高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力 第3讲 圆周运动课时作业 新人教版.doc

圆周运动一、选择题(16题为单选题，710题为多选题)1自行车的小齿轮a、大齿轮b、后轮c是相互关联的三个转动部分，且半径rb4ra、rc8ra。当自行车正常骑行时，a、b、c三轮边缘的向心加速度的大小之比aaabac等于()a118 b414c4132 d124答案：c解析：小齿轮a和大齿轮b通过链条传动，齿轮边缘线速度相等，即vavb，小齿轮a和后轮c同轴转动角速度相等，有ac。由a可判断aaabrbra41，同时由a2r可判断aaacrarc18，所以有aaabac4132，c正确。2.山城重庆的轻轨交通颇有山城特色，由于地域限制，弯道半径很小，在某些弯道上行驶时列车的车身严重倾斜。每到这样的弯道乘客都有一种坐过山车的感觉，很是惊险刺激。假设某弯道铁轨是圆弧的一部分，转弯半径为r，重力加速度为g，列车转弯过程中倾角(车厢地面与水平面夹角)为，则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度(轨道不受侧向挤压)为()a bc d答案：c解析：轨道不受侧向挤压时，轨道对列车的作用力就只有弹力，重力和弹力的合力提供向心力，根据向心力公式mgtanm，得v，c正确。3. (2015湖北省重点中学联考)如图所示，由于地球的自转，地球表面上p、q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于p、q两物体的运动，下列说法正确的是()ap、q两点的角速度大小相等bp、q两点的线速度大小相等cp点的线速度比q点的线速度大dp、q两物体均受重力和支持力两个力作用答案：a解析：p、q两点都是绕地轴做匀速圆周运动，角速度相等，即pq，选项a对。根据圆周运动线速度vr，p、q两点到地轴的距离不等，即p、q两点圆周运动线速度大小不等，选项b错。q点到地轴的距离远，圆周运动半径大，线速度大，选项c错。p、q两物体均受到万有引力和支持力作用，二者的合力是圆周运动的向心力，我们把与支持力等大反向的平衡力即万有引力的一个分力称为重力，选项d错。4(2015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靠摩擦转动，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 bc d答案：c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。5(2015山东枣庄)m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，a为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑，当m可被水平抛出时，a轮每秒的转数最少是()a bc d答案：a解析：当m被水平抛出时只受重力的作用，支持力fn0。在圆周最高点，重力提供向心力，即mg，所以v。而v2fr，所以f，所以每秒的转数最少为，a正确。6(2016山东省青岛模拟)一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的摩擦因数为，如果让木板在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，那么下列说法正确的是()a在通过轨道最高点时砝码处于超重状态b在经过轨道最低点时砝码所需静摩擦力最大c匀速圆周运动的速度小于d在通过轨道最低点和最高点时，砝码对木板的压力之差为砝码重力的6倍答案：c解析：在通过轨道最高点时，向心加速度竖直向下，是失重，故a项错误；木板和砝码在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受合外力提供向心力，砝码受到重力g，木板支持力fn和静摩擦力ff，由于重力g和支持力fn在竖直方向上，因此只有当砝码所需向心力在水平方向上时静摩擦力有最大值，此位置是当木板和砝码运动到与圆心在同一水平面上时的位置，最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力，即fnm，此时在竖直方向上fnmg，故v，故b项错误，c项正确；在最低点，fn1mgm，在最高点，mgfn2m，则fn1fn22m，故d项错误。 7(2016山东潍坊模拟)如图所示，质量为m的小球(可看做质点)在竖直放置的半径为r的固定光滑圆环轨道内运动。若小球通过最高点时的速率为v0，下列说法中正确的是()a小球在最高点时只受重力作用b小球在最高点对圆环的压力大小为mgc小球在最高点时重力的瞬时功率为0d小球绕圆环运动一周的时间大于2r/v0答案：ac解析：由f向心m，代入得f向心mg，说明小球在最高点只受重力作用，a项正确，b项错误；根据功率的定义式pfvcos，小球在最高点时，力与速度垂直，故重力的瞬时功率为零，c项正确；根据机械能守恒定律知，小球在最高点的速率最小，小球全过程运动的平均速率大于v0，由t知，小球运动一周的时间小于，d项错误。