2019高考物理二輪復(fù)習(xí)小題狂做專(zhuān)練(打包31套).zip
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9 圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
一、單選題
1.【安徽省皖中名校聯(lián)盟2019屆高三10月聯(lián)考物理試題】如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的一點(diǎn),左側(cè)是一輪軸,大輪的半徑為4r,小輪的半徑為2r,b點(diǎn)在小輪上,到小輪中心的距離為r,c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動(dòng)過(guò)程中,皮帶不打滑,則下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的線速度大小之比為1:2
B.a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等
C.a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等
D.a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小之比為1:1
2.【浙江省嘉興市2019屆高三普通高校招生選考科目教學(xué)測(cè)試物理試題】如圖所示,餐桌上的水平玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上的物品相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)靜止,則( )
A.物品所受摩擦力與其運(yùn)動(dòng)方向相反
B.越靠近圓心的物品摩擦力越小
C.越靠近圓心的物品角速度越小
D.越靠近圓心的物品加速度越小
3.【甘肅省臨夏中學(xué)2017-2018學(xué)年高考模擬】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(dòng),有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和小球B緊貼圓錐筒內(nèi)壁分別在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.A球的線速度必定小于B球的線速度
B.A球的角速度必定大于B球的角速度
C.A球運(yùn)動(dòng)的周期必定大于B球的周期
D.A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?
4.【安徽省2019屆高三10月份聯(lián)考物理】如圖所示,質(zhì)量為m的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))在豎直放置的半徑為R的固定光滑圓環(huán)軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng),若小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為v0=2gR,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.小球在最高點(diǎn)時(shí)只受到重力作用
B.小球繞圓環(huán)一周的時(shí)間等于2πRv0
C.小球在最高點(diǎn)對(duì)圓環(huán)的壓力大小為2mg
D.小球經(jīng)過(guò)任一直徑兩端位置時(shí)的動(dòng)能之和是一個(gè)恒定值
5.【甘肅省師范大學(xué)附屬中學(xué)2018-2019學(xué)年高三上學(xué)期期中考試】假設(shè)人類(lèi)登上火星后,在火星上進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):在固定的半徑為r的豎直光滑圓軌道內(nèi)部,一小球恰好能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,如圖所示。若已知火星的半徑為R,引力常量為G,則火星的質(zhì)量為( )
A.v2R3Gr2 B.5v2R2Gr C.v2R2Gr D.5v2R3Gr2
二、多選題
6.【江西省紅色七校2019屆高三第一次聯(lián)考物理試題】如圖所示,一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端各系一個(gè)小球a和b,跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿C和D上,質(zhì)量為ma的a球置于地面上,質(zhì)量為mb的b球從水平位置靜止釋放。當(dāng)b球擺過(guò)的角度為90°時(shí),a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱悖铝薪Y(jié)論正確的是( )
A.ma:mb=3:1
B.ma:mb=2:1
C.若只將細(xì)桿D水平向左移動(dòng)少許,則當(dāng)b球擺過(guò)的角度為小于90°的某值時(shí),a球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?
D.若只將細(xì)桿D水平向左移動(dòng)少許,則當(dāng)b球擺過(guò)的角度仍為90°時(shí),a球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?
7.【甘肅省武威第一中學(xué)2019屆高三10月月考物理試題】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(diǎn)時(shí)的速度大小為υ,如圖所示,若物體與球殼之間的摩擦因數(shù)為μ,則物體在最低點(diǎn)時(shí)的( ?。?
A.向心加速度為v2r
B.向心力為m(g+v2r)
C.對(duì)球殼的壓力為mv2r
D.受到的摩擦力為μm(g+v2r)
8.【遼寧省大連市2017-2018學(xué)年高考模擬】如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐形筒固定不動(dòng),有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球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(dòng),則以下說(shuō)法中正確的是( )
A.A球的線速度必定大于B球的線速度
B.A球的角速度必定小于B球的角速度
C.A球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期
D.A球?qū)ν脖诘膲毫Φ扔贐球?qū)ν脖诘膲毫?
