(新課標)2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)18 圓周運動(含解析)新人教版

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1、圓周運動一、選擇題1(2018佛山一模)圖示為公路自行車賽中運動員在水平路面上急轉(zhuǎn)彎的情景,運動員在通過彎道時如果控制不當會發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線,將運動員與自行車看作一個整體,下列論述正確的是()A運動員轉(zhuǎn)彎所需向心力由地面對車輪的支持力與重力的合力提供B運動員轉(zhuǎn)彎所需向心力由地面對車輪的摩擦力提供C發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心D發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合外力大于所需的向心力答案B解析運動員轉(zhuǎn)彎所需向心力由地面對車輪的摩擦力提供,A項錯誤,B項正確發(fā)生側(cè)滑是因為運動員的速度過大,所需要的向心力過大,運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C、D兩

2、項錯誤2.(2018溫州模擬)如圖所示,某臺計算機的硬盤約有近萬個磁道(磁道為不同半徑的同心圓),每個磁道分為m個扇區(qū)(每個扇區(qū)為圓周)電動機使磁盤以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動磁頭在讀、寫數(shù)據(jù)時是不動的,磁盤每轉(zhuǎn)一周,磁頭沿半徑方向跳動一個磁道,若不計磁頭大小及磁頭轉(zhuǎn)移磁道所需的時間,則磁盤轉(zhuǎn)動時()AA點的線速度小于B點的線速度BA點的向心加速度小于B點的向心加速度C硬盤轉(zhuǎn)動一圈的時間為2nD一個扇區(qū)通過磁頭所用的時間為答案D解析點A、點B為同軸傳動,角速度相等,根據(jù)vr,A點的線速度大于B點的線速度,根據(jù)an2r,A點的向心加速度大于B點的向心加速度,故A、B兩項錯誤;硬盤轉(zhuǎn)速為n,故轉(zhuǎn)一圈的時間為:

3、T,故C項錯誤;每個扇區(qū)為圓周,轉(zhuǎn)一圈的時間為,故一個扇區(qū)通過磁頭所用的時間為,故D項正確3.如圖所示,斜軌道與半徑為R的半圓軌道平滑連接,點A與半圓軌道最高點C等高,B為軌道的最低點現(xiàn)讓小滑塊(可視為質(zhì)點)從A點開始以速度v0沿斜面向下運動,不計一切摩擦,關(guān)于滑塊運動情況的分析,正確的是()A若v00,小滑塊恰能通過C點,且離開C點后做自由落體運動B若v00,小滑塊恰能通過C點,且離開C點后做平拋運動C若v0,小滑塊恰能到達C點,且離開C點后做自由落體運動D若v0,小滑塊恰能到達C點,且離開C點后做平拋運動答案D解析小滑塊通過C點的最小速度為vC,由mgm,得vC,由機械能守恒定律,若A點v

4、00,則vC0,實際上滑塊在到達C點之前就離開軌道做斜上拋運動了,A、B兩項錯;若v0,小滑塊通過C點后將做平拋運動,C項錯誤、D項正確4.(2018泉州二模)(多選)如圖,一長為L的輕質(zhì)細桿一端與質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)相連,另一端可繞O點轉(zhuǎn)動,現(xiàn)使輕桿在同一豎直面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動,測得小球的向心加速度大小為g(g為當?shù)氐闹亓铀俣?,下列說法正確的是()A小球的線速度大小為B小球運動到最高點時桿對小球的作用力豎直向上C當輕桿轉(zhuǎn)到水平位置時,輕桿對小球的作用力方向不可能指向圓心OD輕桿在勻速轉(zhuǎn)動過程中,輕桿對小球作用力的最大值為2mg答案ACD解析A項,根據(jù)ag得:v,故A項正確;B項,小球

