2019高考物理一輪復(fù)習 第四章《曲線運動與萬有引力》第3課時 圓周運動課時沖關(guān) 新人教版.doc

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第四章 第3課時 圓周運動 一、單項選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分) 1．(68520099)(2017內(nèi)蒙古赤峰期末)機動車檢測站進行車輛尾氣檢測原理如下：車的主動輪壓在兩個相同粗細的有固定轉(zhuǎn)動軸的滾動圓筒上，可在原地沿前進方向加速，然后把檢測傳感器放入尾氣出口，操作員把車加速到一定程度，持續(xù)一定時間，在與傳感器相連的電腦上顯示出一系列相關(guān)參數(shù)．現(xiàn)有如下檢測過程簡圖：車軸A的半徑為ra，車輪B的半徑為rb，滾動圓筒C的半徑rc，車輪與滾動圓筒間不打滑，當車輪以恒定轉(zhuǎn)速n(每秒鐘n轉(zhuǎn))運行時，下列說法正確的是(　　) A．C的邊緣線速度為2πnrc B．A、B的角速度大小相等，均為2πn且A、B沿順時針方向轉(zhuǎn)動，C沿逆時針方向轉(zhuǎn)動 C．A、B、C的角速度大小相等，均為2πn，且均沿順時針方向轉(zhuǎn)動 D．B、C的角速度之比為 解析：B　[由v＝2πnR可知B輪的線速度為vb＝2πnrb，B、C線速度相同，即C的線速度為vc＝vb＝2πnrb，A錯誤．B、C線速度相同，B、C角速度比為半徑的反比，D錯誤．A、B為主動輪，C為從動輪，A、B順時針轉(zhuǎn)動，C逆時針轉(zhuǎn)動，B正確，C錯誤．] 2．(2017安徽馬鞍山二中、安師大附中、淮北一中期中聯(lián)考)如圖所示為花樣滑冰雙人自由滑比賽時的情形．男運動員以自己為轉(zhuǎn)動軸拉著女運動員做勻速圓周運動．若男運動員轉(zhuǎn)速為30 r/min，手臂與豎直方向夾角約為60，女運動員質(zhì)量是50 kg，她觸地冰鞋的線速度為4.7 m/s，則下列說法正確的是(　　) A．女運動員做圓周運動的角速度為2π rad/s B．女運動員觸地冰鞋做圓周運動的半徑約為2 m C．男運動員手臂拉力約是850 N D．男運動員手臂拉力約是500 N 解析：C　[已知轉(zhuǎn)速n＝30 r/min＝0.5 r/s，由公式ω＝2πn，解得ω＝π rad/s，故A錯誤．由v＝ωr得r＝＝ m≈1.5 m，故B錯誤．對女運動員研究可知，其在豎直方向上受力平衡，拉力的水平分力提供向心力，則有Fsin 60＝m，解得F＝850 N，故C正確，D錯誤．] 3．(2017浙江杭州五校聯(lián)盟二診)質(zhì)量為m的物體沿著半徑為r的半球形金屬球殼滑到最低點時的速度大小為v，如圖所示，若物體與球殼之間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體在最低點時的(　　) A．向心加速度為g＋ B．向心力為m C．對球殼的壓力為 D．受到的摩擦力為μm 解析：D　[物體滑到半球形金屬球殼最低點時，速度大小為v，半徑為r，向心加速度為an＝，故A錯誤．根據(jù)牛頓第二定律可知，物體在最低點時的向心力Fn＝m，故B錯誤．根據(jù)牛頓第二定律得N－mg＝m，得到金屬球殼對物體的支持力N＝m，由牛頓第三定律可知，物體對金屬球殼的壓力大小N′＝m，故C錯誤．物體在最低點時，受到的摩擦力為f＝μN′＝μm，故D正確．] 4．(2017山東文登市上學期期中)如圖所示，質(zhì)量為m的小環(huán)套在豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑大圓環(huán)軌道上做圓周運動．小環(huán)經(jīng)過大圓環(huán)最高點時，下列說法錯誤的是(　　) A．小環(huán)對大圓環(huán)的壓力可以等于mg B．小環(huán)對大圓環(huán)的拉力可以等于mg C．小環(huán)的線速度大小不可能小于 D．小環(huán)的向心加速度可以等于g 解析：C　[小環(huán)到達最高點的最小速度可以是零，可以小于，可以大于，當速度大于時，大環(huán)對小環(huán)有向下的壓力，可以等于mg.當速度等于零時，大環(huán)對小環(huán)有向上的拉力，等于mg.