湖北省2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 12《圓周運(yùn)動(dòng)》試題

第12單元圓周運(yùn)動(dòng) 1.(2020·天津卷，節(jié)選) 半徑為R的水平圓盤繞過(guò)圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A為圓盤邊緣上一點(diǎn).在O的正上方有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以初速度v水平拋出時(shí)，半徑OA方向恰好與v的方向相同，如圖所示.若小球與圓盤只碰一次，且落在A點(diǎn)，重力加速度為g，則小球拋出時(shí)距O的高度h ，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小 .2.如圖所示，有一半徑為r0.2 m的圓柱繞豎直軸OO以9 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng).今用力F將質(zhì)量為1 kg的物體A壓在圓柱側(cè)面，使其以v02.4 m/s的速度勻速下降.若物體A與圓柱面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25，求力F的大小.(已知物體A在水平方向受光滑擋板的作用，不能隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng))3.用長(zhǎng)短不同、材料和粗細(xì)均相同的兩根繩子各拴著一個(gè)質(zhì)量相同的小球,在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則()A.兩個(gè)小球以相同的角速度運(yùn)動(dòng)時(shí),長(zhǎng)繩容易斷B.兩個(gè)小球以相同的角速度運(yùn)動(dòng)時(shí),短繩容易斷C.兩個(gè)小球以相同的線速度運(yùn)動(dòng)時(shí),長(zhǎng)繩容易斷D.兩個(gè)小球以相同的線速度運(yùn)動(dòng)時(shí),短繩容易斷4.變速自行車靠變換齒輪組合來(lái)改變行駛速度檔,如圖是某一變速車齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖,圖中A輪有48齒,B輪有42齒,C輪有18齒,D輪有12齒.下列說(shuō)法正確的是 ()A.該車可變換3種不同檔位B.該車可變換4種不同檔位C.A與D輪組合時(shí),是行駛速度最快檔D.B與D輪組合時(shí),兩輪的角速度之比BD=275. 如圖所示,一光滑輕桿沿水平方向放置,左端O處連接在豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,a、b為兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球,穿在桿上,并用細(xì)線分別連接Oa和ab,且Oa=ab,已知b球質(zhì)量為a球質(zhì)量的3倍.當(dāng)輕桿繞O軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),Oa和ab兩線的拉力之比為()A.13B.16C.43D.766.(2020·吉林長(zhǎng)春第一次調(diào)研)計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,硬盤盤面在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn),讀寫磁頭在計(jì)算機(jī)的指令下移動(dòng)到某個(gè)位置,通過(guò)讀寫磁頭讀寫磁盤上的數(shù)據(jù).磁盤上分為若干個(gè)同心環(huán)狀的磁道,每個(gè)磁道按圓心角等分為18個(gè)扇區(qū).現(xiàn)在普通的家用電腦中的硬盤的轉(zhuǎn)速通常有5400r/min和7 200 r/min兩種,硬盤盤面的大小相同,則()A.磁頭的位置相同時(shí),7200r/min的硬盤讀寫數(shù)據(jù)更快B.對(duì)于某種硬盤,磁頭離盤面中心距離越遠(yuǎn),磁頭經(jīng)過(guò)一個(gè)扇區(qū)所用的時(shí)間越長(zhǎng)C.不管磁頭位于何處,5400r/min的硬盤磁頭經(jīng)過(guò)一個(gè)扇區(qū)所用時(shí)間都相等D.5400r/min與7 200 r/min的硬盤盤面邊緣的某點(diǎn)的向心加速度的大小之比為347.質(zhì)量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質(zhì)木架上的A和C點(diǎn),繩長(zhǎng)分別為la、lb,如圖所示,當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),繩a在豎直方向,繩b在水平方向,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí),繩b被燒斷的同時(shí)輕桿停止轉(zhuǎn)動(dòng),則()A.小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.在繩b被燒斷瞬間,a繩中張力突然增大C.若角速度=,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動(dòng)D.若角速度=,小球能在豎直平面ABC內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)8.(2020·浙江湖州期中)如圖甲所示,輕桿一端固定在O點(diǎn),另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿與小球間彈力大小為F,小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,其Fv2圖象如圖乙所示.