2019年高考物理總復習 第四章 第2講 圓周運動的規(guī)律及其應用 新人教版.doc
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2019年高考物理總復習 第四章 第2講 圓周運動的規(guī)律及其應用 新人教版 1.一質(zhì)點做勻速圓周運動,其線速度大小為4 m/s,轉(zhuǎn)動周期為2 s,則( ). A.角速度為0.5 rad/s B.轉(zhuǎn)速為0.5 r/s C.軌跡半徑為 m D.加速度大小為4π m/s2 解析 角速度為ω==π rad/s,A錯誤;轉(zhuǎn)速為n==0.5 r/s,B正確;半徑r== m,C正確;向心加速度大小為an==4π m/s2,D正確. 答案 BCD 2.以v0的速度水平拋出一物體,當其水平分位移與豎直分位移相等時,下列說法錯誤的是( ) A.即時速度的大小是v0 B.運動時間是 C.豎直分速度大小等于水平分速度大小 D.運動的位移是 解析 當其水平分位移與豎直分位移相等時,v0t=gt2,可得運動時間t=,水平分速度vx=v0,豎直分速度vy=gt=2v0,合速度v==v0,合位移s==,對比各選項可知說法錯誤的是C選項. 答案 C 3.如圖1所示,繩子的一端固定在O點,另一端拴一重物在水平面上做勻速圓周運動( ). 圖1 A.轉(zhuǎn)速相同時,繩長的容易斷 B.周期相同時,繩短的容易斷 C.線速度大小相等時,繩短的容易斷 D.線速度大小相等時,繩長的容易斷 解析 繩子的拉力提供向心力,再根據(jù)向心力公式分析.設繩子的拉力為F,則F=mω2r=mv2/r,此外,T==,所以,當轉(zhuǎn)速n相同,即是周期或角速度相同時,繩長r越大,拉力F越大,繩子越容易斷,選項A正確、B錯誤;當線速度v相同時,繩長r越小,拉力F越大,繩子越容易斷,選項C正確、D錯誤. 答案 AC 4.如圖2所示,質(zhì)量為m的物塊,沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下,半球形金屬殼豎直固定放置,開口向上,滑到最低點時速度大小為v.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,下列說法正確的是( ). 圖2 A.受到的向心力為mg+m B.受到的摩擦力為μm C.受到的摩擦力為μ D.受到的合力方向斜向左上方 解析 物體在最低點受豎直方向的合力Fy,方向向上,提供向心力,F(xiàn)y=m,A錯誤;而Fy=FN-mg,得FN=mg+m,物體受滑動摩擦力Ff=μFN=μ,B錯誤、C正確;Ff水平向左,故物體受到的Ff與Fy的合力,斜向左上方,D正確. 答案 CD 5.如圖3是滑道壓力測試的示意圖,光滑圓弧軌道與光滑斜面相切,滑道底部B處安裝一個壓力傳感器,其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小.某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑,通過B時,下列表述正確的有( ). 圖3 A.N小于滑塊重力 B.N大于滑塊重力 C.N越大表明h越大 D.N越大表明h越小 解析 設滑塊到達B點時的速度為v,根據(jù)向心力公式得:N-mg=m,根據(jù)機械能守恒定律可得:mgh=mv2,解得N=mg,所以B、C正確. 答案 BC 6.如圖4所示,相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l,h均為定值).將A向B水平拋出的同時,B自由下落.A、B與地面碰撞前后,水平分速度不變,豎直分速度大小不變、方向相反.不計空氣阻力及小球與地面碰撞的時間,則( ) 圖4 A.A、B在第一次落地前能否相碰,取決于A的初速度 B.A、B在第一次落地前若不碰,此后就不會相碰 C.A、B不可能運動到最高處相碰 D.A、B一定能相碰 解析 A、B兩球在第一次落地前豎直方向均做自由落體運動,若在落地時相遇,此時A球水平拋出的初速度v0=,h=gt2,則v0=l,只要A的水平初速度大于v0,A、B兩球就可在第一次落地前相碰,A正確;若A、B在第一次落地前不能碰撞,則落地反彈后的過程中,由于A向右的水平速度保持不變,所以當A的水平位移為l時,即在t=時,A、B一定相碰,在t=時,A、B可能在最高點,也可能在豎直高度h中的任何位置,所以B錯誤,C錯誤、D正確. 答案 AD 7.如圖5所示,斜軌道與半徑為R的半圓軌道平滑連接,點A與半圓軌道最高點C等高,B為軌道的最低點.現(xiàn)讓小滑塊(可視為質(zhì)點)從A點開始以速度v0沿斜面向下運動,不計一切摩擦,關于滑塊運動情況的分析,正確的是 ( ). 圖5 A.若v0=0,小滑塊恰能通過C點,且離開C點后做自由落體運動 B.若v0=0,小滑塊恰能通過C點,且離開C點后做平拋運動 C.若v0=,小滑塊恰能到達C點,且離開C點后做自由落體運動 D.若v0=,小滑塊恰能到達C點,且離開C點后做平拋運動 解析 小滑塊通過C點的最小速度為vC,由mg=m,得vC=,由機械能守恒定律,若A點v0=0,則vC=0,實際上滑塊在到達C點之前就離開軌道做斜上拋運動了,A、B錯;若v0=,小滑塊通過C點后將做平拋運動,C錯、D正確. 