當環(huán)之間作用力為零時，小環(huán)只受重力，加速度為g.綜合以上分析，選C.] 5．(68520100)(2016河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，長為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A、B，球A距軸O的距離為L.現(xiàn)給系統(tǒng)一定能量，使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．當球B運動到最高點時，水平轉(zhuǎn)軸O對桿的作用力恰好為零，忽略空氣阻力，已知重力加速度為g，則球B在最高點時，下列說法正確的是(　　) A．球B的速度為零 B．球B的速度為 C．球A的速度為 D．桿對球B的彈力方向豎直向上 解析：C　[水平轉(zhuǎn)軸O對桿的作用力為零，這說明A、B對桿的作用力是一對平衡力，由于A所受桿的彈力必豎直向上，故B所受桿的彈力必豎直向下，且兩力大小相等，D錯誤．對A球有F－mg＝mω2L，對B球有F＋mg＝mω22L，由以上兩式解得ω＝，則A球的速度vA＝ωL＝，C正確；B球的速度vB＝ω2L＝2，A、B錯誤．] 二、多項選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分．全部選對的得7分，部分選對的得3分，有選錯或不答的得0分) 6．(2017江蘇揚州中學月考)如圖所示，一根細線下端拴一個金屬小球P，細線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動(圓錐擺)．現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動(圖中P′位置)，兩次金屬塊Q都靜止在桌面上的同一點，則后一種情況與原來相比較，下面的判斷中正確的是(　　) A．Q受到桌面的支持力變大 B．Q受到桌面的靜摩擦力變大 C．小球P運動的周期變大 D．小球P運動的角速度變大 解析：BD　[金屬塊Q保持在桌面上靜止，根據(jù)平衡條件可知，Q受到桌面的支持力等于其重力，保持不變，故A錯誤．設(shè)細線與豎直方向的夾角為θ，細線的拉力大小為T，細線桌面下方的長度為L.小球做勻速圓周運動時，由重力和細線的拉力的合力提供向心力，如圖所示，則有T＝，mgtan θ＝mω2Lsin θ，解得角速度為ω＝，周期為T＝＝2π ；使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動時，θ增大，cos θ減小，則得到細線拉力T增大，角速度增大，周期T減小．對Q由平衡條件得知，Q受到桌面的靜摩擦力變大，故B、D正確，C錯誤．] 7．(68520101)(2017廣東廣州執(zhí)信中學期中)如圖所示，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點和C點．當輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當小球運動到圖示位置時，繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動，若繩a、b的長分別為la、lb，且la＞l，則(　　) A．繩b燒斷前，繩a的拉力等于mg，繩b的拉力等于mω2lb B．繩b燒斷瞬間，繩a的拉力突然增大 C．繩b燒斷后，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動 D．繩b燒斷后，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運動 解析：ABC　[繩b燒斷前，在豎直方向有Ta＝mg，即繩a的拉力等于mg，水平方向有Tb＝mω2lb，即繩b的拉力等于mω2lb，選項A正確；繩b燒斷后，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動，在最低點，由牛頓第二定律可知Ta′＝mg＋m，可知繩a的拉力突然增大，由la＞可知，mgla＞m(ωlb)2，即小球不能擺到與A等高位置，選項B、C正確，D錯誤．] 8．