5、做勻速圓周運動,加速度為g,所以小球在最高點的加速度為g,在最高點F合mg,所以小球運動到最高點時桿對小球的作用力為0,故B項錯誤;C項,當輕桿轉(zhuǎn)到水平位置(圖中虛線bob)時,桿子和重力的合力指向圓心,重力方向豎直向下,若輕桿對小球的作用力指圓心O,則合力不能指向圓心,故C項正確;D項,在最低點輕桿對小球的作用力最大,即Fmgma,解得F2mg,故D項正確5.(2018寶雞二模)如圖所示,長為L的輕質(zhì)硬桿,一端固定一個質(zhì)量為m的小球,另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上,現(xiàn)讓桿繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度為,某時刻桿對球的作用力水平向左,則此時桿與水平面的夾角為()AsinBsinCtan

6、Dtan答案B解析小球所受重力和輕桿的作用力的合力提供向心力,受力如圖所示;根據(jù)牛頓第二定律有:m2L解得:sin故B項正確,A、C、D三項錯誤6.(2018長沙市一模)飛機飛行時除受到發(fā)動機的推力和空氣阻力外,還受到重力和機翼的升力,機翼的升力垂直于機翼所在平面向上,當飛機在空中盤旋時機翼的內(nèi)側(cè)傾斜(如圖所示),以保證重力和機翼升力的合力提供向心力設(shè)飛機以速率v在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動時機翼與水平面成角,飛行周期為T,則下列說法正確的是()A若飛行速率v不變,增大,則半徑R增大B若飛行速率v不變,增大,則周期T增大C若不變,飛行速率v增大,則半徑R增大D若飛行速率v增大,增大,則周

7、期T一定不變答案C解析A項,對飛機進行受力分析,如圖所示:根據(jù)重力和機翼升力的合力提供向心力,得mgtanmmR得v,T2A項,若飛行速率v不變,增大,由v,知R減小,故A項錯誤B項,若飛行速率v不變,增大,R減小,由T2知T減小,故B項錯誤C項,若不變,飛行速率v增大,由v,知半徑R增大,故C項正確D項,若飛行速率v增大,增大,R的變化不能確定,則周期T不一定不變,故D項錯誤7.(2018日照一模)(多選)如圖,兩個質(zhì)量均為m的小木塊A、B用輕繩相連,放在水平圓盤上,A恰好處于圓盤中心,B與轉(zhuǎn)軸的距離為l.木塊與圓盤間的動摩擦因數(shù)均為,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力已知重力加速度大小為g,兩木塊

8、可視為質(zhì)點若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動,表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度,下列說法正確的是()A當時,木塊A受到的摩擦力大小為mgB當時,木塊B受到的摩擦力大小為mgC當時,輕繩上的拉力大小為mgD當時剪斷輕繩,木塊B將做離心運動答案BD解析最大靜摩擦力提供向心力時的最大角速度為0,則mgm02l,解得0A項,對物體B受力分析可知,當角速度較小時,繩子的拉力為零,B受到的摩擦力提供向心力,則當時,木塊A受到的摩擦力大小為f0,A項錯誤;B項,當時,木塊B受到的摩擦力大小為fm2lmg,故B項正確C項,當時,輕繩上的拉力大小為為F,則Fmgm2l,解得Fmg,故C項錯誤;D項,當時,根據(jù)牛頓第二定律

9、可知Fmgm2l,解得Fmg,此時A剛好不運動,當剪斷輕繩時,B所需向心力不變,繩上的拉力減小,木塊B將做離心運動,故D項正確8.(2018株洲一模)(多選)如圖所示,在光滑的水平面上有兩個質(zhì)量相等的小球A、B,兩球用輕繩連接,再用同樣長度的輕繩連接A繩,C為繩的自由端,設(shè)運動中水平拉直的AC和AB兩段繩所受拉力分別為T1和T2,下列說法正確的是()A若用力水平向左拉著C端使兩球運動,則T1T2B若用力水平向左拉著C端使兩球運動,則T12T2C若以C為圓心,使兩球以相同角速度沿水平面做勻速圓周運動,則T1T2D若以C為圓心,使兩球以相同角速度沿水平面做勻速圓周運動,則T11.5T2答案BD解析

