2019版高考物理(人教版)練習(xí)：第四章第3講圓周運(yùn)動(dòng)Word版含解析

1、課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)方便使用基礎(chǔ)題組、單項(xiàng)選擇題1 .在冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員繞周長(zhǎng)僅111 m的短道 競(jìng)賽.運(yùn)動(dòng)員比賽過(guò)程中在通過(guò)彎道時(shí)如果不能很好地控制 速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線.圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即正常運(yùn)動(dòng)路線，Oa為運(yùn)動(dòng)員在。點(diǎn)時(shí)的速度方向（研究時(shí)可將運(yùn)動(dòng) 員看成質(zhì)點(diǎn)）.下列論述正確的是（）A.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力方向背離圓心B.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力大于所需要的向心力C.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在 Oa左側(cè)D.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在 Oa右側(cè)與Ob之間解析：運(yùn)動(dòng)員發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到指向圓心的合力小于所需要的向心力,A、B錯(cuò)誤

2、.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，如果向心力突然消失，則沿切線 Oa運(yùn)動(dòng)，而現(xiàn)在是由于所提供的向心力小于所需要的向心力，因此滑動(dòng)的方向在Oa與Ob之間，D正確.答案：D2 .如圖是自行車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖，其中I是半徑為 口的大齒輪，R是半徑為 r2的小齒輪，田是半徑為r3的后輪.假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n,則自行車前進(jìn)的速度為（）A.2 mrr3r2C.mcr3r22 mr2r3D.口解析：前進(jìn)速度即為田輪的線速度，由同一個(gè)輪上的點(diǎn)角速度相等，同一鏈條上的點(diǎn)線速度大小相等可得:311= 2r2, W3= 32, 又有 CjO1=2 七，V=3r3, 所以2由門3.v= r2, a 正確.答案：A3 .如圖所示，圓

3、弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是 以O(shè)為圓心的一段圓弧，位于豎直平面內(nèi).現(xiàn)有一小球從 一水平桌面的邊緣P點(diǎn)向右水平飛出，該小球恰好能從A 點(diǎn)沿圓弧的切線方向進(jìn)入圓軌道.OA與豎直方向的夾角為隊(duì)PA與豎直方向的夾角為例下列關(guān)系式正確的是（）A. tan atan （2=2B. cot 6tan （2=2C. cot 削cot 包=2D. tan 6cot 包=2解析：小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)， 在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)， 小球 在A點(diǎn)時(shí)速度與水平方向的夾角為 6, tan 6 ="=更，位移與豎直方向的夾角V0 v0為（2, tan （2=x=萼" = 20,則

4、 tan 0itan （2 = 2.故 A 正確，B、C、D 錯(cuò)誤.y 1 x2 gt2gt答案：A4.（2018安徽合肥高三模擬）如圖所示，在粗糙水平木板上放一,一1、J I 個(gè)物塊，使木板和物塊一起在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩?1-:二.圓周運(yùn)動(dòng)，ab為水平直徑，cd為豎直直徑，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中木板始終保持水平，物塊相對(duì)木板始終靜止，則（）"A.物塊始終受到三個(gè)力作用B.只有在a、b、c、d四點(diǎn)，物塊受到合外力才指向圓心C.從a到b,物塊所受的摩擦力先增大后減小D.從b到a,物塊處于超重狀態(tài)解析：在c點(diǎn)處，物塊可能只受重力作用，在d點(diǎn)處，物塊只受重力和支持力作 用，在其他位置處，物

5、塊受到重力、支持力、靜摩擦力作用，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力提供向心力，且始終指向圓心，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；從a運(yùn)動(dòng)到b,向心力的水平分量先減小后增大，所以摩擦力先減小后增大，選項(xiàng)錯(cuò)誤；從b運(yùn)動(dòng)到a,向心加速度有向上的分量，所以物塊處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確.答案：D5.如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在 O點(diǎn)，另一端拴住2L ，一個(gè)小球.在O點(diǎn)的正下方與。點(diǎn)相距下的地方有一枚與3豎直平面垂直的釘子 A.把球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開(kāi)始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子后的瞬間（細(xì)純沒(méi)有斷），下列說(shuō)法中正確的是（）A .小球的向心加速度突然增大到原來(lái)的3倍B .小球的線速度突然增大到原來(lái)的3倍C

