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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)

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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

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