（江苏专版）2019年高考物理总复习 课时作业十五 圆周运动及其应用.doc

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1、1课时作业课时作业 十五十五 圆周运动及其应用圆周运动及其应用第 1 课时 圆周运动 (限时：45 分钟) (班级_ 姓名_)1下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是( )A是线速度不变的运动B是角速度不变的运动C是角速度不断变化的运动D是相对圆心位移不变的运动 2如图所示为一皮带转动装置，右轮半径为r，a点在它的边缘上左轮半径为 2r，b 点在它的边缘上若在转动过程中，皮带不打滑，则a点与b点的向心加速度大小之比为( )第 2 题图A12 B21 C41 D14 3如图所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z124，从动轮的齿数z28，当主动 轮以角速度顺时针转动时，从动轮的运动情况是( )第

2、3 题图A顺时针转动，周期为2 3B逆时针转动，周期为2 3C顺时针转动，周期为6 D逆时针转动，周期为6 4汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周 长某国产轿车的车轮半径约为 30 cm，当该型号的轿车在高速公路上行驶时，速率计的指 针指在 120 km/h 上，可估算此时该车车轮的转速为( )A1 000 r/s B1 000 r/minC1 000 r/h D2 000 r/s 5(多选)如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为，A的质 量是 2 m，B和C的质量均为m，A、B离轴为R，C离轴为 2R.当圆台旋转时，则( )2第 5 题图

3、A若A、B、C均未滑动，则C的向心加速度最大B若A、B、C均未滑动，则B的摩擦力最小C当圆台转速增大时，B比A先滑动D圆台转速增大时，C比B先滑动6如图所示，从光滑的 圆弧槽的最高点滑下的小滑块，滑出槽口时速度方向为水平方1 4向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面为水平，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知 圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，则R1和R2应满足的关系是( )1 4第 6 题图AR1R2 BR1 CR1R2 DR1R2 2R2 27如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动(图中实线为其 运动轨迹)若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的

4、说法正确的是( )第 7 题图A若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc运动 8某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘A、B，A盘上固定一个信号发射装 置P，能持续沿半径向外发射红外线，P到圆心的距离为 28 cm.B盘上固定一个带窗口的红 外线信号接收装置Q，Q到圆心的距离为 16 cm.P、Q转动的线速度均为 4 m/s.当P、Q正 对时，P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口，如图所示，则Q每隔一定时间就能接收到红 外线信号，这个时间的最小值为( )3第 8 题图A

5、0.42 s B0.56 s C0.70 s D0.84 s 9如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r01.0 cm 的摩擦小 轮，小轮与自行车车轮的边缘接触当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机 提供动力自行车车轮的半径R135 cm，小齿轮的半径R24.0 cm，大齿轮的半径 R310.0 cm.求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比(假定摩擦小轮与自行车轮之间 无相对滑动)第 9 题图10如图所示，小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动，当它运动到图中 a点时，在圆形槽中心O点正上方h处，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平抛出，结 果恰好在a点与

6、A球相碰，求：第 11 题图(1)B球抛出时的水平初速度 (2)A球运动的线速度最小值 (3)试确定A球做匀速圆周运动的周期的可能值411如图甲所示，一长为L的轻绳一端固定于O点，另一端系一质量为m的小球在竖直 平面内做圆周运动，则： (1)小球在最高点的最小速度为多大？ (2)若让在绳拉着小球在倾角为的光滑斜面上做圆周运动，如图乙所示，则小球经过 最高点的最小速度为多大？甲 乙 第 11 题图5第 2 课时 圆周运动的实例分析 (限时：45 分钟) (班级_ 姓名_)1如图所示，用细线将一小球悬挂在匀速前进的车厢里，当车厢突然制动时( )第 1 题图A线的张力不变 B线的张力突然减小C线的张

