《2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運(yùn)動課時作業(yè)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運(yùn)動課時作業(yè)（含解析）（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、圓周運(yùn)動 [基礎(chǔ)題組] 一、單項(xiàng)選擇題 1．A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(如圖)，在相同時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運(yùn)動方向改變的角度之比是3∶2，則它們(　　) A．線速度大小之比為4∶3 B．角速度大小之比為3∶4 C．圓周運(yùn)動的半徑之比為2∶1 D．向心加速度大小之比為1∶2 解析：因?yàn)橄嗤瑫r間內(nèi)他們通過的路程之比是4∶3，根據(jù)v＝，知A、B的線速度之比為4∶3，故A正確；運(yùn)動方向改變的角度之比為3∶2，根據(jù)ω＝，知角速度之比為3∶2，故B錯誤；根據(jù)v＝ωr可得圓周運(yùn)動的半徑之比為＝×＝，故C錯誤；根據(jù)a＝vω得，向心加速度之比為＝＝×＝，故D

2、錯誤． 答案：A 2．(2019·遼寧大連模擬)如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動中，有時會看到被男運(yùn)動員拉著的女運(yùn)動員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面，目測體重為G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算知該女運(yùn)動員(　　) A．受到的拉力為G B．受到的拉力為2G C．向心加速度為3g D．向心加速度為2g 解析：對女運(yùn)動員受力分析如圖所示，F(xiàn)1＝Fcos 30°，F(xiàn)2＝Fsin 30°，F(xiàn)2＝G，由牛頓第二定律得F1＝ma，所以a＝g，F(xiàn)＝2G，B正確． 答案：B 3．如圖為學(xué)員駕駛汽車在水平面上繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的俯視示意圖．

3、已知質(zhì)量為60 kg的學(xué)員在A點(diǎn)位置，質(zhì)量為70 kg的教練員在B點(diǎn)位置，A點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑為5.0 m，B點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑為4.0 m，學(xué)員和教練員(均可視為質(zhì)點(diǎn))(　　) A．運(yùn)動周期之比為5∶4 B．運(yùn)動線速度大小之比為1∶1 C．向心加速度大小之比為4∶5 D．受到的合力大小之比為15∶14 解析：A、B兩點(diǎn)的學(xué)員和教練員做圓周運(yùn)動的角速度相等，根據(jù)T＝知，運(yùn)動周期相等，故A錯誤；學(xué)員和教練員半徑之比為5∶4，根據(jù)v＝rω知，運(yùn)動線速度大小之比為5∶4，故B錯誤；根據(jù)a＝rω2知，向心加速度大小之比為5∶4，故C錯誤；向心加速度大小之比為5∶4，質(zhì)量之比為6∶7，根據(jù)F＝ma知，

4、受到的合力大小之比為 15∶14，故D正確． 答案：D 4．如圖所示，長度均為l＝1 m的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m＝0.5 kg 的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離也為l，重力加速度g取10 m/s2.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)以AB為軸做圓周運(yùn)動，若小球在最高點(diǎn)速率為v時，每根繩的拉力恰好為零，則小球在最高點(diǎn)速率為2v時，每根繩的拉力大小為(　　) A．5 N　　　　　　　　 B．20 N C．15 N D．10 N 解析：小球在最高點(diǎn)速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，由牛頓第二定律得mg＝m；當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速率為2v時，由牛頓第二定律得mg＋2

5、FTcos 30°＝m，解得FT＝mg＝5 N，故選項(xiàng)A正確． 答案：A 5．如圖所示，半徑為R的光滑半圓軌道豎直放置，一小球以某一速度進(jìn)入半圓軌道，通過最高點(diǎn)P時，對軌道的壓力為其重力的一半，不計(jì)空氣阻力，則小球落地點(diǎn)到P點(diǎn)的水平距離為(　　) A.R B.R C.R D.R 解析：小球從P點(diǎn)飛出后，做平拋運(yùn)動，設(shè)做平拋運(yùn)動的時間為t，則2R＝gt2，解得t＝2，在最高點(diǎn)P時，有mg＋mg＝m，解得v＝，因此小球落地點(diǎn)到P點(diǎn)的水平距離為x＝vt＝R，選項(xiàng)D正確． 答案：D 二、多項(xiàng)選擇題 6．如圖所示，一位同學(xué)玩飛鏢游戲．圓盤最上端有一P點(diǎn)，飛鏢拋出時與P點(diǎn)等高，且距

