高考物理一轮复习专题圆周运动测含解析229.pdf

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1、第-1-页 专题 16 圆周运动测【总分值：110 分 时间：90 分钟】一、选择题本大题共 12 小题，每题 5 分，共 60 分。在每题给出的四个选项中.18 题只有一项符合题目要求；912 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。1如下图，粗糙水平圆盘上，质量相等的 A、B 两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，那么以下说法正确的选项是：AA、B 都有沿切线方向且向后滑动的趋势 BB 的向心力是 A 的向心力的 2 倍 C盘对 B 的摩擦力是 B 对 A 的摩擦力的 2 倍 D假设 B 先滑动，那么 A、B 间的动摩擦因数A小于盘及

2、B 间的动摩擦因数B【答案】C【名师点睛】此题是牛顿第二定律在圆周运动问题中的应用问题；解决此题的关键知道 A、B 两物体一起做匀速圆周运动，角速度大小相等，知道圆周运动的向心力来自静摩擦力，结合牛顿第二定律进展求解，此题难度中等.第-2-页 2如下图，一根细线下端拴一个金属小球 P，细线的上端固定在 金属块 Q 上，Q 放在带小孔小孔光滑的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动.现使小球在一个更高的水平面 上做匀速圆周运动，而金属块 Q 始终静止在桌面上的同一位置，那么改变高度后及原来相比拟，下面的判断中正确的选项是：【答案】B【解析】AB、设细线及竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为

3、T，细线的长度为 L【名师点睛】此题中一个物体静止，一个物体做匀速圆周运动，采用隔离法，分别根据平衡条件与牛顿第二定律研究，分析受力情况是关键。由向心力知识得出小球 P 运动的角速度、加速度及细线及竖直方向夹角的关系。3如下图，光滑斜面及水平面成 角，斜面上一根长为l=的轻杆，一端系住质量为的小球，另一端可绕O点在斜面内转动，先将轻杆拉至水平位置，然后给小球一沿着斜面并及轻杆垂直的初速度03/vm s，210/gm s，那么：A、此时小球的加速度大小为230/m s B、小球到达最高点时杆的弹力沿斜面向上 C、假设增大0v，小球到达最高点时杆子对小球的弹力一定增大 D、假设增大0v，小球到达最

4、高点时杆子对小球的弹力可能减小【答案】C 第-3-页 2sin30vFmgml 最高，如果初速度增大，那么最高点速度也增加，故拉力F一定增加，故 C 正确，D 错误。【名师点睛】此题重点是分析小球圆周运动的向心力来源，这个情形虽然不是在竖直平面内的圆周运动，但是其原理与竖直平面内的圆周运动一样，要利用运动的合成及分解的观点结合牛顿第二定律求解 4如下图，一小球通过不可伸长的轻绳悬于O点，现从最低点给小球一水平向左的初速度，使小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，当小球经过A点时，其速度为最高点速度的3倍，不计空气阻力，那么在A点轻绳及竖直方向的夹角 等于：A30 B45 C60 D90【答案】D【

5、解析】因为小球恰好通过最高点，即在最高点绳子的拉力为零，重力完全充当向心力，故有，从最低点到最高点过程中，只有重力做功，所以根据动能定理可得，从从 B 到 A 的过程，根据机械能守恒定律得：2211 1 cos22ABmvmgLmv（），因为3Avv，联立可得90，D 正确；第-4-页【名师点睛】小球恰好能在竖直平面内做圆周运动时，要最高点由重力提供向心力，由牛顿第二定律求出最高点的临界速度再由机械能守恒定律分别研究小球从 B 到最高点及从 B 到 A 的过程，联立可求得夹角 5如下图叠放在水平转台上可视为质点的小物体 A、B、C 能随转台一起以角速度 匀速转动，A、B、C 的质量分别为 3m

6、、2m、m，A及 B、B 及转台、C 及转台间的动摩擦因数都为，B、C 离转台中心的距离分别为 r、1.5r设最大静摩擦力等于滑动摩擦力以下说法中正确的选项是：AB 对 A 的摩擦力一定为 3mgBC 及转台间的摩擦力大于 A 及 B间的摩擦力 C转台的角速度一定满足：D转台的角速度一定满足：【答案】C 【名师点睛】此题是牛顿第二定律在圆周运动中的应用问题；此题关键是对A、AB 整体、C 受力分析，根据静摩擦力提供向心力以及最大静摩擦力等于滑动摩擦力列式分析是关键；此题是中等题，意在考察学生的综合分析能力。6如下图，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔小孔光滑

7、的水平桌面上，小球在某一水平面第-5-页 内做匀速圆周运动圆锥摆。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动图中P位置，两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，那么后一种情况及原来相比拟，下面的判断中正确的选项是：A细线所受的拉力变小 B小球P运动的角速度变小 CQ受到桌面的静摩擦力变大 DQ受到桌面的支持力变大【答案】C【名师点睛】此题考察了匀速圆周运动以及物体的平衡问题；在此题中一个物体静止，一个物体做匀速圆周运动，分别根据平衡条件与牛顿第二定律研究，分析受力情况是关键。7如下图，P为在水平传送带上被传送的小物体可视为质点，A为终极皮带轮，该皮带轮的半径为r，传送带及皮带轮间不会打滑，当