7、力突然增大 D线的张力如何变化无法判断2一汽车通过拱形桥顶点时速度为 10 m/s，车对桥顶的压力为车重的 ，如果要使汽3 4车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为( )A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s 3(多选)空间站在围绕地球做匀速圆周运动，关于其中的宇航员，下列说法正确的是( )A宇航员仍受重力的作用B宇航员受力平衡C宇航员受重力等于所需的向心力D宇航员不受重力的作用 4质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋(如图所示)，做匀速圆周运动的半径 为R，重力加速度为g，则此时空气对飞机的作用力大小为( )第 4 题图Am Bmgv2 RCm Dmg2v4R2g2v

8、4R25如图所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转动， 使小球在竖直平面内运动设小球在最高点的速度为v，则( )第 5 题图Av的最小值为gLBv若增大，此时所需的向心力将减小C当v由逐渐增大时，杆对球的弹力也逐渐增大gL6D当v由逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小gL6下列各图为日常生活的一些物体做圆周运动的情形，其中，图甲表示汽车过凹形桥， 图乙表示汽车过拱形桥，图丙为汽车在水平路面上转弯，图丁为旋转着的脱水筒，下列说法 正确的是( )甲 乙 丙 丁 第 6 题图A汽车过凹形桥底部时处于超重状态B汽车过拱形桥顶部时处于超重状态C汽车转弯速率越大，越不容易侧翻D衣物

9、越靠近脱水筒中心，脱水效果越好 7(多选)如图所示，木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动，则 下列说法中正确的是( )第 7 题图A从水平位置a到最高点b的过程中A的向心加速度越来越大B从水平位置a到最高点b的过程中B对A的摩擦力越来越小C在a处时A对B的压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值D在过圆心的水平线以下A对B的压力一定大于A的重力 8如图，杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯 子经过最高点时，里面的水也不会流出来，这是因为( )第 8 题图A水处于失重状态，不受重力的作用B水受的合力为零C水受的合力提供向心力，使水做圆周运动D杯子特

10、殊，杯底对水有吸引力9某高速公路的一个出口路段如图所示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减 速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变)，再匀速率通过水平圆弧路段至C点， 最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下已知轿车在A点的速度v072 km/h，AB长 L1150 m；BC为四分之一水平圆弧段，限速(允许通过的最大速度)v36 km/h，轮胎与BC7段路面间的动摩擦因数0.5，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段为平直路段， 长为L250 m，重力加速度g取 10 m/s2.第 9 题图 (1)若轿车到达B点速度刚好为v36 km/h，求轿车在AB下坡段加速度的大小； (2)为保

11、证行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R的最小值； (3)轿车从A点到D点全程的最短时间10如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台 转轴与过陶罐球心O的对称轴OO重合转台以一定角速度匀速转动一质量为m的小 物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连 线与OO之间的夹角为 60.重力加速度大小为g. (1)若0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求0； (2)(1k)0，且 0k1，求小物块受到的摩擦力大小和方向第 10 题图 811如图所示，长为L的轻杆，两端各连接一个质量都是m的小球，使它们以轻杆中点为轴在竖直平面内做匀

12、速圆周运动，周期T2，求它们通过竖直位置时杆分别对上下L g两球的作用力，并说明是拉力还是支持力第 11 题图 课时作业(十五) 圆周运 动及其应用第 1 课时 圆周运动 1B 【解析】 匀速圆周运动，角速度保持不变，线速度大小保持不变，方向时刻 变化，A、C 错误，B 正确；相对圆心的位移大小不变，方向时刻变化，D 错误 2A 【解析】 有传送带传送的两个轮子边缘上的点线速度相等，所以vavb，由公式a得，ra2rb，则aaab12，故选 A.v2 r3B 【解析】 主动轮顺时针转动，从动轮逆时针转动，两轮边缘的线速度相等，由齿数关系知主动轮转一周时，从动轮转三周，故T从，B 正确2 34B