三、解答題
9.【河北省邢臺(tái)市2017-2018學(xué)年高考模擬】如圖所示,半徑r=0.5m的飛輪繞中心軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng),軸與飛輪平面垂直?,F(xiàn)在飛輪的邊緣打進(jìn)-一個(gè)質(zhì)量m=0.01kg的螺絲釘P(視為質(zhì)點(diǎn)),讓飛輪以n=20r/s的轉(zhuǎn)速做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(取π2=10)
(1)求螺絲釘P所需的向心力大小F;
(2)若不轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪,至少要用1250N的力才能把螺絲釘P拔出,求為使螺絲釘P不被甩出,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大角速度ωm。
10.【山西省呂梁市2017-2018高考調(diào)研】如圖所示,豎直平面內(nèi)的一半徑R=0.50m的光滑圓弧槽BCD,B點(diǎn)與圓心O等高,一水平面與圓弧槽相接于D點(diǎn)。質(zhì)量m=0.10kg的小球從B點(diǎn)正上方H=0.95m高處的A點(diǎn)自由下落,由B點(diǎn)進(jìn)入圓弧槽軌道,從D點(diǎn)飛出后落在水平面上的Q點(diǎn),DQ間的距離s=2.4m,球從D點(diǎn)飛出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)水平面上升的最大高度h=0.80m,取g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力,求:
(1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)它的支持力大小N;
(2)小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)P的速度大小vP;
(3)D點(diǎn)與圓心O的高度差hOD。
答案與解析
一、單選題
1.【解析】a、c兩點(diǎn)靠傳送帶傳動(dòng),線速度大小相等,d、c兩點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度相等,根據(jù)v=rω知,d的線速度等于c的線速度的2倍,所以d的線速度等于a的線速度的2倍,故A正確; b、c兩點(diǎn)的角速度相等,a、c兩點(diǎn)的線速度相等,根據(jù)v=rω知,因?yàn)閍、c的半徑不等,則a、c的角速度不等,所以a、b兩點(diǎn)的角速度不等。故B錯(cuò)誤,C正確。因vd=2va,根據(jù)a=v2/r知,a、d的加速度之比為1:1,故D正確。此題選擇不正確的選項(xiàng),故選B。
【答案】B
2.【解析】A項(xiàng):由于物品有向外甩的趨勢(shì),所以物品所受的摩擦力指向圓心提供向心力,故A錯(cuò)誤;
B項(xiàng):由摩擦力提供向心力可知,f=mω2r,由物品的質(zhì)量大小不知道,所以無(wú)關(guān)確定摩擦力大小,故B錯(cuò)誤; C項(xiàng):同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體角速度相同,故C錯(cuò)誤; D項(xiàng):由公式a=ω2r可知,越靠近圓心的物品加速度越小,故D正確。
【答案】D
3.【解析】小球受重力和支持力,靠重力和支持力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,受力分析如圖:
D、兩球所受的重力大小相等,支持力方向相同,根據(jù)力的合成,知兩支持力大小、合力大小相等,故D錯(cuò)誤.
A、根據(jù)F合=mv2r,合力、質(zhì)量相等,得r越大線速度大,所以球A的線速度大于球B的線速度,故A錯(cuò)誤.
B、F合=mω2r合力、質(zhì)量相等,r越大角速度越小,A球的角速度小于B球的角速度。故B錯(cuò)誤.
