2011年高考物理 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用練習(xí)

1、2011年高考物理 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用練習(xí)一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得6分，漏選的得3分，錯(cuò)選的得0分)1如圖所示，一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r的水平圓盤上放著兩個(gè)小木塊M和N，木塊M放在圓盤的邊緣處，木塊N放在離圓心r的地方，它們都隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)比較兩木塊的線速度和角速度，下列說(shuō)法中正確的是()A兩木塊的線速度相等B兩木塊的角速度相等CM的線速度是N的線速度的兩倍DM的角速度是N的角速度的兩倍【解析】M、N都隨盤一起運(yùn)動(dòng)，其角速度相等，D不正確由vr可知vM3vN，則A、C錯(cuò)誤【答案】B2在世界一級(jí)方程式錦標(biāo)賽中，賽車在水平路

2、面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，則以下說(shuō)法正確的是()A是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才造成賽車沖出跑道的B是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有及時(shí)加速才造成賽車沖出跑道的C是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有及時(shí)減速才造成賽車沖出跑道的D由公式Fm2r可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道【解析】賽車在水平面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，它需要的向心力是由賽車與地面間的摩擦力提供的由Fm知，當(dāng)v較大時(shí)，賽車需要的向心力也較大，當(dāng)摩擦力不足以提供其所需的向心力時(shí)，賽車將沖出跑道【答案】C3(2009·北京西城區(qū)抽樣)在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)

3、左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)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(zhǎng).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(shí)的車速應(yīng)等于()A.B.C.D.【解析】考查向心力公式汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向mgtan，根據(jù)牛頓第二定律：F向m，tan，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速v，B對(duì)【答案】B4如圖所示，OO為豎直軸，MN為固定在OO上的水平光滑桿，有兩個(gè)質(zhì)量相同的金屬球A、B套在水平桿上，AC和BC為抗拉能力相同的兩根細(xì)線，C端固定在轉(zhuǎn)軸

4、OO上當(dāng)繩拉直時(shí)，A、B兩球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比恒為21，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的角速度逐漸增大時(shí) ()AAC先斷 BBC先斷C兩線同時(shí)斷 D不能確定哪段線先斷【解析】A受重力、支持力、拉力FA三個(gè)力作用，拉力的分力提供向心力得：水平方向：FAcosmrA2，同理，對(duì)B：FBcosmrB2，由幾何關(guān)系，可知cos，cos，所以·.由于AC>BC，所以FA>FB，即繩AC先斷【答案】A5用一根細(xì)繩，一端系住一個(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端懸在光滑水平桌面上方h處，繩長(zhǎng)l大于h，使小球在桌面上做如圖所示的勻速圓周運(yùn)動(dòng)若使小球不離開(kāi)桌面，其轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速最大值是 ()A. B C. D2 【解析】轉(zhuǎn)速最大時(shí)，小

5、球?qū)ψ烂鎰偤脽o(wú)壓力，則F向mgtanmlsin2，即，其中cos，所以n ，故選A.【答案】A6如圖所示，天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B，系A(chǔ)的吊繩較短，系B的吊繩較長(zhǎng)若天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止，則兩吊繩所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系是()AFA>FB BFA<FBCFAFBmg DFAFB>mg【解析】天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止后，A、B各以天車上的懸點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，線速度相同而半徑不同，由Fmgm，得：Fmgmm相等，v相等，而LA<LB，F(xiàn)A>FB，A選項(xiàng)正確【答案】A7(2010·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑

6、盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則 ()A該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定小于2B該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定等于2C盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能小于2mgD盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能大于2mg【解析】要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則有mg，解得該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度v，該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2.選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，盒子與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，由Fmg，解得F2mg

7、，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤【答案】B8有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿光滑圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如圖所示，圖中粗線圓表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h.下列說(shuō)法中正確的是()Ah越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大Bh越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大Ch越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大Dh越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大【解析】以車為研究對(duì)象受力分析如圖所示，則有FNsinmg，F(xiàn)NcosmmR()2，因與h無(wú)關(guān)，故壓力FN不變，向心力不變，h越高，R越大，則T變大，v變大【答案】AD9甲、乙兩名溜冰運(yùn)動(dòng)員，面對(duì)面拉著彈簧測(cè)力計(jì)做圓周運(yùn)動(dòng)的溜冰表演，如

8、圖所示已知m甲80kg，m乙40kg，兩人相距0.9m，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為96N，下列判斷中正確的是()A兩人的線速度相同，約為40m/sB兩人的角速度相同，為2rad/sC兩人的運(yùn)動(dòng)半徑相同，都是0.45mD兩人的運(yùn)動(dòng)半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6m【解析】?jī)扇说慕撬俣认嗤D(zhuǎn)半徑滿足：r甲：r乙m乙：m甲1：2，r甲r乙0.9m，則r甲0.3m，r乙0.6m.兩人角速度相同，則v甲：v乙1：2.由Fm甲2r甲可得2rad/s.【答案】BD10如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且角速度為，則

9、桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮?)Am2RBmCmD不能確定【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受到兩個(gè)作用力，即重力和桿對(duì)小球的作用力，兩個(gè)力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，可得C正確【答案】C二、論述、計(jì)算題(本題共3小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、計(jì)算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11測(cè)定氣體分子速率的部分裝置如圖所示，放在高真空容器中，A、B是兩個(gè)圓盤，繞一根共同軸以相同的轉(zhuǎn)速n25r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)兩盤相距L20cm，盤上各開(kāi)一很窄的細(xì)縫，兩盤細(xì)縫之間成6°的夾角，已知?dú)怏w分子恰能垂直通過(guò)兩個(gè)圓盤的細(xì)縫，求氣

10、體分子的最大速率【解析】設(shè)某個(gè)氣體分子通過(guò)兩圓的時(shí)間為t，在時(shí)間t內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度/302k，(k0,1,2,3，)，氣體分子的最大速率對(duì)應(yīng)著k0.由L/vm/，又2n，聯(lián)立解出vm300m/s.【答案】300m/s12(2009·高考廣東卷)如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)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：(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大??；(2)當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度【解析】 (1)如圖，當(dāng)圓錐筒靜止時(shí)，物塊受到重力、摩

11、擦力f和支持力N.由題意可知fmgsinmg Nmgcosmg(2)物塊受到重力和支持力的作用，設(shè)圓筒和物塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為豎直方向Ncosmg 水平方向Nsinm2r聯(lián)立，得其中tan，r13如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，有一長(zhǎng)為l的細(xì)線，細(xì)線的一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，現(xiàn)使小球恰好能在斜面上做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，已知O點(diǎn)到斜面底邊的距離sOCL，求：(1)小球通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)的速度vA；(2)小球通過(guò)最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力；(3)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)或B點(diǎn)時(shí)細(xì)線斷裂，小球滑落到斜面底邊時(shí)到C點(diǎn)的距離若相等，則l和L應(yīng)滿足什么關(guān)系？【解析】(1)小球恰好能在斜面上做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球通過(guò)A點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力為零，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)和牛頓第二定律有：mgsinm解得：vA(2)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mvmg