13、 【解析】 由题意得v120 km/hm/s，r0.3 m，又v2nr，120 3.6得n18 r/s1 000 r/min.v 2r5ABD 【解析】 三个物体都做匀速圆周运动，由合力提供向心力对任意一个受 力分析，如图第 5 题图支持力与重力平衡，F合fF向 由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度相等， 根据题意，rc2ra2rb2R 由向心力公式F向m2r，得三物体的向心力分别为： Fa2m2R Fbm2R Fc2m2R 三个物体的角速度相等，由向心加速度a2r，知C的半径最大，所以C的向心加 速度最大，故 A 正确；对任意一物体，由于摩擦力提供向心力，有fm2r，由上面的向 心力表达式

14、可知，B需要的向心力最小，故B受到的摩擦力最小故 B 正确当变大时， 所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动当转速增加时，A、C所 需向心力同步增加，且保持相等B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力与B所需的 向心力保持 21 关系由于B和C受到的最大静摩擦力始终相等，都比A小，所以C先滑 动，A和B后同时滑动，故 C 错误，D 正确故选 ABD. 6D 【解析】 小物块滑出槽口后不沿球面下滑而做平抛运动，槽口处的速度v，由机械能守恒得v，故满足的条件R1，D 正确gR22gR1R2 27A 【解析】 若拉力突然消失，则小球沿着P点处的切线做匀速直线运动，选项 A 正确；若

15、拉力突然变小，则小球做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，故小球做 曲线运动，选项 BD 错误；若拉力突然变大，则小球做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运 动，选项 C 错误8B 【解析】 P的周期TP0.14 sQ的周期TQ0.08 s因为2rp v2rQ v经历的时间必须等于它们周期的整数倍，根据数学知识，0.14 和 0.08 的最小公倍数为 0.56 s，所以经历的时间最小为 0.56 s故 B 正确，A、C、D 错误 92175 【解析】 共轴转动，角速度相等，故小齿轮和车轮角速度相等 12；靠摩擦传动以及靠链条传动，线速度大小相等，故大齿轮和小齿轮边缘点线速 度相等，车轮与摩擦小轮

16、边缘点线速度也相等；设大齿轮的转速n1，则大齿轮边缘点线速 度为 2R3n1，大齿轮和小齿轮边缘点线速度相等，故小齿轮边缘点线速度也为 2R3n1，车轮线速度为：R1，车轮与摩擦小轮边缘点线速度相等，故摩擦小轮边缘点线速2R3n1 R2度为R1；故n1n2n12175.2R3n1 R22R3n1 R2R12r010(1)R (2)2Rg 2hg 2h(3) (n1，2，3，)1 n2h g【解析】 (1)小球B做平抛运动，其在水平方向上做匀速直线运动，则Rv0t. 在竖直方向上做自由落体运动，则hgt2.1 2由得v0 R.R tg 2h(2)A球的线速度取最小值时，A球刚好转过一圈的同时，B

17、球落到a点与A球相碰， 则A球做圆周运动的周期正好等于B球的飞行时间，即T，2h g所以vA2R.2R tg 2h(3)能在a点相碰，则A球在平抛的B球飞行时间内又回到a点即平抛运动的时间等 于A球周期的整数倍，所以tnT，T(n1，2，3，)2h g1 n2h g11(1) (2)gLgLsin【解析】 (1)在最高点，当重力完全充当向心力时，小球的速度最小，mgm得v2 Lv.gL(2)在最高点，当重力的下滑分力完全充当向心力时，小球的速度最小，mgsinm得v.v2 LgLsin第 2 课时 圆周运动的实例分析 1C 【解析】 原来匀速运动时，求处于平衡状态，绳子对球的拉力与球受到的重

18、力是一对平衡力，F拉G当车厢突然制动时，球由于惯性继续保持原来的速度运动，但由 于绳子的作用做圆周运动，绳子对球竖直向上的拉力和球受到的重力的合力提供它做圆周运动所需要的向心力F拉Gm所以F拉G，绳的拉力突然变大，故 C 正确，ABD 错v2 r误故选 C.2B 【解析】 当FNG时，因为GFNm，所以Gm，当FN0 时，Gm3 4v2 r1 4v2 r，所以v2v20 m/s.v2 r3AC 【解析】 因为空间站在围绕地球做匀速圆周运动需要向心力，所受重力充当 向心力；故选 AC. 4C 【解析】 飞机在盘旋时在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和空气的作用力两个力的作用，合力提供向心力Fnm

