（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（十三）圓周運動（含解析）

（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（十三）圓周運動（含解析）對點訓(xùn)練：描述圓周運動的物理量1.多選(2019·通州期中)甲、乙兩球做勻速圓周運動，向心加速度a隨半徑R變化如圖所示。由圖像可以知道當(dāng)運動半徑變化時()A甲球的線速度大小保持不變B乙球的線速度大小保持不變C乙球的轉(zhuǎn)速大小保持不變D甲球的角速度大小保持不變解析：選AC甲球的向心加速度與半徑成反比，根據(jù)向心加速度公式a知其線速度大小不變，故A正確，D錯誤。乙球的向心加速度與半徑成正比，根據(jù)向心加速度公式a2r，知其角速度不變，轉(zhuǎn)速不變，故C正確，B錯誤。2.(2019·大同期末)明代出版的天工開物一書中就有牛力齒輪翻車的圖畫，記錄了我們祖先的勞動智慧。如圖所示，A、B、C三齒輪半徑的大小關(guān)系為rA>rB>rC，下列判斷正確的是()A齒輪A的角速度比C的大B齒輪A與B角速度大小相等C齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的大D齒輪B與C邊緣的線速度大小相等解析：選C齒輪A與齒輪B是同緣傳動，邊緣點線速度大小相等，根據(jù)公式vr可知，半徑比較大的A的角速度小于B的角速度。而B與C是同軸傳動，角速度相等，所以齒輪A的角速度比C的小，故A、B錯誤。齒輪A、B邊緣的線速度相等，由于齒輪B比C邊緣的線速度大，所以齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的線速度大，故C正確，D錯誤。3.(2018·溫州期末)轉(zhuǎn)筆(Pen Spinning)是一項用不同的方法與技巧、以手指來轉(zhuǎn)動筆的休閑活動，如圖所示。轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛，其中也包含了許多的物理知識，假設(shè)某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其上的某一點O做勻速圓周運動，下列有關(guān)該同學(xué)轉(zhuǎn)筆中涉及的物理知識的敘述正確的是()A筆桿上的點離O點越近的，做圓周運動的角速度越小B筆桿上的點離O點越近的，做圓周運動的向心加速度越大C筆桿上的各點做圓周運動的向心力是由萬有引力提供的D若該同學(xué)使用中性筆，筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動做離心運動被甩走解析：選D筆桿上的各個點都做同軸轉(zhuǎn)動，所以角速度是相等的，故A錯誤；由向心加速度公式an2R，筆桿上的點離O點越近的，做圓周運動的向心加速度越小，故B錯誤；桿上的各點做圓周運動的向心力是由桿的彈力提供的，與萬有引力無關(guān)，故C錯誤；當(dāng)轉(zhuǎn)速過大時，當(dāng)提供的向心力小于需要向心力，筆尖上的小鋼珠有可能做離心運動被甩走，故D正確。對點訓(xùn)練：水平面內(nèi)的圓周運動4.一質(zhì)量為2.0×103 kg的汽車在水平公路上行駛，路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104 N，當(dāng)汽車經(jīng)過半徑為80 m的彎道時，下列判斷正確的是()A汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時所需的向心力為1.4×104 NC汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時汽車會發(fā)生側(cè)滑D汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7.0 m/s2解析：選D汽車轉(zhuǎn)彎時受到重力、地面的支持力、以及地面給的摩擦力，其中摩擦力充當(dāng)向心力，A錯誤；當(dāng)最大靜摩擦力充當(dāng)向心力時，速度為臨界速度，大于這個速度則發(fā)生側(cè)滑，根據(jù)牛頓第二定律可得fm，解得v m/s m/s，所以汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時，所需的向心力小于1.4×104 N，汽車不會發(fā)生側(cè)滑，B、C錯誤；汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度a m/s27 m/s2，即汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7.0 m/s2，D正確。