C、F合=m4π2T2r,合力、質(zhì)量相等,r越大,周期越大,A周期大于B周期。故C正確。故選C。
【答案】C
4.【解析】AC. 根據(jù)牛頓第二定律有:mg+N=mv02R,解得N=mg.故小球在最高點(diǎn)受到圓環(huán)的壓力,壓力大小為mg,故A錯(cuò)誤,C錯(cuò)誤; B. 小球做的運(yùn)動(dòng)不是勻速圓周運(yùn)動(dòng),繞圓環(huán)一周的時(shí)間不等于2πRv0。故B錯(cuò)誤;
D.小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒,在某一運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中小球的重力勢(shì)能減小多少,則經(jīng)過(guò)關(guān)于圓心對(duì)稱(chēng)的位置重力勢(shì)能就增加多少。所以小球經(jīng)過(guò)任一直徑兩端位置時(shí)的動(dòng)能之和是一個(gè)恒定值。故D正確。故選:D。
【答案】D
5.【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m,火星的質(zhì)量為M,因小球在最高點(diǎn)恰好完成圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)最高點(diǎn)時(shí)小球速度為v,由牛頓第二定律得:mg=mv2r,解得:g=v2r,對(duì)于任一月球表面的物體m',萬(wàn)有引力等于其重力,即:m'g=GMm'R2,則有:M=v2R2Gr,故選C。
【答案】C
二、多選題
6.【解析】由于b球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,則有:mbgl=12mbv2,當(dāng)b球擺過(guò)的角度為90°時(shí),根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和向心力公式得:T-mbg=mbv2l;聯(lián)立解得:T=3mbg;據(jù)題a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱悖f(shuō)明此時(shí)繩子張力為:T=mag,解得:ma:mb=3:1,故A正確,B錯(cuò)誤。由上述求解過(guò)程可以看出 T=3mbg,細(xì)繩的拉力T與球到懸點(diǎn)的距離無(wú)關(guān),只要b球擺到最低點(diǎn),細(xì)繩的拉力都是3mbg,a球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?。a球不會(huì)被拉離地面。故C錯(cuò)誤,D正確。故選AD。
【答案】AD
7.【解析】物體滑到半球形金屬球殼最低點(diǎn)時(shí),速度大小為v,半徑為R,向心加速度為an=v2r,故A正確。根據(jù)牛頓第二定律得知,物體在最低點(diǎn)時(shí)的向心力Fn=man=mv2r,故B錯(cuò)誤。根據(jù)牛頓第二定律得N-mg=mv2r,得到金屬球殼對(duì)小球的支持力N=m(g+v2r),由牛頓第三定律可知,小球?qū)饘偾驓さ膲毫Υ笮′=m(g+v2r),故C錯(cuò)誤。物體在最低點(diǎn)時(shí),受到的摩擦力為f=μN(yùn)=μm(g+v2r),故D正確。故選AD。
【答案】AD
8.【解析】對(duì)小球受力分析,小球受到重力和支持力,它們的合力提供向心力,如圖
根據(jù)牛頓第二定律,有:F=mgtanθ=mv2r;解得v=grtanθ。由于A球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大,A線速度較大,故A正確;根據(jù)ω=vr=gtanθr可知,A球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大,則A的角速度較小。故B正確。周期T=2πω=2πrgtanθ ,因?yàn)锳的半徑較大,則周期較大。故C錯(cuò)誤。由上分析可知,筒對(duì)小球的支持力N=mgcosθ,與軌道半徑無(wú)關(guān),則由牛頓第三定律得知,小球?qū)ν驳膲毫σ才c半徑無(wú)關(guān),即有球A對(duì)筒壁的壓力等于球B對(duì)筒壁的壓力。故D錯(cuò)誤。故選AB。
【答案】AB
三、解答題
9.【解析】(1)由向心力公式有:F=mω2r
又ω=2πn
解得:F=80N
(2)由題可知,當(dāng)螺絲釘P所需要的向心力大于F'=1250N就會(huì)被甩出,由向心力公式有:
F'=mωm2r代入數(shù)據(jù)解得:ωm=500rad/s
10.【解析】(1)設(shè)經(jīng)過(guò)C點(diǎn)速度為v1,由機(jī)械能守恒有mg(H+R)=12mv12
由牛頓第二定律有N-mg=mv12R代入數(shù)據(jù)解得N=6.8N
(2)P點(diǎn)時(shí)速度為vP,P到Q做平拋運(yùn)動(dòng)有
h=12gt2,s2=vpt
代入數(shù)據(jù)解得vP=3.0m/s
(3)由機(jī)械能守恒定律有12mvP2+mgh=mg(H+hOD)
代入數(shù)據(jù)解得hOD=0.30m
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