高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 3 圆周运动课时作业 新人教版

为深入贯彻落实党的十九大精神和习近平总书记的重要指示精神，保障人民安居乐业、社会安定有序、国家长治久安、进一步巩固党的执政基础，束城镇深入贯彻全市扫黑除恶会议精神，强化措施，深入扎实开展扫黑除恶专项斗争圆周运动一、选择题(16题只有一个选项符合题目要求，710题有多个选项符合题目要求)1.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067 km，共有23个弯道，如图所示，赛车在水平路面上转弯时，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：赛车在水平路面上转弯时，它需要的向心力由赛车与地面间的摩擦力提供，由F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，故选项C正确，A、B、D错误答案：C2.如图所示是某地新建造的摩天轮假设摩天轮半径为R，每个轿厢质量(包括轿厢内的人)相等且为m，尺寸远小于摩天轮半径，摩天轮以角速度匀速转动，则下列说法正确的是()A转动到竖直面最高点的轿厢可能处于超重状态B转动到竖直面最低点的轿厢可能处于失重状态C所有轿厢所受的合外力都等于mR2D在转动过程中，每个轿厢的机械能都不变解析：摩天轮以角速度匀速转动，转动到竖直面最高点的轿厢的加速度一定向下，处于失重状态，选项A错误转动到竖直面最低点的轿厢加速度方向向上，一定处于超重状态，不可能处于失重状态，选项B错误摩天轮以角速度匀速转动，根据向心力公式，所有轿厢所受的合外力都等于mR2，选项C正确在转动过程中，每个轿厢的速度大小不变，动能不变，机械能做周期性变化，选项D错误答案：C3.如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则()A绳的张力可能为零B桶对物块的弹力不可能为零C随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变D随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大解析：当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，因此绳的张力为一定值，且不可能为零，A、D项错误，C项正确；当绳的水平分力提供向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，B项错误答案：C4.如图所示，转动轴垂直于光滑平面，交点O的上方h处固定细绳的一端，细绳的另一端拴接一质量为m的小球B，绳长ABlh，小球可随转动轴转动并在光滑水平面上做匀速圆周运动要使球不离开水平面，转动轴的转速的最大值是()A. BC. D2 解析：对小球，受力分析如图所示，在水平方向有FTsinm2R42mn2R，在竖直方向有FTcosFNmg，且Rhtan，当球即将离开水平面时，FN0，转速n有最大值，联立解得n ，则A正确答案：A5(2017资阳诊断)如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动，两轮的半径Rr21.当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为1，木块的向心加速度为a1，若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为2，木块的向心加速度为a2，则()A. B.C. D.解析：根据题述，a1r，ma1mg；联立解得gr.小木块放在P轮边缘也恰能静止，g2R22r.由R2r联立解得，选项A、B错误；mamg，所以，选项C正确，D错误答案：C6.在同一水平面内有两个围绕各自固定轴匀速转动的圆盘A、B，转动方向如图所示，在A盘上距圆心48 cm处固定一个小球P，在B盘上距离圆心16 cm处固定一个小球Q.已知P、Q转动的线速度大小都为4 m/s.当P、Q相距最近时开始计时，则每隔一定时间两球相距最远，这个时间的最小值应为()A0.08 s B0.12 sC0.24 s D0.48 s解析：欲让P、Q相距最远，则P、Q同时运动到各自所在位置的圆周直径的另一端，由线速度和角速度公式可得：t2n，t(2n1)0.12，(n0,1,2,3，)和t2k，可得：t(2k1)0.04，(k0,1,2,3，)；当n0，k1时，tt0.12 s为最小值，选项B正确答案：B7(2017河南八市质检)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()Aa绳的张力不可能为零Ba绳的张力随角速度的增大而增大C当角速度时，b绳将出现弹力D若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化解析：对小球受力分析可得a绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力，解得FTa，为定值，A正确，B错误当FTacosm2l即时，b绳的弹力为零，若角速度大于该值，则b绳将出现弹力，C正确由于绳b可能没有弹力，故绳b突然被剪断，则a绳的弹力可能不变，D错误答案：AC8.