5多選(2019·蘇州模擬)如圖所示，A、B、C 三個小物塊放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，最大靜摩擦力均為重力的倍，A 的質(zhì)量為2m，B、C質(zhì)量為m，C離軸為2R，A、B離軸為R。當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時(設(shè) A、B、C都沒有滑動)()AC的向心加速度最大BB所受的靜摩擦力最小C當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，C比A先滑動D當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，B比A先滑動解析：選ABC三個小物塊轉(zhuǎn)動的角速度相等，根據(jù)ar2知，C的半徑最大，則C的向心加速度最大，故A正確；根據(jù)靜摩擦力提供向心力，得：A所受的靜摩擦力fA2m·R22mR2，B所受的靜摩擦力fBmR2，C所受的靜摩擦力為fCm·2R22mR2，可知A、C所受的靜摩擦力大小相等，B物塊所受的靜摩擦力最小，故B正確；根據(jù)mgmR2，發(fā)生相對滑動的臨界角速度，A、B的半徑相同，則一起滑動，C的半徑大，臨界角速度小，則當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，C最先滑動，故C正確，D錯誤。6多選(2019·永春期末)兩個質(zhì)量不同的小球，被長度不等的細線懸掛在同一點，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示。則兩個小球的()A運動周期相等 B運動線速度相等C運動角速度相等 D向心加速度相等解析：選AC對其中一個小球受力分析，如圖所示，受重力、繩子的拉力，由于小球做勻速圓周運動，故合力提供向心力；將重力與拉力合成，合力指向圓心，由幾何關(guān)系得，合力Fmgtan ，由向心力公式得到Fm2r，設(shè)球與懸掛點間的高度差為h，由幾何關(guān)系，得：rhtan ，由以上三式得，與繩子的長度和轉(zhuǎn)動半徑無關(guān)，而且T，故A、C正確； 由vr，兩球轉(zhuǎn)動半徑不等，故線速度不相等，故B錯誤；由a2r，兩球轉(zhuǎn)動半徑不等，向心加速度不相等，故D錯誤。7(2018·泰州模擬)如圖甲所示，有一可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動的水平圓盤，上面放置勁度系數(shù)為k46 N/m的彈簧，彈簧的一端固定于軸O上，另一端連接質(zhì)量為m1 kg的小物塊A，物塊與盤間的動摩擦因數(shù)為0.2，開始時彈簧未發(fā)生形變，長度為l00.5 m，若最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，重力加速度g取10 m/s2，物塊A始終與圓盤一起轉(zhuǎn)動。則：(1)圓盤的角速度多大時，物塊A將開始滑動？(2)當(dāng)角速度緩慢地增加到4 rad/s時，彈簧的伸長量是多少？(彈簧伸長在彈性限度內(nèi)且物塊未脫離圓盤)。(3)在角速度從零緩慢地增加到4 rad/s過程中，物塊與盤間摩擦力大小為Ff，試通過計算在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出Ff­2圖像。解析：(1)設(shè)圓盤的角速度為0時，物塊A將開始滑動，此時物塊的最大靜摩擦力提供向心力，則有：mgm02l0解得：0 2 rad/s。(2)設(shè)此時彈簧的伸長量為x，物塊受到的摩擦力和彈簧的彈力的合力提供向心力，則有：mgkxm2(l0x)代入數(shù)據(jù)解得：x0.2 m。(3)在角速度從零緩慢地增加到2 rad/s過程中，物塊與盤間摩擦力為靜摩擦力Ffm02l0，F(xiàn)f2，F(xiàn)f隨著角速度平方的增加而增大；當(dāng)2 rad/s時，物塊與盤間摩擦力為滑動摩擦力為定值，F(xiàn)fmg2 N。答案：(1)2 rad/s(2)0.2 m(3)如圖所示對點訓(xùn)練：豎直面內(nèi)的圓周運動8.無縫鋼管的制作原理如圖所示，豎直平面內(nèi)，管狀模型置于兩個支承輪上，支承輪轉(zhuǎn)動時通過摩擦力帶動管狀模型做勻速圓周運動，鐵水注入管狀模型后，由于離心作用，鐵水緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，冷卻后就得到無縫鋼管。