dāng)k=2,ω=μgL時,大物塊所受的最大靜摩擦力fm2=μ(k+2)mg=4μmg,大物塊所須要的向心力Fn2=kmω2L=2μmg<fm2,即大物塊不會發(fā)生相對滑動,C正確;當(dāng)k=2,ω=2μgh時,大物塊所受的最大靜摩擦力fm2=μ7.D解析司機和副駕駛座上的乘客始終與汽車保持相對靜止,司機和乘客具有相同的角速度,但半徑不同,依據(jù)線速度與角速度的關(guān)系v=ωr,可得線速度不同,故A錯誤;因汽車做減速圓周運動,汽車所受的合力分解為指向圓心的向心力和與運動方向相反使速率減小的切向力,故合力的方向確定不指向圓心,B錯誤;乘客和司機角速度相同,由牛頓其次定律有F=mω2r,右轉(zhuǎn)彎時乘客的半徑小,但因不確定乘客和司機的質(zhì)量大小關(guān)系,故汽車對乘客的作用力和對司機的作用力大小關(guān)系無法確定,C錯誤;汽車對乘客的作用力為豎直方向的支持力和水平方向使乘客做減速圓周運動的合力,豎直方向的支持力與乘客所受的重力平衡,則汽車對乘客兩個方向的力的合力確定大于乘客所受的重力,故D正確。8.C解析依題意無人機做圓周運動的半徑R=r2-h2,則角速度為ω=vR=vr2-h2,A錯誤;無人機做勻速圓周運動時,向心力為F向=m9.B解析小球靜止時,由平衡條件有mgsin37°=μmgcos37°,解得μ=34,A錯誤;小球在A點轉(zhuǎn)動時有mgtan37°=mω02Lcos37°,解得ω0=15g16L,B正確;小球轉(zhuǎn)動時,對小球受力分析有FN=mg10.答案20.56s解析卡丁車在半圓形賽道中勻速行駛且恰好不發(fā)生側(cè)滑,由靜摩擦力供應(yīng)向心力,設(shè)速度為v1,有μmg=m解得v1=15m/s由運動學(xué)公式可