答案 D 8.如圖6所示,長為L的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球,另一端固定在轉(zhuǎn)軸O,現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,P為圓周的最高點,若小球通過圓周最低點時的速度大小為 ,忽略摩擦阻力和空氣阻力,則以下判斷正確的是( ). 圖6 A.小球不能到達P點 B.小球到達P點時的速度大于 C.小球能到達P點,且在P點受到輕桿向上的彈力 D.小球能到達P點,且在P點受到輕桿向下的彈力 解析 要使小球到達P點,由機械能守恒定律有:mv2=mg2L,可知它在圓周最低點必須具有的速度為v>2,而 >2,所以小球能到達P點;由機械能守恒定律可知小球到達P點的速度為 ;由于 <,則小球在P點受到輕桿向上的彈力. 答案 C 9.如圖7所示,一位同學做飛鏢游戲,已知圓盤的直徑為d,飛鏢距圓盤為L,且對準圓盤上邊緣的A點水平拋出,初速度為v0,飛鏢拋出的同時,圓盤以垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速運動,角速度為ω.若飛鏢恰好擊中A點,則下列關系正確的是( ). 圖7 A.dv=L2g B.ωL=π(1+2n)v0,(n=0,1,2,3,…) C.v0=ω D.dω2=gπ2(1+2n)2,(n=0,1,2,3,…) 解析 依題意飛鏢做平拋運動的同時,圓盤上A點做勻速圓周運動,恰好擊中A點,說明A正好在最低點被擊中,則A點轉(zhuǎn)動的時間t=,平拋的時間t=,則有=,B正確、C錯誤;平拋的豎直位移為d,則d=gt2,聯(lián)立有dω2=gπ2(2n+1)2,A、D錯誤. 答案 B 10.如圖8所示,甲、乙兩水平圓盤緊靠在一塊,甲圓盤為主動輪,乙靠摩擦隨甲轉(zhuǎn)動無滑動.甲圓盤與乙圓盤的半徑之比為r甲∶r乙=3∶1,兩圓盤和小物體m1、m2之間的動摩擦因數(shù)相同,m1距O點為2r,m2距O′點為r,當甲緩慢轉(zhuǎn)動起來且轉(zhuǎn)速慢慢增加時( ). 圖8 A.滑動前m1與m2的角速度之比ω1∶ω2=3∶1 B.滑動前m1與m2的向心加速度之比a1∶a2=1∶3 C.隨轉(zhuǎn)速慢慢增加,m1先開始滑動 D.隨轉(zhuǎn)速慢慢增加,m2先開始滑動 解析 由題意可知,線速度v甲=v乙,又r甲∶r乙=3∶1,則ω甲∶ω乙=1∶3,m1、m2隨甲、乙運動ω1=ω甲,ω2=ω乙,則ω1∶ω2=1∶3,故A錯;由a=rω2得a1=2rω=2rω,a2=rω=rω,a1∶a2=2ω∶ω=2∶9,故B錯;m1、m2所受向心力由摩擦力提供,則a1=,a2=,f1max=μm1g,f2max=μm2g,a1≤μg,a2≤μg,又a1∶a2=2∶9,故m2先滑動,選D. 答案 D 11. 如圖9所示,一小球自平臺上水平拋出,恰好無碰撞地落在鄰近平臺的一傾角為α=53的光滑斜面頂端,并沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6,求: (1)小球水平拋出的初速度v0是多少? (2)斜面頂端與平臺邊緣的水平距離x是多少? 圖9 解析 (1)由題意知,小球落到斜面上沿斜面下滑,并未彈起,說明此時小球的速度方向與斜面平行,如圖所示,所以vy=v0tan 53,又v=2gh,代入數(shù)據(jù)得vy=4 m/s,v0=3 m/s. (2)設小球離開平臺到達斜面頂端所需時間為t1, 由vy=gt1得t1=0.4 s, 則x=v0t1=30.4 m=1.2 m 答案:(1)3 m/s (2)1.2 m 12.如圖10所示,一個質(zhì)量為0.6 kg的小球以某一初速度從P點水平拋出,恰好從光滑圓弧ABC的A點的切線方向進入圓弧(不計空氣阻力,進入圓弧時無機械能損失).已知圓弧的半徑R=0.3 m,θ=60,小球到達A點時的速度vA=4 m/s.(取g=10 m/s2)求: 圖10 (1)小球做平拋運動的初速度v0; (2)P點與A點的水平距離和豎直高度; (3)小球到達圓弧最高點C時對軌道的壓力. 解析 (1)小球到A點的速度如圖所示,小球做平拋運動的初速度v0等于vA的水平分速度. 由圖可知v0=vx=vAcos θ=4cos 60=2 m/s. (2)由圖可知,小球運動至A點時豎直方向的分速度為vy=vAsin θ=4sin 60=2 m/s, 設P點與A點的水平距離為x,豎直高度為h,則 vy=gt,v=2gh, x=v0t,聯(lián)立以上幾式解得x≈0.69 m,h=0.6 m.(3)取A點為重力勢能的零點,由機械能守恒定律得 mv=mv+mg(R+Rcos θ), 代入數(shù)據(jù)得vC= m/s 設小球到達圓弧最高點C時,軌道對它的彈力為FN,由圓周運動向心力公式得FN+mg=m, 代入數(shù)據(jù)得FN=8 N, 由牛頓第三定律可知,小球?qū)壍赖膲毫Υ笮N′=FN=8 N,方向豎直向上. 答案 (1)2 m/s (2)0.69 m 0.6 m (3)8 N 方向豎直向上- 配套講稿:
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