則()A.小球的質(zhì)量為B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮镃.v2=c時(shí),小球?qū)U的彈力方向向上D.v2=2b時(shí),小球受到的彈力與重力大小相等9.(2020·山東臨沂高三上學(xué)期期中)游樂園的小型“摩天輪”上對(duì)稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué),如圖所示,“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若某時(shí)刻轉(zhuǎn)到頂點(diǎn)a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動(dòng),并立即通知下面的同學(xué)接住,結(jié)果重物掉落時(shí)正處在c處(如圖)的乙同學(xué)恰好在第一次到達(dá)最低點(diǎn)b處接到,已知“摩天輪”半徑為R,重力加速度為g,(不計(jì)人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量)求:(1)重物下落的時(shí)間;(2)人和吊籃隨“摩天輪”運(yùn)動(dòng)的線速度大小;(3)乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對(duì)地板的壓力大小和方向.參考答案1.解析：小球平拋落到A點(diǎn)，可知平拋的水平位移等于圓盤半徑，由平拋規(guī)律可知R=vt,h=，解得h=,由題可知t=nT=n·，解得=(nN+).答案：(1) (n=1，2，3，)2解析：圓柱與A接觸處相對(duì)于A的速度垂直紙面向里，所以A相對(duì)于圓柱體既有v02.4 m/s的豎直向下的恒定速度，還有vr9×0.2 m/s1.8 m/s的垂直紙面向外的速度. A相對(duì)于圓柱體合速度v3 m/s.與豎直方向夾角arctanarctanA所受摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，其豎直方向上分量與A所受重力平衡.Ffcos -mg0FfNF解得F50 N.答案：50 N3解析:由向心力公式FT=m2r,角速度一定時(shí),運(yùn)動(dòng)半徑r越大,小球運(yùn)動(dòng)所需要的向心力越大,長(zhǎng)繩容易斷,則A項(xiàng)對(duì),B項(xiàng)錯(cuò);由向心力公式FT=m,線速度一定時(shí),運(yùn)動(dòng)半徑r越小,小球所需要的向心力越大,短繩容易斷,則D項(xiàng)對(duì),C項(xiàng)錯(cuò).答案:AD4.解析:齒輪有AC、AD、BC、BD四種組合,則可變換4種不同檔位;B與D輪組合時(shí),線速度相等,兩輪的角速度之比等于齒數(shù)反比,即BD=27;行駛速度最快檔為齒數(shù)比最大的組合,即A與D輪組合.答案:BCD5.解析:對(duì)a球,FTOa-FTab=m2Oa;對(duì)b球,FTab=3m2(Oa+ab).由以上兩式得,Oa和ab兩線的拉力之比為76,D項(xiàng)對(duì).答案:D6.解析:根據(jù)v=2nr可知,轉(zhuǎn)速n大的讀寫速度快,A項(xiàng)正確;根據(jù)t=可知轉(zhuǎn)速一定的硬盤磁頭經(jīng)過(guò)一個(gè)扇區(qū)所用的時(shí)間與磁頭到中心的距離無(wú)關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)而C項(xiàng)對(duì);根據(jù)an=(2n)2rn2可知,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:AC7.解析:繩b被燒斷后,小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),燒斷瞬間具有向上的加速度,處于超重狀態(tài),則B項(xiàng)正確.小球恰好到最高點(diǎn)的速度v=,從最低點(diǎn)到最高點(diǎn),由機(jī)械能守恒定律得,m(la)2=2mgla+mv2,則最小角速度=,故A、D兩項(xiàng)錯(cuò).小球恰好到A的等高處,此時(shí)速度v'=0,從最低點(diǎn)到此處,由機(jī)械能守恒定律得,m(la)2=mgla+mv'2,則最小角速度=,故C項(xiàng)對(duì).答案:BC8.解析:根據(jù)題圖乙可知,當(dāng)v=0,即小球靜止時(shí),F=a,有mg=a當(dāng)v2=b時(shí),F=0,即此時(shí)只有重力提供向心力,有mg=,由得g=,m=,A項(xiàng)對(duì),B項(xiàng)錯(cuò);當(dāng)v2=c>b時(shí),F增大,應(yīng)有F+mg=,即桿對(duì)球的彈力方向?yàn)樨Q直向下,球?qū)U的彈力方向豎直向上,C項(xiàng)正確;當(dāng)v2=2b時(shí),由式得F=mg,D項(xiàng)正確.答案:ACD9解析:(1)物體從a到b做自由落體運(yùn)動(dòng).由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2R=gt2得t=2.(2)乙同學(xué)從c到b做勻速圓周運(yùn)動(dòng),用時(shí)也為t,由v=得v=.(3)設(shè)支持力為F,由牛頓第二定律得:F-mg=m所以F=m(g+g)=(1+)mg由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力大小FN=(1+)mg方向豎直向下.答案:(1)2(2)(3)(1+)mg,豎直向下