6、離P點(diǎn)為L.當(dāng)飛鏢以初速度v0垂直盤面瞄準(zhǔn)P點(diǎn)拋出的同時，圓盤繞經(jīng)過盤心O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動．忽略空氣阻力，重力加速度為g，若飛鏢恰好擊中P點(diǎn)，則(　　) A．飛鏢擊中P點(diǎn)所需的時間為 B．圓盤的半徑為 C．圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值為 D．P點(diǎn)隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度可能為 解析：飛鏢水平拋出做平拋運(yùn)動，在水平方向做勻速直線運(yùn)動，因此t＝，故A正確；飛鏢擊中P點(diǎn)時，P點(diǎn)恰好在圓盤最下方，則2r＝gt2，解得圓盤的半徑r＝，故B錯誤；飛鏢擊中P點(diǎn)，P點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度滿足θ＝ωt＝π＋2kπ(k＝0,1,2，…)，故ω＝＝，則圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值為，故C錯誤；P點(diǎn)隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度

7、為v＝ωr＝·＝，當(dāng)k＝2時，v＝，故D正確． 答案：AD 7．(2019·北京東城區(qū)模擬)長為L的輕桿，一端固定一個小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動．關(guān)于小球在最高點(diǎn)的速度v，下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)v＝時，輕桿對小球的彈力為零 B．當(dāng)v由逐漸增大時，輕桿對小球的拉力逐漸增大 C．當(dāng)v由逐漸減小時，輕桿對小球的支持力逐漸減小 D．當(dāng)v由零逐漸增大時，向心力也逐漸增大 解析：在最高點(diǎn)輕桿對小球的作用力為0時，由牛頓第二定律得mg＝，v＝，A正確；當(dāng)v＞時，輕桿對小球有拉力，則F＋mg＝，v增大，F(xiàn)增大，B正確；當(dāng)v＜時，輕桿對小球有支持力，

8、則mg－F′＝，v減小，F(xiàn)′增大，C錯誤；由F向＝知，v增大，向心力增大，D正確． 答案：ABD 8．(2019·陜西西安模擬)如圖所示，一個質(zhì)量為M的人，站在臺秤上，一長為R的懸線一端系一個質(zhì)量為m的小球，手拿懸線另一端，小球繞懸線另一端點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，且小球恰好能通過圓周的最高點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) A．小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時，臺秤的示數(shù)最大且為(M＋6m)g B．小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，臺秤的示數(shù)最小且為Mg C．小球在a、b兩個位置時，臺秤的示數(shù)相同 D．小球從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中臺秤的示數(shù)增大，人處于超重狀態(tài) 解析：小球恰好能通過圓周的最高點(diǎn)，在最高

9、點(diǎn)，細(xì)線中拉力為零，小球速度vb＝，小球從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律有，mvb2＋mg×2R＝mvd2 ，在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律，F(xiàn)－mg＝m，聯(lián)立解得細(xì)線中拉力F＝6mg，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時，臺秤的示數(shù)最大且為Mg＋F＝(M＋6m)g，選項(xiàng)A正確；小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，細(xì)線中拉力為零，臺秤的示數(shù)為Mg，但是不是最小，當(dāng)小球處于如圖所示狀態(tài)時，設(shè)其速度為v1，由牛頓第二定律有FT＋mgcos θ＝m，由機(jī)械能守恒定律有mvb2＋mgR(1－cos θ)＝mv12，聯(lián)立解得細(xì)線拉力FT＝3mg(1－cos θ)，其分力FTy＝FTcos θ＝3mgcos θ－3mgcos2θ，當(dāng)cos

