高考物理一轮复习 专题 圆周运动专项练习.doc

圆周运动一、选择题(15题为单项选择题，69题为多项选择题)1如图1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。若小球运动到p点时，拉力f发生变化，下列关于小球运动情况的说法正确的是()图1a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2如图2所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为r的圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，人以v1的速度通过轨道最高点b，并以v2v1的速度通过最低点a。则在a、b两点轨道对摩托车的压力大小相差()图2a3mg b4mgc5mg d6mg3如图3所示，小物体p放在水平圆盘上随圆盘一起转动，下列关于小物体所受摩擦力ff的叙述正确的是()图3aff的方向总是指向圆心b圆盘匀速转动时ff0c在物体与轴o的距离一定的条件下，ff跟圆盘转动的角速度成正比d在转速一定的条件下，ff跟物体到轴o的距离成正比4质量为m的物体随水平传送带一起匀速运动，a为传送带的终端皮带轮。如图4所示，皮带轮半径为r，要使物体通过终端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为()图4a. b.c. d.5如图5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()图5a. bc. d26铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关。还与火车在弯道上的行驶速度v有关。下列说法正确的是()a速率v一定时，r越小，要求h越大b速率v一定时，r越大，要求h越大c半径r一定时，v越小，要求h越大d半径r一定时，v越大，要求h越大7如图6所示，质量为m的物体，沿着半径为r的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为，则物体在最低点时，下列说法正确的是()图6a受到的向心力为mgmb受到的摩擦力为mc受到的摩擦力为(mgm)d受到的合力方向斜向左上方8(2016宜昌联考)如图7所示，半径为r的光滑细圆环轨道被固定在竖直平面上，轨道正上方和正下方分别有质量为2m和m的静止小球a、b，它们由长为2r的轻杆固定连接，圆环轨道内壁开有环形小槽，可使细杆无摩擦、无障碍地绕其中心点转动。今对上方小球a施加微小扰动。两球开始运动后，下列说法正确的是()图7a轻杆转到水平位置时两球的加速度大小相等b轻杆转到竖直位置时两球的加速度大小不相等c运动过程中a球速度的最大值为d当a球运动到最低点时，两小球对轨道作用力的合力大小为mg9如图8所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，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r1 m，小球可看做质点且其质量为m1 kg，g取10 m/s2。则()图8a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二、非选择题10如图9所示，内壁光滑的弯曲钢管固定在天花板上，一根结实的细绳穿过钢管，两端分别拴着一个小球a和b。小球a和b的质量之比。当小球a在水平面内做匀速圆周运动时，小球a到管口的绳长为l，此时小球b恰好处于平衡状态。管子的内径粗细不计，重力加速度为g。试求：图9(1)拴着小球a的细绳与竖直方向的夹角；(2)小球a转动的周期。11(2016湖南怀化三模)某高速公路的一个出口路段如图10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bc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。图10(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。12如图11所示，固定的水平桌面上有一水平轻弹簧，右端固定在a点，弹簧处于自然状态时其左端位于b点。桌面左侧有一竖直放置且半径r0.5 m的光滑半圆轨道mn，mn为竖直直径。用质量m0.2 kg的小物块(视为质点)将弹簧缓慢压缩到c点，释放后从弹簧恢复原长过b点开始小物块在水平桌面上的位移与时间的关系为x7t2t2(m)。小物块在n点进入光滑半圆轨道，恰好能从m点飞出，飞出后落至水平桌面上的d点。取重力加速度g10 m/s2，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，求：图11(1)d、n两点间的距离；(2)b、n两点间的距离；(3)物块在n点时对半圆轨道的压力。参考答案1.答案a2.解析由题意可知，在b点，有fbmgm，解之得fbmg，在a点，有famgm，解之得fa7mg，所以a、b两点轨道对车的压力大小相差6mg。故选项d正确。答案d3.解析物体随圆盘转动过程中，如果圆盘匀速转动，则摩擦力指向圆心，如果变速转动，则摩擦力的一个分力充当向心力，另一个分力产生切向加速度，摩擦力不指向圆心，a、b错误；根据公式fnffm2r可得在物体与轴o的距离一定的条件下，ff跟圆盘转动的角速度的平方成正比，c错误；因为2n，所以ffm(2n)2r，则ff跟物体到轴o的距离成正比，d正确。答案d4.解析要使物体通过终端时能水平抛出，则有mg，物体飞出时速度至少为，由vr2nr可得皮带轮的转速至少为n，选项a正确。答案a5.解析对小球，在水平方向有ftsin m2r42mn2r，在竖直方向有ftcos fnmg，且rhtan lsin ，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a6.解析火车转弯时，圆周平面在水平面内，火车以设计速率行驶时，向心力刚好由重力g与轨道支持力fn的合力来提供，如图所示，则有mgtan ，且tan sin ，其中l为轨间距，是定值，有mg，通过分析可知a、d正确。答案ad7.解析物体在最低点做圆周运动，则有fnmgm，解得fnmgm，故物体受到的滑动摩擦力fffn(mgm)，a、b错误，c正确；物体受到竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和竖直向上的支持力(支持力大于重力)，故物体所受的合力斜向左上方，d正确。答案cd8.解析两球做圆周运动，在任意位置角速度相等，则线速度和向心加速度大小相等，选项a正确，b错误；a、b球组成的系统机械能守恒，当系统重力势能最小(即a为最低点)时，线速度最大，则mg2r3mv2，最大速度v，选项c正确；a在最低点时，分别对a、b受力分析，fna2mg2m，fnbmgm，则fnafnb，选项d正确。答案acd9.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vxvytan 453 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ac10.解析(1)设细绳的拉力为f，小球b处于平衡状态有fmbg在竖直方向上，小球a处于平衡状态，有fcos mag解得cos 所以拴着小球a的细绳与竖直方向的夹角60(2)对于小球a，细绳拉力的水平分量提供圆周运动的向心力，有fsin marlsin 解得小球a的线速度为v又t则小球a转动的周期t。答案(1)60(2)11.解析(1)v072 km/h20 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，l2t3，tt1t2t3，解得t23.14 s。答案(1)1 m/s2(2)20 m(3)23.14 s12.解析(1)由物块恰好从m点飞出知，在m点物块的重力恰好完全提供向心力，设其速度为vm，则mgmvm m/s物块由m点水平飞出后，以初速度vm做平抛运动。水平方向：xdnvmt竖直方向：y2rgt2代入数据解得xdn1 m(2)从n到m，