(2017廣東深圳月考)如圖甲所示，一長為l的輕繩，一端穿在過O點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量未知的小球，整個裝置繞O點在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動．小球通過最高點時，繩對小球的拉力F與其速度平方v2的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為g，下列判斷正確的是(　　) A．圖象函數(shù)表達式為F＝m＋mg B．重力加速度g＝ C．繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，得到的圖線斜率更大 D．繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，b值不變 解析：BD　[由受力分析得F＝m－mg，故A錯誤；由圖象可知，當F＝0時，mg＝m，即v2＝gl，得g＝，B正確；結(jié)合圖象和上式可知，圖象的斜率k＝，所以m減小，斜率減小，C錯誤．b＝gl，當m減小時，b值不變，D正確．] 三、非選擇題(本題2小題，共44分．寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 9．(68520102)(22分)(2017福建泉州一診)如圖所示，M是水平放置的半徑足夠大的圓盤，繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，以經(jīng)過O水平向右的方向作為x軸的正方向．在圓心O正上方距盤面高為h處有一個正在間斷滴水的容器，在t＝0時刻開始隨傳送帶沿與x軸平行的方向做勻速直線運動，速度大小為v.已知容器在t＝0時滴下第一滴水，以后每當前一滴水剛好落到盤面上時再滴一滴水． (1)每一滴水經(jīng)多長時間滴落到盤面上？ (2)要使每一滴水在盤面上的落點都位于一條直線上，求圓盤轉(zhuǎn)動的最小角速度ω. (3)求第二滴水與第三滴水在盤面上的落點間的最大距離s. 解析：(1)水滴在豎直方向做自由落體運動，有 h＝gt，得t1＝. (2)要使每一滴水在圓盤面上的落點都位于同一條直線上，在相鄰兩滴水的下落時間內(nèi)，圓盤轉(zhuǎn)過的最小角度為π，所以最小角速度為ω＝＝π. (3)第二滴水落在圓盤上距圓心的距離為 x2＝v2t1＝2v. 第三滴水在圓盤上距圓心的距離為 x3＝v3t1＝3v. 當?shù)诙嗡c第三滴水在圓盤上的落點位于同一直徑上圓心的兩側(cè)時兩點間的距離最大，為s＝x2＋x3＝5v. 答案：(1)　(2)π　(3)5v 10．(68520103)(22分)(2017安徽月考)如圖所示，軌道ABCD的AB段為一半徑R＝0.2 m的光滑圓形軌道，BC段為高h＝5 m的豎直軌道，CD段為水平軌道．一質(zhì)量為0.1 kg的小球由A點從靜止開始下滑到B點時速度的大小為2 m/s，離開B點做平拋運動(g取10 m/s2)．求： (1)小球離開B點后，在CD軌道上的落地點到C的水平距離； (2)小球到達B點時對圓形軌道的壓力大??； (3)如果在BCD軌道上放置一個傾角θ＝45的斜面(如圖中虛線所示)，那么小球離開B點后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置． 解析：(1)設(shè)小球離開B點做平拋運動的時間為t1，落地點到C點距離為s. 在豎直方向，由h＝gt得t1＝ ＝ s＝1 s. 水平方向有s＝vBt1＝21 m＝2 m. (2)小球在B點受重力G和向上的彈力F作用，根據(jù)向心力公式和牛頓第二定律得 F向＝F－mg＝m， 解得F＝3 N. 由牛頓第三定律知小球到達B點時對圓形軌道的壓力大小為3 N，方向豎直向下． (3)如圖，斜面BEC的傾角θ＝45，CE的長度d＝h＝5 m，因為d>s，所以小球離開B點后能落在斜面上． 假設(shè)小球第一次落在斜面上F點，BF長為L，小球從B點到F點的時間為t2，則有Lcos θ＝vBt2， Lsin θ＝gt，聯(lián)立解得t2＝0.4 s， L＝＝ m＝0.8 m≈1.13 m，即落點位于斜面上距B點1.13 m處． 答案：(1)2 m　(2)3 N　(3)見解析