10、 θ＝0.5，即θ＝60°時，臺秤的最小示數(shù)為Fmin＝Mg－FTy＝Mg－0.75mg，選項(xiàng)B錯誤；在a、b、c三個位置，小球均處于完全失重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)相同，選項(xiàng)C正確；人沒有運(yùn)動，不會有超重失重狀態(tài)，故D錯誤． 答案：AC [能力題組] 一、選擇題 9．(2019·河南鄭州質(zhì)檢)如圖所示，兩個用相同材料制成的靠摩擦轉(zhuǎn)動的輪A和B水平放置，兩輪半徑RA＝2RB.當(dāng)主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止在A輪邊緣上．若將小木塊放在B輪上，欲使小木塊相對B輪也靜止，則小木塊距B輪轉(zhuǎn)動軸的最大距離為(　　) A. B. C. D．RB 解析：由題

11、圖可知，當(dāng)主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，A、B兩輪邊緣上的線速度大小相同，由ω＝，得＝＝.由于小木塊恰能在A輪邊緣靜止，則由靜摩擦力提供的向心力達(dá)最大值μmg，故μmg＝mωA2RA①，設(shè)放在B輪上能使小木塊相對靜止的距B輪轉(zhuǎn)動軸的最大距離為r，則向心力由最大靜摩擦力提供，故μmg＝mωB2r②，因A、B材料相同，故小木塊與A、B間的動摩擦因數(shù)相同，①②式左邊相等，故mωA2RA＝mωB2r，得r＝()2RA＝()2RA＝＝，C正確． 答案：C 10．(2019·湖南懷化聯(lián)考)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的B點(diǎn)和A點(diǎn)，如圖所示，繩a與水平方向成θ角，繩b在水平方向且長為l，當(dāng)輕桿繞軸

12、AB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(yùn)動，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)繩的張力可能為零 B．a(chǎn)繩的張力隨角速度的增大而增大 C．當(dāng)角速度ω＞ 時，b繩將出現(xiàn)彈力 D．若b繩突然被剪斷，則a繩的彈力一定發(fā)生變化 解析：由于小球m的重力不為零，a繩的張力不可能為零，b繩的張力可能為零，選項(xiàng)A錯誤；由于a繩的張力在豎直方向的分力等于重力，所以a繩的張力隨角速度的增大不變，b繩的張力隨角速度的增大而增大，選項(xiàng)B錯誤；若b繩中的張力為零，設(shè)a繩中的張力為F，對小球m，F(xiàn)sin θ＝mg，F(xiàn)cos θ＝mω2l，聯(lián)立解得：ω＝，即當(dāng)角速度ω＞，b繩將出現(xiàn)彈力，選項(xiàng)C正確；

13、當(dāng)ω＝時，b繩突然被剪斷，a繩的彈力不發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯誤． 答案：C 11．(2019·湖南衡陽模擬)輕桿一端固定有質(zhì)量為m＝1 kg的小球，另一端安裝在水平軸上，轉(zhuǎn)軸到小球的距離為50 cm，轉(zhuǎn)軸固定在三角形的帶電動機(jī)(電動機(jī)沒畫出來)的支架上，在電動機(jī)作用下，輕桿在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示．若轉(zhuǎn)軸達(dá)到某一恒定轉(zhuǎn)速n時，在最高點(diǎn)，桿受到小球的壓力為2 N，重力加速度g取10 m/s2，則(　　) A．小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，小球需要的向心力為12 N B．小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，線速度v＝1 m/s C．小球運(yùn)動到圖示水平位置時，地面對支架的摩擦力為8 N D．把桿換成輕繩