10、A項,若用力水平向左拉著C端使兩球運動,對整體受力分析可知T12ma,對B可知T2ma,故T12T2,故A項錯誤,B項正確;C項,若以C為圓心,使兩球以相同角速度沿水平面做勻速圓周運動對A:T1T2m2L,對B:T2m22L,聯(lián)立解得T11.5T2,故C項錯誤,D項正確9.(2018廣州模擬)(多選)一輛汽車在軌道半徑為R的彎道路面做圓周運動,彎道與水平面的夾角為,如圖所示,汽車輪胎與路面的動摩擦因數(shù)為,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,關(guān)于汽車在運動過程中的表述正確的是()A汽車的速率可能為B汽車在路面上不做側(cè)向滑動的最小速率為C汽車在路面上不做側(cè)向滑動的最大速率為D汽車在路面上不做側(cè)向滑動的最

11、小速率為答案ACD解析A項,若設(shè)計成外高內(nèi)低的彎道路面,汽車恰好與路面無側(cè)向摩擦力,由重力與支持力提供向心力,則有:mgtanm解得v,故A項正確;B項,汽車在路面上不做側(cè)向滑動的最小速率時摩擦力沿斜面向上,受力分析知FNcosfsinmgFNsinfcosmfFN解得v1,故B項錯誤,D項正確;C項,汽車在路面上不做側(cè)向滑動的最大速率時摩擦力沿斜面向下,受力分析知FNcosfsinmgFNsinfcosmfFN解得v2,故C項正確10.(2018大慶一模)如圖所示,一內(nèi)壁光滑、質(zhì)量為m、半徑為r的環(huán)形細圓管(管的內(nèi)徑相對于環(huán)半徑可忽略不計)用硬桿豎直固定在地面上有一質(zhì)量為m的小球可在圓管中運

12、動(球直徑略小于圓管直徑,可看做質(zhì)點),小球以速率v0經(jīng)過圓管最高點時,恰好對管壁無壓力,當球運動到最低點時,求硬桿對圓管的作用力大小為()Am B2mgmC6mg D7mg答案D解析小球在最高點時有mgm小球從最高點運動到最低點的過程,由機械能守恒定律得2mgrmv02mv2在最低點,由牛頓第二定律有Nmgm聯(lián)立解得N6mg以圓管為研究對象,由平衡條件得硬桿對圓管的作用力大小FNmgN7mg7m.11.(2018陜西二模)(多選)如圖所示,轉(zhuǎn)臺上固定有一長為4L的水平光滑細桿,兩個中心有孔的小球A、B從細桿穿過并用原長為L的輕彈簧連接起來,小球A、B的質(zhì)量分別為3m、2m.豎直轉(zhuǎn)軸處于轉(zhuǎn)臺及

13、細桿的中心軸線上,當轉(zhuǎn)臺繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時()A小球A、B受到的向心力之比為3:2B當輕彈簧長度變?yōu)?L時,小球A做圓周運動的半徑為1.5LC當輕彈簧長度變?yōu)?L時,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角速度為,則彈簧的勁度系數(shù)為1.8m2D如果角速度逐漸增大,小球B先接觸轉(zhuǎn)臺邊沿答案CD解析A項,兩個小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的過程中,二者需要的向心力都是彈簧的彈力提供的根據(jù)彈簧彈力的特點可知,二者需要的向心力一定是相等的故A項錯誤;B項,二者一起做勻速圓周運動,所以它們的角速度是相等的根據(jù)向心力的公式可得:3m2r12m2r2又:r1r22L聯(lián)立可得:r1L,r2L故B項錯誤;C項,當輕彈簧長度變?yōu)?L時,則:r1