6、 .小球的角速度突然增大到原來(lái)的1.5倍D.細(xì)繩對(duì)小球的拉力突然增大到原來(lái)的1.5倍解析：細(xì)繩碰到釘子的瞬間，線速度不變，B錯(cuò)誤.圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由L變?yōu)長(zhǎng),32由a =：知，a增大到原來(lái)的3倍，A正確.根據(jù)v=r知，角速度增大到原2來(lái)的3倍，C錯(cuò)誤.細(xì)繩碰到釘子前瞬間 Ftmg=m2,碰后瞬間Ft' mg=mv-,再根據(jù)機(jī)械能守恒有 mgL= mv；由此可得Ft' =Ft, D錯(cuò)誤.L233答案：A、多項(xiàng)選擇題6.（2018安徽皖江名校高三模擬）摩擦傳動(dòng)是傳動(dòng)裝置中的 一個(gè)重要模型，如圖所示的兩個(gè)水平放置的輪盤靠摩擦力傳 動(dòng)，其中O、O'分別為兩輪盤的軸心，已知兩個(gè)輪盤

7、的半 徑之比r甲：r乙=3 ： 1,且在正常工作時(shí)兩輪盤不打滑.今在兩輪盤上分別放置 兩個(gè)同種材料制成的滑塊 A、B,兩滑塊與輪盤問(wèn)的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，兩滑塊距 離軸心O、O'的間距Ra = 2Rb.若輪盤乙由靜止開(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，且轉(zhuǎn)速逐 漸增加，則下列敘述正確的是（）A.滑塊A和B在與輪盤相對(duì)靜止時(shí)，角速度之比為甲：乙=1 ： 3B.滑塊A和B在與輪盤相對(duì)靜止時(shí)，向心加速度的比值為aA ： aB=2 ： 9C.轉(zhuǎn)速增加后滑塊B先發(fā)生滑動(dòng) D.轉(zhuǎn)速增加后兩滑塊一起發(fā)生滑動(dòng)解析：假設(shè)輪盤乙的半徑為R,由題意可知兩輪盤邊緣的線速度大小相等，有 甲(3R)=乙R,得甲：乙=1 ： 3,所以

8、滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng)前，A、B的角速度 之比為1 ： 3, A正確；滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng)前，根據(jù) a=2r得A、B的向心加速 度之比為aA : aB = 2：9, B正確；據(jù)題意可得滑塊的最大靜摩擦力分別為FfA=LfiAg, FfB= NHBg,最大靜摩擦力之比為 FfA ： FfB= mA ： mB ,滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng) 前所受的靜摩擦力之比為 FfA ： FfB' =(mAaA)： (mBaB)= mA ： (4.5 mB),綜上分 析可得滑塊B先達(dá)到最大靜摩擦力，先開(kāi)始滑動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤.答案：ABC7.(2018江蘇如皋質(zhì)檢)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于“的一輕質(zhì)細(xì)桿的A點(diǎn)和B

9、點(diǎn)，如圖所示，純a與水平方向成8角， .xn!純b在水平方向且長(zhǎng)為l,當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 二盧乙一 一電 b RI時(shí)，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A. a純的張力不可能為零B. a純的張力隨角速度的增大而增大C.當(dāng)角速度之%， b純將出現(xiàn)彈力D.若b純突然被剪斷，則a純的彈力一定發(fā)生變化解析：對(duì)小球受力分析可得a純的彈力在豎直方向的分力平衡了小球的重力， 解 得FTa=Smg9,為定值，A正確，B錯(cuò)誤.當(dāng)FTaCOS仁R21,即必=、/滯-0時(shí)， b純的彈力為零，若角速度大于該值，則 b純將出現(xiàn)彈力，C正確.由于b純可能沒(méi)有彈力，故b繩突然被剪斷，a純的彈力