8、P可被水平抛出时，A轮每秒的转数最少是：A、B、gr C、rg D、【答案】A 第-6-页【解析】物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律与向心力，有：，根据线速度定义公式，有：2vnr，联立解得：，应选项 A 正确。【名师点睛】此题关键抓住临界条件，物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，然后根据牛顿第二定律列式求解即可。8如图甲所示，轻杆一端及一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开场计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。以下说法

9、中正确的选项是：At1时刻小球通过最高点，图乙中S1与S2的面积相等 Bt2时刻小球通过最高点，图乙中S1与S2的面积相等 Ct1时刻小球通过最高点，图乙中S1与S2的面积不相等 Dt2时刻小球通过最高点，图乙中S1与S2的面积不相等【答案】A【名师点睛】此题的关键是能读懂图乙，知道当在最低点水平速度最大，从最高点或者最低点再经过四分之一圆周时，水平分速度为零，最小。9如下图，质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A点与CBC以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b第-7-页 被烧断的同时轻杆停顿转动，假设绳a、b

10、的长分别为la、lb，且la22glb2 那么：A绳b烧断前，绳a的拉力等于mg，绳b的拉力等于m2lb B绳b烧断瞬间，绳a的拉力突然增大 C绳b烧断后，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动 D绳b烧断后，小球仍在水平面内做匀速圆周运动【答案】ABC【解析】绳b烧断前，在竖直方向：Ta=mg，即绳a的拉力等于mg，水平方向：Tb=m2lb，即绳b的拉力等于m2lb，选项 A 正确；绳b烧断瞬间，绳b烧断后，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动，在最低点，由牛顿第二定律可知，可知绳a的拉力突然增大，选项 BC正确；D 错误；应选 ABC.【名师点睛】此题考察了牛顿第二定律在圆周运动中的应用

11、问题；关键是弄懂题意；在细线剪断的瞬时，小球的线速度是不变的，但是由于半径发生变化，故角速度、向心加速度与向心力都将发生变化；此题难度不大.10 如下图，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为 m 的小球，另一端能绕光滑的水平轴 0 转动，让小球在竖直平面内绕轴 0 做半径为，的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为 v以下说法中正确的选项是：B.v=时，小球及细杆之间无弹力作用 第-8-页 c、v 大于时，小球及细杆之间的弹力随 v 增大而增大 D、v 小于时，小球及细杆之间的弹力随 v 减小而增大【答案】BCD【名师点睛】此题主要考察了向心力的来源。属于中等难度的问题。向心力的来源是分

12、析解决圆周运动的关键；竖直面内圆周运动最高点的临界问题要注意轻绳模型与轻杆模型的实质是最高点的向心力来源问题。11如下图，把戏滑冰双人自由滑比赛时的情形，男运发动以自己为转动轴拉着女运发动做匀速圆周运动，假设男运发动转速为30r/min，手臂及竖直方向夹角约为 60，女运发动质量是 50kg，她触地冰鞋的线速度为/s，那么以下说法正确的选项是：A、女运发动做圆周运动的加速度为/rad s B、女运发动触地冰鞋做圆周运动的半径约为 2m C、男运发动手臂拉力约是 850N D、男运发动手臂拉力约是 500N【答案】AC【名师点睛】关键是知道两运发动运动的角速度一样，然后根据转速的大小得出圆周运动

13、的角速度，根据拉力沿水平方向上的分力提供向心力。第-9-页 12如下图，两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO转动，两物块质量相等，杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等，开场时绳子处于自然长度绳子恰好伸直但无弹力，物块B到OO轴的距离为物块A到OO轴距离的两倍，现让该装置从静止开场转动，使转速逐渐增大，从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中，以下说法正确的选项是：AA、B 物块受到的静摩擦力都是一直增大 BA 受到的静摩擦力是先增大后减小，B 受到的静摩擦力一直增大 CA 受到的静摩擦力是先指向圆心后背离圆心，B 受到的静摩擦力

14、一直增大后保持不变 DA 受到的静摩擦力是先增大后减小又增大，B 受到的静摩擦力一直增大后保持不变【答案】CD【解析】因为两个物块是同轴转动，所以角速度相等，在绳子产生弹力之前，都是静摩擦力充当向心力，根据2mfmr解得，可得 B 物块到达最大静摩擦力时的角速度较小，所以角速度逐渐增大时，B物体先到达最大静摩擦力，之后 B 受到的绳子的拉力与摩擦力充当向心力，角速度增大，拉力增大，那么A物体的摩擦力减小，当拉力增大到一定程度，A物体所受的摩擦力减小到零后反向，角速度增大，A物体的摩擦力反向增大所以A所受的摩擦力先增大后减小，又增大，反向先指向圆心，然后背离圆心，B 物体的静摩擦力一直增大到达最