如图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB，高度为.轨道底端水平并与半球顶端相切，质量为m的小球从A点由静止滑下，最后落在水平面上的C点重力加速度为g，则()AO、C之间的距离为2RB小球将从B点开始做平抛运动到达C点C小球运动到C点时的速率为D小球将沿半球表面做一段圆周运动后抛至C点解析：从A到B的过程中，根据机械能守恒可得：mgRmv2，解得：v，在B点，当重力恰好提供向心力时，由mgm，解得：vB，所以当小球到达B点时，重力恰好提供向心力，所以小球将从B点开始做平抛运动到达C，B正确、D错误；根据平抛运动的规律，水平方向上xvt，竖直方向上Rgt2，解得：xR，A错误；对整个过程根据机械能守恒，有mgRmv，解得vC，C正确答案：BC9.如图所示，半径为R的内壁光滑的圆轨道竖直固定在桌面上，一个可视为质点的质量为m的小球静止在轨道底部A点现用小锤沿水平方向快速击打小球，使小球在极短的时间内获得一个水平速度后沿轨道在竖直面内运动当小球回到A点时，再次用小锤沿运动方向击打小球，通过两次击打，小球才能运动到圆轨道的最高点已知小球在运动过程中始终未脱离轨道，在第一次击打过程中小锤对小球做功W1，第二次击打过程中小锤对小球做功W2.设先后两次击打过程中小锤对小球做功全部用来增加小球的动能，则的值可能是()A3/4 B1/3C2/3 D1解析：第一次击打后球最多到达与球心O等高位置，根据功能关系，有W1mgR，两次击打后球可以运动到轨道最高点，根据功能关系，有W1W22mgRmv2, 在最高点有mgFNmmg，由以上各式可解得W1mgR，W2mgR，因此，B、C正确答案：BC10如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.3 s后又恰好垂直与倾角为45的斜面相碰已知半圆形管道的半径为R1 m，小球可看做质点且其质量为m1 kg，g取10 m/s2.则()A小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9 mB小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是1.9 mC小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是1 ND小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是2 N解析：根据平抛运动的规律，小球在C点的竖直分速度vygt3 m/s，水平分速度vxvytan453 m/s，则B点与C点的水平距离为xvxt0.9 m，选项A正确，B错误；在B点设管道对小球的作用力方向向下，根据牛顿第二定律，有FNBmgm，vBvx3 m/s，解得FNB1 N，负号表示管道对小球的作用力方向向上，选项C正确，D错误答案：AC二、非选择题11如图所示，用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上，已知APB部分的半径R1.0 m，BC段长L1.5 m弹射装置将一个小球(可视为质点)以v05 m/s的水平初速度从A点射入轨道，小球从C点离开轨道随即水平抛出，落地点D距离C点的水平距离x2.0 m，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：(1)小球在半圆轨道上运动的角速度和加速度a的大小；(2)小球从A点运动到C点的时间t；(3)桌子的高度h.解析：(1)小球在半圆轨道上运动的角速度为 rad/s5 rad/s加速度为a m/s225 m/s2.(2)小球从A运动到B的时间为t1 s0.628 s从B运动到C的时间为t2 s0.3 s小球从A运动到C的时间为tt1t2(0.6280.3) s0.928 s.(3)小球从C到D做平抛运动，有hgt2，xv0t解得桌子的高度h m0.8 m.答案：(1)5 rad/s25 m/s2(2)0.928 s(3)0.8 m12如图所示，P是水平面上的圆弧轨道，从高台边B点以速度v0水平飞出质量为m的小球，恰能从固定在某位置的圆弧轨道的左端A点沿圆弧切线方向进入O是圆弧的圆心，是OA与竖直方向的夹角已知：m0.5 kg，v03 m/s，53，圆弧轨道半径R0.5 m，g10 m/s2，不计空气阻力和所有摩擦，求：(1)A、B两点的高度差；(2)小球能否到达最高点C？如能到达，小球对C点的压力大小为多少？解析：(1)小球在A点的速度分解如图所示，则vyv0tan534 m/sA、B两点的高度差为：h m0.8 m.(2)小球若能到达C点，在C点需要满足：mg，v m/s小球在A点的速度vA5 m/s从AC机械能守恒：mvmv