已知管狀模型內(nèi)壁半徑為R，則下列說法正確的是()A鐵水是由于受到離心力的作用才覆蓋在模型內(nèi)壁上的B模型各個方向上受到的鐵水的作用力相同C若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，此時僅重力提供向心力D管狀模型轉(zhuǎn)動的角速度最大為 解析：選C鐵水做圓周運動，重力和彈力的合力提供向心力，沒有離心力，故A錯誤；鐵水做圓周運動的向心力由重力和彈力的徑向分力提供，不是勻速圓周運動，故模型各個方向上受到的鐵水的作用力不一定相同，故B錯誤；若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，則是重力恰好提供向心力，故C正確；為了使鐵水緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，管狀模型轉(zhuǎn)動的角速度不能小于臨界角速度，故D錯誤。9多選(2019·揚州?？?雜技演員表演“水流星”，在長為1.6 m的細繩的一端，系一個總質(zhì)量為m0.5 kg的盛水容器，以繩的一端為圓心，在豎直面內(nèi)做圓周運動。如圖所示，若“水流星”通過最高點的速度為v4 m/s，則下列哪些說法正確的是(g取10 m/s2)()A“水流星”在豎直面內(nèi)一定做變速圓周運動B“水流星”通過最高點時，繩的張力及容器底受到的壓力均為零C“水流星”在豎直面內(nèi)可能做勻速圓周運動D“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出解析：選AB因為“水流星”運動過程中所受的合力不能每時每刻指向圓心，即有切向的分力，故它在豎直平面內(nèi)一定做變速圓周運動，A正確，C錯誤；水流星通過最高點時，以水流星為整體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律知：mgFTm，代入數(shù)據(jù)可知，繩子拉力FT0；以水為研究對象得：m水gNm水，代入數(shù)據(jù)可知，容器底部對水的壓力N0，故選項B正確；因為水在最高點只受重力，處于完全失重狀態(tài)，故不會有水從容器中流出，D錯誤。10多選(2019·連云港期末)如圖甲所示，質(zhì)量為m的小球與輕繩一端相連，繞另一端點O在豎直平面內(nèi)做圓周運動，圓周運動半徑為R，忽略一切阻力的影響?，F(xiàn)測得繩子對小球的拉力隨時間變化的圖線如圖乙所示，則下列判斷正確的是()At1時刻小球的速度大小為Bt2時刻小球的速度大小為Ct3時刻小球的速度大小為Dt4時刻小球的速度大小為解析：選BDt1時刻輕繩位于水平方向，由繩子的拉力提供向心力，由牛頓第二定律得：3mgm，解得v，故A錯誤。t2時刻小球到達最低點，由重力與繩子拉力的合力提供向心力，則有6mgmgm，得v，故B正確。t3時刻與t1時刻相同，輕繩位于水平方向，小球的速度為v，故C錯誤。t4時刻小球到達最高點，由題圖知，繩的拉力為0，由重力提供向心力，則有mgm，得v，故D正確?？键c綜合訓(xùn)練11.(2019·宿遷期末)如圖所示，小物體位于半徑為R的半球頂端，若給小物體水平初速度v0時，小物體對球頂恰好無壓力，則()A物體開始沿球面下滑B物體落地時的水平位移為RC物體的初速度為v0D物體著地時速度方向與地面成45°角解析：選C物體對球頂恰無壓力，說明此時恰好是物體的重力作為圓周運動的向心力，物體離開半球頂端后將做平拋運動，故A錯誤；物體做平拋運動，由xv0t、Rgt2和mgm得：xR，故B錯誤；由以上分析解得v0，故C正確；落地時豎直方向上的速度vygt，設(shè)落地時速度與地面的夾角為，有tan ，故D錯誤。12“太極球”是近年來在廣大市民中比較流行的一種健身器材。做該項運動時，健身者半馬步站立，手持太極球拍，拍上放一橡膠太極球，健身者舞動球拍時，球卻不會掉落到地上?，F(xiàn)將太極球簡化成如圖甲所示的平板和小球，熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做勻速圓周運動，且在運動到圖中的A、B、C、D位置時球與板間無相對運動趨勢。A為圓周的最高點，C為最低點，B、D與圓心O等高。球的質(zhì)量為1 kg，g取10 m/s2，不計板的重力和空氣阻力。(1)求球在C處受到板的彈力比在A處受到的彈力大多少；(2)設(shè)在A處時板對球的彈力為F，當(dāng)球運動到B、D位置時，板與水平方向需有一定的夾角，請在圖乙中作出tan ­F的關(guān)系圖像。解析：(1)設(shè)球運動的線速度為v，半徑為R，則在A處時，由牛頓第二定律得Fmgm在C處時，由牛頓第二定律得Fmgm解得FFF2mg2 N。(2)球在A處時板對球的彈力為F，球做勻速圓周運動的向心力F向Fmg，球在B處不受摩擦力作用，對球受力分析，可得tan F1作出的tan ­F的關(guān)系圖像如圖所示。答案：(1)2 N(2)見解析圖