高考物理一輪基礎(chǔ)復(fù)習(xí) 圓周運(yùn)動1
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圓周運(yùn)動 一、選擇題(每小題6分,共54分) 1. 如圖所示是一個(gè)玩具陀螺.a(chǎn)、b和c是陀螺上的三個(gè)點(diǎn),當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí),下列表述正確的是( ) A.a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的線速度大小相等 B.a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的角速度相等 C.a(chǎn)、b的角速度比c的大 D.c的線速度比a、b的大 解析 B a、b、c三點(diǎn)繞同一豎直軸轉(zhuǎn)動,因此角速度相同即ωa=ωb=ωc.由v=rω,ra=rb>rc知c處的線速度最小,選項(xiàng)B正確. 2. 如圖所示,細(xì)桿的一端與一小球相連,可繞O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動,現(xiàn)給小球一初速度使它做圓周運(yùn)動.圖a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn).則桿對球的作用力的判斷正確的是( ) ①a處為拉力,b處為拉力 ②a處為拉力,b處為推力 ③a處為推力,b處為拉力?、躠處為推力,b處為推力 A.①② B.①④ C.②③ D.②④ 解析 A 小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,在最低點(diǎn)時(shí)小球受力除重力外,還受桿的作用力,只有桿對小球的作用力向上且大于重力時(shí),小球才能繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動.故在a點(diǎn)桿對小球只能是拉力;小球在b點(diǎn)的速度大小不能確定,桿對小球可能是向下的拉力,也可能是向上的推力,選項(xiàng)A正確. 3.一小球質(zhì)量為m,用長為L的懸繩(不可伸長,質(zhì)量不計(jì))固定于O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方處釘有一顆釘子,如圖所示,將懸線沿水平方向拉直無初速釋放后,當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬間,下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.小球線速度沒有變化 B.小球的角速度突然增大到原來的2倍 C.小球的向心加速度突然增大到原來的2倍 D.懸線對小球的拉力突然增大到原來的2倍 解析 D 在小球通過最低點(diǎn)的瞬間,水平方向上不受外力作用,小球的切向加速度等于零,因此小球的線速度不會發(fā)生變化,選項(xiàng)A正確;在線速度不變時(shí),半徑r突然減小到原來的一半,由v=ωr可知角速度增大為原來的2倍,選項(xiàng)B正確;由a=,可知向心加速度增大到原來的2倍,選項(xiàng)C正確;在最低點(diǎn)有F-mg=ma,可知選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 4.如圖所示,某同學(xué)用硬塑料管和一個(gè)質(zhì)量為m的鐵質(zhì)螺絲帽研究勻速圓周運(yùn)動,將螺絲帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持豎直并沿水平方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動,則只要運(yùn)動角速度大小合適,螺絲帽恰好不下滑.假設(shè)螺絲帽與塑料管間的動摩擦因數(shù)為μ,認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力.則在該同學(xué)手轉(zhuǎn)動塑料管使螺絲帽恰好不下滑時(shí),下列分析正確的是( ) A.螺絲帽受的重力與最大靜摩擦力平衡 B.螺絲帽受到桿的彈力方向水平向外,背離圓心 C.此時(shí)手轉(zhuǎn)動塑料管的角速度ω= D.若桿的轉(zhuǎn)動加快,螺絲帽有可能相對桿發(fā)生運(yùn)動 解析 A 由于螺絲帽做圓周運(yùn)動過程中恰好不下滑,則豎直方向上重力與最大靜摩擦力平衡,桿對螺絲帽的彈力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力,有mg=Ff=μFN=μmrω2,得ω=,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;桿的轉(zhuǎn)動速度增大時(shí),桿對螺絲帽的彈力增大,靜摩擦力與重力相平衡,螺絲帽不可能相對桿發(fā)生運(yùn)動,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5. 如圖所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動,內(nèi)側(cè)壁半徑為R,小球半徑為r,則下列說法正確的是( ) A.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin= B.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=0 C.小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力 D.小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動時(shí),外側(cè)管壁對小球一定有作用力 解析 BC 本題考查輕桿模型,小球在最高點(diǎn)既可以受內(nèi)側(cè)管壁的支持力,也可以受外側(cè)管壁的壓力,所以對最高點(diǎn)的速度沒有限制,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;小球在ab以下運(yùn)動時(shí),只受重力和外側(cè)壁的支持力,選項(xiàng)C正確;小球在ab以上運(yùn)動時(shí),速度足夠大時(shí)受外側(cè)壁的壓力,不夠大時(shí)受內(nèi)側(cè)壁的支持力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 6. 