2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題4 圓周運動應(yīng)用實例課時作業(yè)（含解析）

2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題4 圓周運動應(yīng)用實例課時作業(yè)（含解析）一、單項選擇題1在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如圖1所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些汽車的運動可看作是做半徑為R的圓周運動設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)等于()圖1A. B. C. D. 【答案】B【解析】考查向心力公式汽車做勻速圓周運動，向心力由重力與斜面對汽車的支持力的合力提供，且向心力方向水平，大小F向mgtan ，根據(jù)牛頓第二定律：F向m，tan ，解得汽車轉(zhuǎn)彎時的車速v ，B對圖22如圖2，長為L的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，另一端有固定轉(zhuǎn)軸O.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動P為圓周軌道的最高點若小球通過圓周軌道最低點時的速度大小為 ，則以下判斷正確的是()A小球不能到達(dá)P點B小球到達(dá)P點時的速度小于C小球能到達(dá)P點，但在P點不會受到輕桿的彈力D小球能到達(dá)P點，且在P點受到輕桿向下的彈力【答案】B【解析】根據(jù)機械能守恒定律2mgLmv2mv，可求出小球在P點的速度為 <，故B正確，A錯誤小球在P點所需要的向心力Fmg，故小球在P點受到輕桿向上的彈力，故C、D均錯誤3如圖，長為 L的細(xì)繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球給小球一個合適的初速度，小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，這樣就構(gòu)成了一個圓錐擺，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為.下列說法中正確的是()圖3A小球受重力、繩的拉力和向心力作用B小球做圓周運動的半徑為LC越大，小球運動的速度越大D越大，小球運動的周期越大【答案】C【解析】小球只受重力和繩的拉力作用，合力大小為Fmgtan ，半徑為RLsin ，A、B均錯；小球做圓周運動的向心力是由重力和繩的拉力的合力提供的，則mgtan m，得到vsin ，越大，小球運動的速度越大，C對；周期T2 ，越大，小球運動的周期越小，D錯4. (xx·湛江質(zhì)檢)半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上如圖4所示，頂部有一個物體A，今給A一個水平初速度v0，則A將()圖4A沿球面下滑至M點B沿球面下滑至某一點N，便離開球面做斜下拋運動C按半徑大于R的新圓弧軌道做圓周運動D立即離開半圓球做平拋運動【答案】D【解析】給A一個水平初速度v0，則F向mg，即重力恰好提供向心力，物體與半圓球無相互作用A將不沿半圓球表面運動，而是脫離球表面做平拋運動5下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法正確的是()A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象B做勻速圓周運動的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時，它將做背離圓心的圓周運動C做勻速圓周運動的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時，它將沿切線方向做直線運動D做勻速圓周運動的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時，它將做曲線運動【答案】C【解析】向心力是以效果命名的，做勻速圓周運動的物體所需的向心力，是由它所受的某個力、某個力的分力或幾個力的合力提供的因此，它并不受向心力和離心力的作用它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是由于F合<F向，A錯物體在做勻速圓周運動時，如果它所受的一切力都突然消失，根據(jù)牛頓第一定律，它從這時起做勻速直線運動，故C正確，B、D錯二、雙項選擇題6(xx·湛江模擬)甲、乙兩球做勻速圓周運動，向心加速度a隨半徑r變化的關(guān)系圖象如圖5所示由圖象可以知道()圖5A甲球運動時，線速度大小保持不變B甲球運動時，角速度大小保持不變C乙球運動時，線速度大小保持不變D乙球運動時，角速度大小保持不變【答案】BC【解析】在加速度時間圖象中，甲的加速度與半徑成正比，故角速度不變，B對乙的加速度與半徑成反比，故線速度不變7如圖6所示，小物塊從半球形碗的碗口下滑到碗底的過程中，如果小物塊的速度大小始終不變，則()圖6A小物塊的加速度大小始終不變B碗對小物塊的支持力大小始終不變C碗對小物塊的摩擦力大小始終不變D小物塊所受的合力大小始終不變【答案】AD【解析】小物塊從碗口下滑到碗底的過程中，如果小物塊的速度大小始終不變，則小物塊的加速度大小始終不變，小物塊所受的合力大小始終不變，A、D正確；小物塊受力如圖所示，F(xiàn)NGcos