19、.飞机运动情况和受力情况示意图如图所示，根v2 R据平行四边形定则得：Fm，C 正确故选 C.g2v4R25C 【解析】 由于杆能支撑小球，因此v的极小值为零故 A 错误根据向心力公式FNm知，速度逐渐增大，向心力也逐渐增大故 B 错误当v时，杆对球没v2 rgL有作用力，v由逐渐增大，杆对球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得：Fmgm，gLv2 L可见，v增大，F增大故 C 正确v由逐渐减小时，杆对球有向上的支持力，gL有mgFm，速度减小，则杆子的弹力增大故 D 错误故选 C.v2 L6A 【解析】 对汽车进行受力分析，受到重力G、牵引力F、路面的支持力N和阻力f.因为物体做匀速圆周运动，合

20、力提供向心力，汽车过凹形桥底部时，Nmg，则mv2 r得，Nmg所以汽车处于超重状态，故 A 正确；汽车过拱形桥顶部时mgN，Nmg，mv2 r汽车处于失重状态，故 B 错误；汽车转弯速度越大，需要的向心力F越大，越容易侧mv2 r翻故 C 错误；衣物越靠近脱水桶中心，F越小，脱水效果越不好，故 D 错误故选mv2 rA. 7BCD 【解析】 由于木块A在竖直平面内做匀速圆周运动，A的向心加速度大小 不变，A 错误；从水平位置a到最高点b的过程中，A的向心加速度沿水平方向的分量逐渐 减小，即此过程B对A的摩擦力越来越小，B 正确；在a处时A的向心加速度水平向左， 竖直方向上A处于平衡，A对B的

21、压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值，C 正确； 在过圆心的水平线以下有向上的加速度的分量，此时A处于超重状态，A对B的压力大于 A的重力，D 正确 8C 【解析】 A当杯子经过最高点时，里面的水处于失重状态，但失重时物体的 重力并未变化，故 A 错误；B.当杯子经过最高点时，水受重力和向下的支持力，合力提供 向心力，不为零，故 B 错误；C.水做圆周运动，经过最高点时，水受重力和向下的支持力， 合力提供向心力，故 C 正确；D.杯底对水只有向下的弹力，无吸引力，故 D 错误；故选 C. 9(1)1 m/s2 (2)20 m (3)23.14 s 【解析】 (1)v072 km/h20

22、m/s，AB长 L1150 m，v36 km/h10 m/s，对AB段匀减速直线运动有v2v2aL1，代入数据2 0解得a1 m/s2.(2)汽车在BC段做圆周运动，静摩擦力提供向心力，有Ffm，为了确保安全，则v2 R须满足Ffmg，解得R20 m，即Rmin20 m. (3)设AB段时间为t1，BC段时间为t2，CD段时间为t3，全程所用最短时间为t.L1t1，而 Rvt2，v0v 21 2L2t3，tt1t2t3，解得t23.14 s.v 210(1) (2)当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向下，大小为f2g Rmg.当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，大小为f3k（2k）2m

23、g 【解析】 (1)当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有：3k（2k）2mgtanmRsin，解得0.2 02g R(2)当(1k)0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，摩擦力方向沿罐壁切 线向下， 根据牛顿第二定律得，fcos60Ncos30mRsin602 fsin60mgNsin30联立两式解得：fmg3k（2k）2当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上， 根据牛顿第二定律得，Ncos30fcos60mRsin602. mgNsin30fsin60联立两式解得fmg.3k（2k）211最低点：mg，拉力 最高点：mg，支持力3 21 2【解析】 对小球受力分析，得在最低点处F1mgm()2 ，2 TL 2所以F1mg，方向向上，为拉力3 2在最高点处，设球受杆拉力为F2，F2mgm()2 .2 TL 2所以 F2 mg，故知 F2方向向上，为支持力12