2022年高考物理總復(fù)習(xí) 活頁作業(yè)12 圓周運(yùn)動的基本規(guī)律及應(yīng)用 新人教版

2022年高考物理總復(fù)習(xí) 活頁作業(yè)12 圓周運(yùn)動的基本規(guī)律及應(yīng)用 新人教版 1.如圖是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)的情形，轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個(gè)最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動．對于摩托車滑動的問題，下列論述正確的是(　　) A．摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用 B．摩托車所受外力的合力小于所需的向心力 C．摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去 D．摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去 2.如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，P受摩擦力方向?yàn)閍方向 B．當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時(shí)，P受摩擦力方向可能為b方向 C．當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時(shí)，P受摩擦力方向可能為c方向 D．當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時(shí)，P受摩擦力方向可能為d方向 解析：圓周運(yùn)動，向心方向一定受力．勻速轉(zhuǎn)動，切向方向不受力．變速轉(zhuǎn)動，切向方向一定受力．加速沿a方向，減速沿a反方向．摩擦力即為向心方向和切向方向上的力的合力．由此可判斷B、D正確． 答案：BD 3.如圖所示，傾斜放置的圓盤繞著中軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤的傾角為37°，在距轉(zhuǎn)動中心r＝0.1 m處放一個(gè)小木塊，小木塊跟隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，小木塊與圓盤間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.8，假設(shè)木塊與圓盤的最大靜摩擦力與相同條件下的滑動摩擦力相同．若要保持小木塊不相對圓盤滑動，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度最大不能超過(　　) A．2 rad/s　　　　　　　 B．8 rad/s C. rad/s　　 D． rad/s 解析：只要小木塊轉(zhuǎn)過最低點(diǎn)時(shí)不發(fā)生相對滑動就能始終不發(fā)生相對滑動，設(shè)其經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)所受靜摩擦力為Ff，由牛頓第二定律有Ff－mgsin θ＝mω2r(①式)：為保證不發(fā)生相對滑動需要滿足Ff≤μmgcos θ(②式)．聯(lián)立解得ω≤2 rad/s，選項(xiàng)A正確． 答案：A 4.長度不同的兩根細(xì)繩懸于同一點(diǎn)，另一端各系一個(gè)質(zhì)量相同的小球，使它們在同一水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動，如圖所示，則有關(guān)兩個(gè)圓錐擺的物理量相同的是(　　) A．周期　　　　　 B．線速度的大小 C．向心力　　　　　　　　　 D．繩的拉力 解析：設(shè)O到小球所在水平面的距離為h，對球進(jìn)行受力分析如圖所示，得F向＝F合＝mgtan α＝mhtan α，解得T＝ ，故周期與α角無關(guān)，則選項(xiàng)A對，B、C錯(cuò)．又知F拉＝，故繩的拉力不同，選項(xiàng)D錯(cuò)． 答案：A 5.有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁，做勻速圓周運(yùn)動．圖中有兩位駕駛摩托車的雜技演員A、B，他們離地面的高度分別為hA和hB，且hA＞hB，下列說法中正確的是(　　) A．A摩托車對側(cè)壁的壓力較大 B．A摩托車做圓周運(yùn)動的向心力較大 C．A摩托車做圓周運(yùn)動的周期較小 D．A摩托車做圓周運(yùn)動的線速度較大 解析：以摩托車為研究對象受力分析如圖所示，則有FNsin θ＝mg，F(xiàn)Ncos θ＝m＝mR2，因側(cè)壁與地面之間的夾角θ與h無關(guān)，故壓力FN不變，向心力不變，h越高，R越大，則T越大，v變大． 答案：D 6.在軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的空間站中，有如圖所示的裝置，半徑分別為r和R(R>r)的甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相連，宇航員讓一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過粗糙的CD段，又滑上乙軌道，最后離開兩圓軌道，那么下列說法正確的是(　　) A．小球在CD間由于摩擦力而做減速運(yùn)動 B．小球經(jīng)過甲軌道最高點(diǎn)時(shí)比經(jīng)過乙軌道最高點(diǎn)時(shí)速度大 C．如果減小小球的初速度，小球有可能不能到達(dá)乙軌道的最高點(diǎn) D．小球經(jīng)過甲軌道最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大于經(jīng)過乙軌道最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力 解析：在軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的空間站中，處于完全失重狀態(tài)．小球在CD間對接觸面壓力為零，所受摩擦力為零，小球做勻速率運(yùn)動．小球在甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道內(nèi)運(yùn)動，速度相等，軌道支持力提供向心力，由F＝可知，小球經(jīng)過甲軌道最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大于經(jīng)過乙軌道最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力，選項(xiàng)D正確． 