14、r23Lk(3LL)3m2r12m2r2聯(lián)立可得彈簧的勁度系數(shù):k1.8m2.故C項正確;D項,由B項的分析的結(jié)果可知,只要是二者一起做勻速圓周運動,則B到轉(zhuǎn)軸的距離始終大于A到轉(zhuǎn)軸的距離,所以增大角速度,小球B先接觸轉(zhuǎn)臺邊沿故D項正確12.(2018內(nèi)江三模)(多選)如圖所示,質(zhì)量均為m的a、b、c、d四個帶電小球,其中,a、b、c三個完全相同的小球的帶量值均為q(電性未知),且位于光滑絕緣的水平面內(nèi)的同一圓周上繞O點做半徑為R的勻速圓周運動,三個小球等分整個圓周帶電量值為10q(電性未知)的小球d位于O點的正上方R處,且在外力作用下恰好處于靜止狀態(tài)重力加速度為g,靜電力常量為k.則下列說法

15、中正確的是()Ad球與a、b、c三小球一定是異種電荷B外力的大小為mg,方向豎直向上C小球a的角速度為D小球b的動能為答案ABC解析A項,a、b、c三小球所帶電荷量相同,要使三個做勻速圓周運動,d球與a、b、c三小球一定是異種電荷,A項正確;B項,設(shè)db連線與水平方向的夾角為,則cos,所以60;對d球,由平衡條件得:F3ksinmgmg,方向豎直向上,故B項正確C項,a、b、c任意兩個小球之間的距離為2Rcos30R;對a球,根據(jù)牛頓第二定律和向心力得:kcos602kcos30mR2解得:,故C項正確;D項,小球的動能為Ekmv2m(R)2,故D項錯誤二、非選擇題13(2018濟南一模)如

16、圖所示,在水平面內(nèi)有一平臺可繞豎直的中心軸以角速度3.14 rad/s旋轉(zhuǎn)在平臺內(nèi)沿半徑方向開兩個溝槽,質(zhì)量為0.01 kg的小球A放置在粗糙的溝槽內(nèi),球與溝槽的動摩擦因數(shù)為0.5;質(zhì)量為0.04 kg的小球B放置在另一光滑的溝槽內(nèi)長度為1 m的細線繞過平臺的中心軸,其兩端與兩球相連設(shè)平臺中心軸是半徑可忽略的細軸,且光滑,球A始終相對圓盤保持靜止(g3.142 m/s2.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求:(1)球A到軸O的距離多大時,小球A恰好不受摩擦力?(2)球A到軸O的最大距離為多少?解析(1)小球A恰好不受摩擦力時,由細線的拉力提供向心力,由向心力公式得:對A,有TmA2rA.對B,有Tm

17、B2(LrA)聯(lián)立解得:rA0.8 m(2)當A球到軸O的距離最大時,A受到的靜摩擦力沿軸心向內(nèi),且靜摩擦力達到最大值,則對A,有:fTmA2rA.對B,有:TmB2(LrA)聯(lián)立解得:rA0.9 m故球A到軸O的最大距離為0.9 m.14.如圖所示,光滑圓桿MN段豎直,OC段水平且與MN相接于O點,兩桿分別套有質(zhì)量為m的環(huán)A和2m的環(huán)B,兩環(huán)的內(nèi)徑比桿的直徑稍大,A、B用長為2L的輕繩連接,A、O用長為L的輕繩連接,現(xiàn)讓裝置繞豎直桿MN做勻速圓周運動,當時,OA段繩剛好要斷,AB段繩能承受的拉力足夠大,求:(1)OA段繩剛剛拉直時轉(zhuǎn)動的角速度多大;(2)OA段繩能承受的最大的拉力;(3)當2且轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時,A向外側(cè)移動的距離多大答案(1)(2)mg(3)L解析(1)當OA繩剛好拉直時,由幾何關(guān)系知,cos,sin,對B分析:TABcos2mg,對A分析:TABsinmL12,解得1.(2)根據(jù)牛頓第二定律得,TmTABsinmL2,解得Tmmg,(3)當2,且轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時,設(shè)繩子與豎直方向的夾角為,則TABcos2mg,TABsinm2Lsin2,代入數(shù)據(jù),有cos,sin,則A向外側(cè)移動的距離為x2LsinLL.10

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