滑板是現(xiàn)在非常流行的一種運(yùn)動,如圖所示,一滑板運(yùn)動員以7 m/s的初速度從曲面的A點(diǎn)下滑,運(yùn)動到B點(diǎn)速度仍為7 m/s,若他以6 m/s的初速度仍由A點(diǎn)下滑,則他運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的速度(設(shè)人體姿式保持不變)( ) A.大于6 m/s B.等于6 m/s C.小于6 m/s D.條件不足,無法計(jì)算 解析 A 因?yàn)槿艘? m/s的速度下滑時(shí),在A、B兩點(diǎn)的動能相等,根據(jù)能量守恒可知,摩擦力所做的功等于A、B兩點(diǎn)間的重力勢能差,即W=mgh.當(dāng)速度減小時(shí),所需向心力減小,人對曲面的壓力減小,摩擦力減小,摩擦力做功也減少,故人到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動能比在A點(diǎn)時(shí)的大,故選項(xiàng)A正確. 7.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動,滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,若物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力是Ff,則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為( ) A. B. C. D. 解析 B 物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個(gè)力作用,據(jù)牛頓第二定律得FN-mg=m,又Ff=μFN,聯(lián)立解得μ=,選項(xiàng)B正確. 8.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OO′上.當(dāng)繩拉直時(shí),A、B兩球轉(zhuǎn)動半徑之比恒為2∶1,當(dāng)轉(zhuǎn)軸的角速度逐漸增大時(shí)( ) A.AC先斷 B.BC先斷 C.兩線同時(shí)斷 D.不能確定哪根線先斷 解析 A A、B兩球處于同一轉(zhuǎn)動系統(tǒng),角速度相同.對A球進(jìn)行受力分析,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,有FAcos α=mrAω2 同理對B球有FBcos β=mrBω2 由幾何關(guān)系可知cos α=,cos β=,所以==.由于|AC|>|BC|,即FA>FB,兩繩抗拉能力相同,故繩AC先斷,選項(xiàng)A正確. 9. 如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動,有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,則( ) A.球A的線速度必定大于球B的線速度 B.球A的角速度必定小于球B的角速度 C.球A的運(yùn)動周期必定小于球B的運(yùn)動周期 D.球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力 解析 AB 對A、B兩球受力分析如圖,得:FN=mg/sin θ,故D錯(cuò)誤;F合=mgcot θ=FA向心=FB向心=m=mrω2=mr()2.分析得:r大,v一定大,ω一定小,T一定大,故A、B正確,C錯(cuò)誤. 二、非選擇題(共46分) 10.(13分)如圖所示,在驗(yàn)證向心力公式的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量相同的鋼球①放在A盤的邊緣,鋼球②放在B盤的邊緣,A、B兩盤的半徑之比為2∶1.a、b分別是與A盤、B盤同軸的輪.a(chǎn)輪、b輪半徑之比為1∶2,當(dāng)a、b兩輪在同一皮帶帶動下勻速轉(zhuǎn)動時(shí),鋼球①、②受到的向心力之比為多大? 解析 a、b兩輪在同一皮帶帶動下勻速轉(zhuǎn)動,說明a、b兩輪的線速度相等,即va=vb,又ra∶rb=1∶2,由v=rω得:ωa∶ωb=2∶1,又由a輪與A盤同軸,b輪與B盤同軸,則ωa=ωA,ωb=ωB,根據(jù)向心力公式F=mrω2得==. 【答案】 8∶1 11.(15分)如圖所示,在傾角為α=30的光滑斜面上,有一根長為L=0.8 m的細(xì)繩,一端固定在O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m=0.2 kg的小球,小球沿斜面做圓周運(yùn)動,若要小球能通過最高點(diǎn)A,則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是多少?(g取10 m/s2) 解析 小球通過最高點(diǎn)的最小速度為 vA==2 m/s 由最高點(diǎn)到最低點(diǎn)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得: mv=mv+mg2Lsin α,解得:vB=2 m/s. 【答案】 2 m/s 12. (18分)如圖所示,用細(xì)繩一端系著的質(zhì)量為M=0.6 kg的物體A靜止在水平轉(zhuǎn)盤上,細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心的光滑小孔O吊著質(zhì)量為m=0.3 kg的小球B,A的重心到O點(diǎn)的距離為0.2 m,若A與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為Fm=2 N,為使小球B保持靜止,求轉(zhuǎn)盤繞中心O旋轉(zhuǎn)的角速度ω的取值范圍(取g=10 m/s2). 解析 要使B靜止,A必須相對于轉(zhuǎn)盤靜止,即具有與轉(zhuǎn)盤相同的角速度.A需要的向心力由繩拉力和摩擦力提供,角速度最大時(shí),A有離心趨勢,靜摩擦力指向圓心O;角速度最小時(shí),A有向心運(yùn)動的趨勢,靜摩擦力背離圓心O. 對B:拉力F=mg 對A:角速度最大時(shí)有F+Fm=Mrω 解得ω1≈6.5 rad/s 角速度最小時(shí)有F-Fm=Mrω 解得ω2≈2.9 rad/s 所以2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s時(shí),可保持B靜止. 【答案】 2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s - 5 -- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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