10、可能不變，D錯(cuò)誤.答案：AC8.如圖所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑A. vo>0B.vo>4 m/sr = 0.4 m,最低點(diǎn)處有一小球（半徑比r小很多），現(xiàn)給小球一水平 向右的初速度V0,要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，V0應(yīng)當(dāng)滿足（g 取 10 m/s2）（ ）D. v00 2y2 m/sC. v02書 m/s解析：要使小球不脫離軌道運(yùn)動(dòng)，則需越過(guò)最高點(diǎn)或不越過(guò)四分之一圓周.越過(guò)mv21 o取局點(diǎn)的臨界情況：mg=，得v=Mg? = 2 m/s,由動(dòng)能止理得一mg 2r =mv 2mvo2,解得v0 = 2j5 m/s；若不通過(guò)四分之一圓周，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有1

11、2mgr=2mv0,解得丫0=2吸 m/s.所以v>2<5 m/s或丫02寸2 m/s均符合要求，C、D正確，A、B錯(cuò)誤.答案：CD能力題組一、選擇題9.如圖所示，豎直面內(nèi)的光滑圓軌道處于固定狀態(tài)，一輕彈簧一端連接在圓軌道圓心的光滑轉(zhuǎn)軸上，另一端與圓軌道上的小.球相連，小球的質(zhì)量為1 kg,當(dāng)小球以2 m/s的速度通過(guò)圓軌 '、I / 道的最低點(diǎn)時(shí)，球?qū)壍腊讐毫?0 N,軌道的半徑r = 0.5 m,一 一重力加速度g取10 m/s2,則小球要能通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)，小球在最高點(diǎn)的速 度至少為（）A. 1 m/sB. 2 m/sC. 3 m/sD. 4 m/s解析：設(shè)小球

12、在軌道最低點(diǎn)時(shí)所受軌道支持力為Fi、彈簧彈力大小為Fn,則Fi2 mg FN = mv,求得Fn = 2 N ,可判斷出彈簧處于壓縮狀態(tài).小球以最小速2V2.一度通過(guò)取局點(diǎn)時(shí)，球?qū)壍赖膲毫偤脼椴迹瑒tmgFN = m-p,求得72 = 2 m/s,B項(xiàng)正確.答案：B10.如圖所示，細(xì)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),掛一個(gè)質(zhì)量為 m的小球，小球離地 1 j 面的高度h = 2L,當(dāng)純受到大小為2mg的拉力時(shí)就會(huì)斷裂，繩的iU 一子： 上端系一質(zhì)量不計(jì)的環(huán)，環(huán)套在光滑水平桿上.現(xiàn)讓環(huán)與小球一 n hi起以速度v = ygi向右運(yùn)動(dòng)，在A處環(huán)被擋住而立即停止，A離 以"叩鼻 墻的水平距離也為L(zhǎng),小球在以后的運(yùn)

13、動(dòng)過(guò)程中，小球第一次碰撞點(diǎn)離墻角B點(diǎn)的距離是AH （不計(jì)空氣阻力），則（）L1- 2小L5一3-B2 C.4l = 3L3D. AH = 2L解析：環(huán)被A擋住時(shí)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力和繩子的拉力作用，兩者的2合力充當(dāng)向心力，故有Ftmg=m：,因?yàn)関=gL,代入解得FT=2mg,故純 子會(huì)斷開(kāi)，斷開(kāi)之后小球做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球直接落地，則 h=ggt2,小球的水 平位移x= vt=2L>L,所以小球先與墻壁碰撞.設(shè)小球平拋后經(jīng)時(shí)間 t'與墻壁 碰撞，則t' =L = 'g,小球下落高度h' =2gt' 2 = 2,碰撞點(diǎn)距B的距離AHL 3= 2

