2021年高考物理 圆周运动及其应用练习.doc

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1、2011年高考物理 圆周运动及其应用练习一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1如图所示，一个匀速转动的半径为r的水平圆盘上放着两个小木块M和N，木块M放在圆盘的边缘处，木块N放在离圆心r的地方，它们都随圆盘一起运动比较两木块的线速度和角速度，下列说法中正确的是()A两木块的线速度相等B两木块的角速度相等CM的线速度是N的线速度的两倍DM的角速度是N的角速度的两倍【解析】M、N都随盘一起运动，其角速度相等，D不正确由vr可知vM3vN，则A、C错误【答案】B2在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路

2、面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是()A是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的C是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的D由公式Fm2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道【解析】赛车在水平面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的由Fm知，当v较大时，赛车需要的向心力也较大，当摩擦力不足以提供其所需的向心力时，赛车将冲出跑道【答案】C3(2009北京西城区抽样)在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比

3、右侧的路面低一些汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于()A.B.C.D.【解析】考查向心力公式汽车做匀速圆周运动，向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向mgtan，根据牛顿第二定律：F向m，tan，解得汽车转弯时的车速v，B对【答案】B4如图所示，OO为竖直轴，MN为固定在OO上的水平光滑杆，有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上，AC和BC为抗拉能力相同的两根细线，C端固定在转轴OO上当绳拉

4、直时，A、B两球转动半径之比恒为21，当转轴的角速度逐渐增大时 ()AAC先断 BBC先断C两线同时断 D不能确定哪段线先断【解析】A受重力、支持力、拉力FA三个力作用，拉力的分力提供向心力得：水平方向：FAcosmrA2，同理，对B：FBcosmrB2，由几何关系，可知cos，cos，所以.由于ACBC，所以FAFB，即绳AC先断【答案】A5用一根细绳，一端系住一个质量为m的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h处，绳长l大于h，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动若使小球不离开桌面，其转轴的转速最大值是 ()A. B C. D2 【解析】转速最大时，小球对桌面刚好无压力，则F向mgtanml

5、sin2，即，其中cos，所以n ，故选A.【答案】A6如图所示，天车下吊着两个质量都是m的工件A和B，系A的吊绳较短，系B的吊绳较长若天车运动到P处突然停止，则两吊绳所受的拉力FA和FB的大小关系是()AFAFB BFAmg【解析】天车运动到P处突然停止后，A、B各以天车上的悬点为圆心做圆周运动，线速度相同而半径不同，由Fmgm，得：Fmgmm相等，v相等，而LAFB，A选项正确【答案】A7(2010湖北部分重点中学联考)如图所示，质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，要使在最高点

6、时盒子与小球之间恰好无作用力，则 ()A该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2B该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2C盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mgD盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg【解析】要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则有mg，解得该盒子做匀速圆周运动的速度v，该盒子做匀速圆周运动的周期为T2.选项A错误，B正确；在最低点时，盒子与小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力，由Fmg，解得F2mg，选项C、D错误【答案】B8有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动如图所

7、示，图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h.下列说法中正确的是()Ah越高，摩托车做圆周运动的周期将越大Bh越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大Ch越高，摩托车对侧壁的压力将越大Dh越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大【解析】以车为研究对象受力分析如图所示，则有FNsinmg，FNcosmmR()2，因与h无关，故压力FN不变，向心力不变，h越高，R越大，则T变大，v变大【答案】AD9甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演，如图所示已知m甲80kg，m乙40kg，两人相距0.9m，弹簧测力计的示数为96N，下列判断中正确的是()A两人的线速度相同，约为40

8、m/sB两人的角速度相同，为2rad/sC两人的运动半径相同，都是0.45mD两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m【解析】两人的角速度相同，旋转半径满足：r甲：r乙m乙：m甲1：2，r甲r乙0.9m，则r甲0.3m，r乙0.6m.两人角速度相同，则v甲：v乙1：2.由Fm甲2r甲可得2rad/s.【答案】BD10如图所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为，则杆的上端受到球对其作用力的大小为()Am2RBmCmD不能确定【解析】对小球进行受力分析，小球受到两个作用力，即重力和杆对小球的作用

9、力，两个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，可得C正确【答案】C二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11测定气体分子速率的部分装置如图所示，放在高真空容器中，A、B是两个圆盘，绕一根共同轴以相同的转速n25r/s匀速转动两盘相距L20cm，盘上各开一很窄的细缝，两盘细缝之间成6的夹角，已知气体分子恰能垂直通过两个圆盘的细缝，求气体分子的最大速率【解析】设某个气体分子通过两圆的时间为t，在时间t内圆盘转过的角度/302k，(k0,1,2,3，)，气体分子的最大速率对应着k

10、0.由L/vm/，又2n，联立解出vm300m/s.【答案】300m/s12(2009高考广东卷)如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上有一质量为m的小物块求：(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；(2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度【解析】 (1)如图，当圆锥筒静止时，物块受到重力、摩擦力f和支持力N.由题意可知fmgsinmg Nmgcosmg(2)物块受到重力和支持力的作用，设圆筒和物块匀速转动的角速度为竖直方向Ncosmg 水平方向

11、Nsinm2r联立，得其中tan，r13如图所示，在倾角为的光滑斜面上，有一长为l的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，已知O点到斜面底边的距离sOCL，求：(1)小球通过最高点A时的速度vA；(2)小球通过最低点B时，细线对小球的拉力；(3)小球运动到A点或B点时细线断裂，小球滑落到斜面底边时到C点的距离若相等，则l和L应满足什么关系？【解析】(1)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，当小球通过A点时细线的拉力为零，根据圆周运动和牛顿第二定律有：mgsinm解得：vA(2)小球从A点运动到B点，根据机械能守恒定律有：mvmg2lsinmv解得：vB小球在B点时根据圆周运动和牛顿第二定律有：Tmgsinm解得：T6mgsin(3)小球运动到A点或B点时细线断裂，小球在平行底边方向上做匀速运动，在垂直底边方向上做初速度为零、加速度agsin的匀加速运动(类平抛运动)细线在A点断裂：Llat，sAvAtA细线在B点断裂：Llat，sBvBtB又sAsB联立解得：Ll5