m，fGsin ，由于v不變，變小，F(xiàn)N變大，f變小，故B、C錯誤8如圖7所示，質(zhì)量為m的物塊，沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下，半球形金屬殼豎直固定放置，開口向上，滑到最低點時速度大小為v，若物體與球殼之間的動摩擦因數(shù)為，則物體在最低點時，下列說法正確的是()圖7A受到的向心力為mgmB受到的摩擦力為mC受到的摩擦力為(mgm)D受到的合力方向斜向左上方【答案】CD【解析】物體在最低點受豎直方向的合力Fy，方向向上，提供向心力，F(xiàn)ym，A錯誤；而FyFNmg，得FNmgm，物體受滑動摩擦力fFN(mgm)，B錯誤，C正確；f水平向左，故物體受到的f與Fy的合力，斜向左上方，D正確9.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，如圖8所示，則下列說法正確的是()圖8A小球過最高點時，桿所受到的彈力可以等于零B小球過最高點時的最小速度是零C小球過最高點時，桿對球的作用力一定隨速度增大而增大D小球過最高點時，桿對球的作用力一定隨速度增大而減小【答案】AB【解析】因輕質(zhì)桿既可以提供拉力又可以提供支持力，所以在最高點桿所受彈力可以為零，A對；在最高點彈力也可以與重力等大反向，小球最小速度為零，B正確；隨著速度增大，桿對球的作用力可以增大也可以減小，C、D錯10如圖9所示，質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)軌道上做圓周運動圓環(huán)半徑為R，小球經(jīng)過圓環(huán)最高點時剛好不脫離圓環(huán)，則其通過最高點時()圖9A小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mgB小球受到的向心力等于0C小球的線速度大小等于D小球的向心加速度大小等于g【答案】CD【解析】小球到最高點時剛好不脫離圓環(huán)，則圓環(huán)剛好對小球沒有作用力，小球只受重力，方向豎直向下提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得小球的向心加速度大小為ag，再根據(jù)圓周運動規(guī)律得ag，解得v.三、非選擇題11如圖，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點的高度為筒高的一半，內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊。求：圖10(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大小；(2)當(dāng)物塊在A點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度。【答案】(1)mgmg(2) 【解析】(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點時受到重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡設(shè)物塊所在斜面與水平面夾角為，由平衡條件得摩擦力的大小fmgsin mg支持力的大小Nmgcos mg.(2)當(dāng)物塊在A點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所受到的摩擦力為零時，物塊在筒壁A點時受到重力和支持力的作用，它們的合力提供向心力設(shè)筒轉(zhuǎn)動的角速度為，有mgtan m2·由幾何關(guān)系得tan 聯(lián)立以上各式解得.12如圖11所示，將一質(zhì)量為m0.1 kg的小球自水平平臺右端O點以初速度v0水平拋出，小球飛離平臺后由A點沿切線落入豎直光滑圓軌道ABC，并沿軌道恰好通過最高點C，圓軌道ABC的形狀為半徑R2.5 m的圓截去了左上角127°的圓弧，CB為其豎直直徑(sin 53°0.8，cos 53°0.6，重力加速度g取10 m/s2)求：圖11(1)小球經(jīng)過C點的速度大??；(2)小球運動到軌道最低點B時軌道對小球的支持力大小；(3)平臺右端O到A點的豎直高度H.【答案】(1)5 m/s(2)6.0 N(3)3.36 m【解析】(1)小球恰好通過最高點C，由重力提供向心力，即mgmvC5 m/s.(2)從B點到C點，由機械能守恒定律得mvmg·2Rmv在B點對小球進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有FNmgm解得FN6.0 N.(3)從A到B由機械能守恒定律有mvmgR(1cos 53°)mv所以vA m/s在A點對速度進(jìn)行分解有vyvAsin 53°所以H3.36 m