14、L 2 = 2L,故 D 正確.答案：D11.侈選）（2018湖南長(zhǎng)沙高三聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為 m的小球在 豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的有（）<- A .小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度可能小于VgRB.小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小等于小球的重力C.小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力D.小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力解析：小球在光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)， 只受重力和彈力，兩者的合力提供向心力.小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，速度可以無(wú)限接近于零，選項(xiàng) A正確；小球通過(guò)最2V .一 低點(diǎn)時(shí)，受到重力和彈力，兩者合力提供向心力，有Fn

15、mg= mR,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力和彈力，合力沿半徑方向的分力提供向心力，由于重力有背離圓心的分量，所以彈力一定指向圓心，因此外 側(cè)管壁必然對(duì)小球有作用力，選項(xiàng) C正確；同理，小球在水平線 ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于重力有指向圓心的分量，所以彈力可以背離圓心，也可以指向圓心, 選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：AC二、非選擇題12.（2018陜西西安質(zhì)檢）某工廠生產(chǎn)流水線示意圖如圖曬所示，半徑R= 1 m的水平圓盤邊緣E點(diǎn)固定一小桶，h g在圓盤直徑DE正上方平行放置的水平傳送帶沿順時(shí)燈針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶右端C點(diǎn)與圓盤圓心。在同“己三會(huì)一豎直線上，豎直高度h=1.25 m

16、. AB為一個(gè)與CO在同一豎直平面內(nèi)的四分之 一光滑圓軌道，半徑r = 0.45 m,且與水平傳送帶相切于B點(diǎn).一質(zhì)量m=0.2 kg 的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從A點(diǎn)由靜止釋放，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)尸0.2,當(dāng)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，圓盤從圖示位置以一定的角速度繞通過(guò)圓心。的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)恰與傳送帶同速并水平拋出，剛好落入圓盤邊緣的 小桶內(nèi).取g=10 m/s2,求： （1）滑塊到達(dá)圓弧軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力Nb;傳送帶BC部分的長(zhǎng)度L;（3）圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 應(yīng)滿足的條件.解析：（1）滑塊從A到B過(guò)程中，由動(dòng)能定理有mgr=1 ?mvB解得 vb= 2gr= 3 m/s滑塊到達(dá)B點(diǎn)

17、時(shí)，由牛頓第二定律有2VBNb mg=m不解得Nb' =6 N根據(jù)牛頓第三定律，滑塊到達(dá) B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為6 N,方向豎直向下.12(2)滑塊離開(kāi)C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，h=/gtii 2h-解得 ti = yl=0.5 sRvc=或=2 m/s滑塊由B到C過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，有n mcgL-mvc2 2mvB22VB VC解得 L =1=1.25 m2仙g滑塊由B到C過(guò)程中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有vb +VCL-2 t22L 一 解得 t2= 0.5 svb +VC則 t= tl+ t2= 1 s圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 應(yīng)滿足條件,2t = n (n= 1,2,3,)解得 丑=2冗 rad

18、/s(= 1,2,3,).答案：(1)6 N,方向豎直向下(2)1.25 m(3)=2門兀 rad/s(n= 1,2,3,)13. (2018湖南六校聯(lián)考)如圖所示為水上樂(lè)園的設(shè)施，由彎曲滑道、豎直平面內(nèi) 的圓形滑道、水平滑道及水池組成，圓形滑道外側(cè)半徑 R=2 m,圓形滑道的最 低點(diǎn)的水平入口 B和水平出口 B'相互錯(cuò)開(kāi)，為保證安全，在圓形滑道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 要求緊貼內(nèi)側(cè)滑行.水面離水平滑道高度 h = 5 m.現(xiàn)游客從滑道A點(diǎn)由靜止滑 下，游客可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)一切阻力，重力加速度 g取10 m/s2,求：(1)起滑點(diǎn)A至少離水平滑道多高？(2)為了保證游客安全，在水池中放有長(zhǎng)度L = 5 m的安全氣墊MN,其厚度不計(jì), 滿足(1)的游客恰落在M端，要使游客能安全落在氣墊上，安全滑下點(diǎn)A距水平滑道的高度取值范圍為多少？解析：(1)游客在圓形滑道內(nèi)側(cè)恰好滑過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，有2Vmg= mq 從A到圓形滑道最