14、，同樣轉(zhuǎn)速的情況下，小球仍能通過圖示的最高點(diǎn) 解析：小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，桿受到小球的壓力為2 N，由牛頓第三定律可知桿對小球的支持力FN＝2 N，在最高點(diǎn)，小球需要的向心力由重力和桿的支持力的合力提供，為 F＝mg－FN＝8 N，故A錯誤；在最高點(diǎn)，由F＝m得，v＝＝ m/s＝2 m/s，故B錯誤；小球運(yùn)動到圖示水平位置時，設(shè)桿對小球的拉力為FT，則有FT＝m＝F＝8 N，則小球?qū)U的拉力FT′＝FT＝8 N，據(jù)題意知支架處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知地面對支架的摩擦力Ff＝FT′＝8 N，故C正確；把桿換成輕繩，設(shè)小球通過最高點(diǎn)的最小速度為v0，由mg＝m得，v0＝＝ m/s＝ m/s>

15、v，所以在同樣轉(zhuǎn)速的情況下，小球不能通過圖示的最高點(diǎn)，故D錯誤． 答案：C 二、非選擇題 12．(2019·福建百校聯(lián)考)圖甲中表演的水流星是一項(xiàng)中國傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù)，在一根繩子上系著兩個裝滿水的桶，表演者把它甩動轉(zhuǎn)起來，猶如流星般，而水不會流出來．圖乙為水流星的簡化示意圖，在某次表演中，當(dāng)桶A在最高點(diǎn)時，桶B恰好在最低點(diǎn)，若演員僅控制住繩的中點(diǎn)O不動，而水桶A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))都恰好能通過最高點(diǎn)，已知繩長l＝1.6 m，兩水桶(含水)的質(zhì)量均為m＝0.5 kg，不計(jì)空氣阻力及繩重，g取10 m/s2. (1)求水桶在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度大??； (2)求圖示位置時，手對繩子的力

16、的大?。? 解析：(1)設(shè)最高點(diǎn)的速度為v1，最低點(diǎn)的速度為v2，水桶做圓周運(yùn)動的半徑R＝＝0.8 m 水桶恰通過最高點(diǎn)時繩上的拉力為零，有mg＝m 解得v1＝2 m/s 水桶從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)有mgl＋mv12＝mv22 解得v2＝2 m/s (2)繩OA對水桶A的拉力為零，對最低點(diǎn)的桶B受力分析可得FOB－mg＝m 解得FOB＝30 N 所以，手對繩子的力的大小為30 N 答案：(1)2 m/s　2 m/s　(2)30 N 13.(2019·遼寧五校高三聯(lián)考)如圖所示，AB是長為L＝1.2 m、傾角為53°的斜面，其上端與一段光滑的圓弧BC相切于B點(diǎn)．C是圓弧的最高點(diǎn)，

17、圓弧的半徑為R，A、C兩點(diǎn)與圓弧的圓心O在同一豎直線上．物體受到與斜面平行的恒力作用，從A點(diǎn)開始沿斜面向上運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時撤去該力，物體將沿圓弧運(yùn)動，通過C點(diǎn)后落回到水平地面上．已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，恒力F＝28 N，物體可看成質(zhì)點(diǎn)且m＝1 kg.重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求： (1)物體通過C點(diǎn)時對軌道的壓力大??；(結(jié)果保留一位小數(shù)) (2)物體在水平地面上的落點(diǎn)到A點(diǎn)的距離． 解析：(1)根據(jù)題圖，由幾何知識得，OA的高度H＝＝1.5 m 圓軌道半徑R＝＝0.9 m 物體從A到C的過程，由動能定理得 (F－μmgcos 53°)L－mg(H＋R)＝mv2 解得v＝2 m/s 物體在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得FN＋mg＝m 由牛頓第三定律得物體通過C點(diǎn)時對軌道的壓力大小FN′＝FN＝3.3 N (2)物體離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動 在豎直方向：H＋R＝gt2 在水平方向：x＝vt 解得x＝2.4 m. 答案：見解析 9