8一小球用轻绳悬挂在某一固定点，现将轻绳水平拉直，然后由静止释放，则小球由静止开始运动至最低位置的过程中，下列说法正确的是()a小球在竖直方向上的速度逐渐增大b小球所受合力方向指向圆心c小球水平方向的速度逐渐增大d小球的向心加速度逐渐增大答案：cd解析：小球在运动过程中受重力和绳子的拉力，将力沿径向和切向分解，切向分力一直与切向速度方向相同，故切向速度v一直增大，c选项正确；小球初始速度为零，到达最低端只有水平速度(切向速度)，说明切向速度先增加后减小，a选项错误；小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，达最低点时速度最大，为非匀速圆周运动，故合力不指向圆心，b选项错误；由an，切向速度一直增大，知小球的向心加速度逐渐增大，d选项正确。9.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为r，小球半径为r，则下列说法中正确的是()a小球通过最高点时的最小速度vminb小球通过最高点时的最小速度vmin0c小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力d小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力答案：bc解析：在光滑圆形管道的最高点，小球的速度可以等于零，a错误，b正确；在ab线以下时，外侧管壁对小球的弹力要提供向心力，而在ab线以上，当速度较小时，小球要挤压内侧管壁，故c正确，d错误。10. (2015湖南常德)如图所示，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()a受到的向心力大小为mgmb受到的摩擦力大小为mgc受到的摩擦力大小为(mgm)d受到的合力方向斜向左上方答案：cd解析：物体在最低点做圆周运动，则有向心力fnndmgm，解得ndmgm，故物体受到的滑动摩擦力为fnd(mgm)，a、b选项错误，c选项正确；水平方向受到方向向左的摩擦力，竖直方向受到的合力fn方向向上，故物体所受到的合力斜向左上方，d选项正确。二、非选择题11.如图所示，长为l的轻绳一端拴住物体，另一端固定，并让物体在某一水平面内做匀速圆周运动，这样就形成了一个圆锥摆，如图所示。设物体质量为m，物体做圆锥摆运动时绳与竖直方向间夹角为。 (1)绳上拉力大小f_。(2)提供圆周运动的向心力fn_。(3)物体做圆周运动的向心加速度an_。(4)物体做圆周运动的线速度v_。(5)物体做圆周运动的角速度_。(6)物体做圆周运动的周期t_。答案：(1)(2)mgtan(3)gtan(4)sin(5)(6)2解析：对物体受力分析如图所示，由于物体在水平面内做匀速圆周运动，其合外力一定指向圆心，并提供物体做圆周运动的向心力，因此，有fcosmgfnfsinmanmm2rmr其中rlsin联立以上三式，得f，fnmgtanangtan；vsin；t212.如图所示，直径为d的纸圆筒。以角速度绕轴o做匀速转动，然后把枪口对准圆筒使子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转不到半周时在筒上留下a、b两个弹孔。已知ao、bo间的夹角为。求子弹的速度是多大？答案：解析：设子弹穿过圆筒时间为t，t内圆筒转过的角度；子弹穿过圆筒的时间t；子弹的速度v13. 如图所示，细绳一端系着质量为m0.6kg的物体，静止在水平圆盘上。另一端通过光滑的小孔吊着质量为m0.3kg的物体。m的中点与圆孔的距离为0.2m，并已知m与圆盘的最大静摩擦力为2n。现使此圆盘绕中心轴线转动。问角速度在什么范围内可使m处于静止状态？(取g10m/s2)答案：2.9rad/s6.5rad/s(rad/srad/s)解析：物体m受到重力mg，水平盘面的支持力n，绳子的拉力t和摩擦力f作用，设物体m和盘面保持相对静止，当具有最小值时，m有被拉向圆心的趋势，故盘面对m的静摩擦力的方向背离圆心向外，且等于最大静摩擦力fm2n，根据牛顿第二定律，得对于m有：tmg对于m有：tfmmr所以1rad/s2.9rad/s当具有最大值时，m有离开圆心o的运动趋势，水平盘面对m的静摩擦力方向指向圆心，且等于最大静摩擦力fm2n，根据牛顿第二定律，得对于m有：tfmmr2rad/s6.5rad/s故角速度的范围是2.9rad/s6.5rad/s，物体m都能处在静止状态。14.如图所示，用一根长为l1m的细线，一端系一质量为m1kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角37，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时，细线的张力为ft。(g取10m/s2，结果可用根式表示)求： (1)若要小球离开锥面，则小球的角速度0至少为多大？(2