15、大静第-10-页 摩擦力后不变，故 CD 正确。【名师点睛】在转动过程中，两物体都需要向心力来维持，一开场是静摩擦力作为向心力，当摩擦力缺乏以做摩擦力时，绳子的拉力就会来做补充，速度再快，当这 2 个力的合力都缺乏以做向心力时，物体将会发生相对滑动，根据向心力公式进展讨论即可求解。二、非选择题本大题共 4 小题，第 13、14 题每题 10 分；第 15、16 题每题 15 分；共 50 分 13 10 分在一级方程式汽车大赛中，一辆赛车的总质量为 m，一个路段的水平转弯半径为 R，赛车转此弯时的速度为 v，赛车形状都设计得使其上下方空气有一压力差气动压力，从而增大了对地面的正压力正压力及摩擦

16、力的比值叫侧向附着系数，以表示要上述赛车转弯时不侧滑，那么需要多大的气压动力？【答案】【名师点睛】此题考察牛顿第二定律在圆周运动中的应用问题，是一道信息给予题，要读懂题意，知道侧向附着系数的含义，对于圆周运动，关键是确定向心力的来源，然后根据牛顿第二定律列的方程求解；此题立意较新颖，是一道很不错的题目.14 10 分如下图，在水平地面上固定一个倾角=45、高 H=4m的斜面在斜面上方固定放置一段由内壁光滑的圆管构成的轨道ABCD，圆周局部的半径 R=m，AB 及圆周相切于 B 点，长度为R，及水平方向的夹角=60，轨道末端竖直，圆周轨道最低点 C、轨道第-11-页 末端 D 及斜面顶端处于同一

17、高度现将一质量为，直径可忽略的小球从管口 A 处由静止释放，g 取 10m/s2 1求小球在 C 点时对轨道的压力；2假设小球及斜面碰撞不计能量损失后做平抛运动落到水平地面上，那么碰撞点距斜面左端的水平距离 x 多大时小球平抛运动的水平位移最大？水平位移最大是多少？斜面可左右移动进展调节【答案】17N26mms 2 8 分从A 到碰撞点，根据动能定理得：平抛过程：平抛水平位移：0 xsv t 代入数据整理得：4(2)(4)xsxx 可知：当x=1m 时平抛水平位移 Sx有最大值【名师点睛】此题主要考察了动能定理、向心力公式以及平抛运动根本公式得直接应用，解题时注意数学知识的应用，特别是从 A

18、到碰撞点，根据动能定理求出碰撞时的速度，由于没有能量损失，那么碰撞后做平抛运动的初速度即为碰撞时的速度，难度适中 15 15 分如下图，BC为半径R=的四分之一圆弧固定在水平地面上，AB为水平轨道，两轨道在B处相切连接。AB轨道上的滑块P通过不可伸长的轻绳及套在竖直光滑细杆的滑块Q连接。P、Q均可视为质点且圆弧轨道C点及竖直杆间距离足够远，开场时，P在A处，Q在及A同一水平面上的 E 处，且绳子刚好伸直处于水平，固定的小滑轮在D处，DE=，现把Q从静止释放，当下落h=时，P恰好到达第-12-页 圆弧轨道的B点，且刚好对B无压力，并且此时绳子突然断开，取g=10m/s2。求：1在P到达B处时，P

19、、Q的速度大小分别为多少结果可保存根式；2滑块P、Q落地的时间差。【答案】12 2/Pvm s；4/Qvm s 2绳子断后，P 做平抛运动 Q 做竖直下抛运动 Rh=vQt t=t1t2 由得t=0.3s 【名师点睛】此题考察曲线运动的知识，会根据运动的分解知 Q 的速度，即把 Q 的速度分解为沿绳子方向与垂直绳子方向的两个分速度，同时要熟悉平抛运动与竖直上抛运动的规律及处理问题的根本方法即可解答，属于中等题目。16 15 分 如下图，A、B 是水平传送带的两个端点，起初以smv/10的速度顺时针运转。今将一质量为 1kg 的小物块可视为质点无初速度地轻放在 A 处，同时传送带以20/1sma

20、 的加速度加速运转，物体与传送带间的动摩擦因素为 0.2，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道 CPN，其形状为半径 R=的圆环剪去了左上角 1350的圆弧，PN 为其竖直直径，C 点及 B 点的竖直距离为 R，物体在 B 点水平离开传送带后由 C 点恰好无碰撞落入轨道。取 g=10m/s2，求：第-13-页 1物块由 A 端运动到 B 端所经历的时间。2AC 间的水平距离 3小物块在 P 点对轨道的压力。【答案】13s2 370-102N 2从 B到 C 的水平距离 sBC=vBt3=2R=所以 A 到 C 的水平距离 sAC=s+sBC=3 对 CP 段由动能定理2202121)45cos1(CPmvmvmgR 对 P 点应牛顿第二定律：解得：N=70-102N【名师点睛】此题主要是牛顿第二定律的综合应用问题；解决此题的关键是抓住过程分析及各过程之间的联系，分过程依次解决，对于在传送到上的运动又要讨论各种情况，比拟复杂；对于圆周运动问题逐A B C P N R 4第-14-页 一分析向心力来源有一定难度。