答案：D 7.(xx·上海檢測)某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自的固定軸勻速轉(zhuǎn)動的鋁盤A、B，A盤固定一個(gè)信號發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28 cm.B盤上固定一個(gè)帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm.P、Q轉(zhuǎn)動的線速度相同，都是4π m/s.當(dāng)P、Q正對時(shí)，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖所示，則Q每隔一定時(shí)間就能接收到紅外線信號，這個(gè)時(shí)間的最小值應(yīng)為(　　) A．0.56 s　 B．0.28 s　 C．0.16 s　 D．0.07 s 解析：P轉(zhuǎn)動的周期TP＝0.14 s，Q轉(zhuǎn)動的周期TQ＝0.08 s，設(shè)這個(gè)時(shí)間的最小值為t，t必須是二者周期的最小公倍數(shù)，解得t＝0.56 s，選項(xiàng)A正確. 答案：A 8．(xx·廣西三校聯(lián)考)如圖所示，一圓盤可繞通過其中心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動，盤上距中心r處放置一個(gè)質(zhì)量為m的物體，物體與盤面間滑動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.一段時(shí)間內(nèi)觀察到圓盤以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，物體隨圓盤一起(相對靜止)運(yùn)動．這段時(shí)間內(nèi)(　　) A．物體受到圓盤對它的摩擦力，大小一定為μmg，方向與物體線速度方向相同 B．物體受到圓盤對它的摩擦力，大小一定為mω2r，方向指向圓盤中心 C．物體受到圓盤對它的摩擦力，大小可能小于μmg，方向指向圓盤中心 D．物體受到圓盤對它的摩擦力，大小可能小于mω2r，方向背離圓盤中心 9．(xx·安徽高考)一般的曲線運(yùn)動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運(yùn)動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替．如圖(a)所示，曲線上A點(diǎn)的曲率圓定義為：通過A點(diǎn)和曲線上緊鄰A點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓，在極限情況下，這個(gè)圓就叫做A點(diǎn)的曲率圓，其半徑ρ叫做A點(diǎn)的曲率半徑．現(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出，如圖(b)所示．則在其軌跡最高點(diǎn)P處的曲率半徑是(　　) A.　　　　　　　　　 B． C.　　 D． 解析：物體在最高點(diǎn)時(shí)速度沿水平方向，曲率圓的P點(diǎn)可看作該點(diǎn)對應(yīng)的豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的最高點(diǎn)，由牛頓第二定律及圓周運(yùn)動規(guī)律知：mg＝，解得ρ＝＝＝. 答案：C 10.(xx·上海高考)圖a為測量分子速率分布的裝置示意圖．圓筒繞其中心勻速轉(zhuǎn)動，側(cè)面開有狹縫N，內(nèi)側(cè)貼有記錄薄膜，M為正對狹縫的位置．從原子爐R中射出的銀原子蒸汽穿過屏上S縫后進(jìn)入狹縫N，在圓筒轉(zhuǎn)動半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)相繼到達(dá)并沉積在薄膜上．展開的薄膜如圖b所示，NP，PQ間距相等．則(　　) A．到達(dá)M附近的銀原子速率較大 B．到達(dá)Q附近的銀原子速率較大 C．位于PQ區(qū)間的分子百分率大于位于NP區(qū)間的分子百分率 D．位于PQ區(qū)間的分子百分率小于位于NP區(qū)間的分子百分率 解析：到達(dá)M附近的銀原子速率較大，到達(dá)Q附近的銀原子數(shù)目最多，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；位于PQ區(qū)間的分子百分率大于位于NP區(qū)間的分子百分率，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 答案：AC 11．某實(shí)驗(yàn)中學(xué)的學(xué)習(xí)小組在進(jìn)行科學(xué)探測時(shí)，一位同學(xué)利用繩索順利跨越了一道山澗，他先用繩索做了一個(gè)單擺(秋千)，通過擺動，使自身獲得足夠速度后再平拋到山澗對面，如圖所示，若他的質(zhì)量是M，所用繩長為L，在擺到最低點(diǎn)B處時(shí)的速度為v，離地高度為h，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，求： (1)他用的繩子能承受的最大拉力； (2)這道山澗的寬度不超過多大． 解析：(1)該同學(xué)在B處，由牛頓第二定律得： 12.“太極球”是近年來在廣大市民中較流行的一種健身器材．做該項(xiàng)運(yùn)動時(shí)，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(shí)，球卻不會掉落地上．現(xiàn)將太極球簡化成如圖所示的平板和小球，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(yùn)動，且在運(yùn)動到圖中的A、B、C、D位置時(shí)球與板間無相對運(yùn)動趨勢．A為圓周的最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B、D與圓心O等高．設(shè)球的重力為1 N，不計(jì)拍的重力．求： (1)健身者在C處所需施加的力比在A處大多少？ (2)設(shè)在A處時(shí)健身者需施加的力為F，當(dāng)球運(yùn)動到B、D位置時(shí)，板與水平方向需有一定的夾角θ，請作出tan θ­F的關(guān)系圖象． 解析：(1)設(shè)球運(yùn)動的線速度為v，半徑為R，則在A處時(shí)F＋mg＝m① 在C處時(shí)F′－mg＝m② 由①②式得Δ F＝F′－F＝2mg＝2 N. (2)在A處時(shí)健身者需施加的力為F，球在勻速圓周運(yùn)動的向心力F向 ＝F＋mg，在B處不受摩擦力作用，受力分析如圖 則tan θ＝＝＝＋1 作出的tanθ­F的關(guān)系圖象如圖． 答案：(1)2 N　(2)見解析