2011届高考物理一轮复习 单元练习：第04章[1].第3讲圆周运动 新人教版

用心 爱心 专心 1 20112011 届高考物理一轮复习届高考物理一轮复习 单元练习 第单元练习 第 0404 章章 1 1 第第 3 3 讲圆周运动讲圆周运动 新人教版新人教版 一 选择题 1 2009 青岛模拟 在一棵大树将要被伐倒的时候 有经验的伐木工人就会双眼紧盯着 树梢 根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下 从而避免被倒下的大树 砸伤 从物理知识的角度来解释 以下说法正确的是 A 树木开始倒下时 树梢的角速度较大 易于判断 B 树木开始倒下时 树梢的线速度最大 易于判断 C 树木开始倒下时 树梢的向心加速度较大 易于判断 D 伐木工人的经验缺乏科学依据 答案 B 解析 树木开始倒下时 树各处的角速度一样大 故 A 错误 由 v r 可知 树梢 的线速度最大 易判断树倒下的方向 B 正确 由 a 2r 知 树梢处的向心加速度最大 方向指向树根处 但无法用向心加速度确定倒下方向 故 C D 均错误 2 如图所示 在双人花样滑冰运动中 有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地 面在空中做圆锥摆运动的精彩场面 目测体重为 G 的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面 的夹角约为 30 重力加速度为 g 估算该女运动员 A 受到的拉力为 G 3 B 受到的拉力为 2G C 向心加速度为g 3 D 向心加速度为 2g 答案 BC 解析 女运动员做圆锥摆运动 由对女运动员受力分析可知 受到重力 男运动员 对女运动员的拉力 如图所示 竖直方向合力为零 由 Fsin30 G 得 F 2G B 项正 确 水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心力 有 Fcos30 ma向即 2mgcos30 ma向 所以 a向 g C 项正确 3 3 2009 杭州模拟 皮带传送机传送矿石的速度 v 大小恒定 在轮缘 A 处矿石和皮带 恰好分离 如图所示 若轮子的半径为 R 则通过 A 点的半径 OA 和竖直方向 OB 的夹角 为 A arcsin B arccot v2 Rg v2 Rg C arctan D arccos v2 Rg v2 Rg 答案 D 用心 爱心 专心 2 解析 矿石和皮带分离时两者之间的弹力为零 将重力沿半径 OA 方向和垂直于 OA 的方向分解 有 mgcos m 则 arccos D 正确 v2 R v2 Rg 4 质量为 m 的小球 用长为 l 的细线悬挂在 O 点 在 O 点的正下方 处有一光滑的钉 l 2 子 P 把小球拉到与钉子 P 等高的位置 摆线被钉子挡住 如图让小球从静止释放 当小 球第一次经过最低点时 A 小球运动的线速度突然减小 B 小球的角速度突然减小 C 小球的向心加速度突然减小 D 悬线的拉力突然增大 答案 BC 解析 小球第一次经过最低点时 线速度大小不变 A 错误 由 r 突然变大 v r 突然减小 B 正确 由 a 向 r 突然变大 a向突然减小 C 正确 悬线拉力 v2 r F mg m mg ma向应突然减小 D 错误 v2 r 5 2009 沈阳模拟 一质量为 m 的小球 A 用轻绳系于 O 点 如果给小球一个初速度使 其在竖直平面内做圆周运动 某时刻小球 A 运动到圆轨道的水平直径的右端点时 如图所 示位置 其加速度大小为g 则它运动到最低点时 绳对球的拉力大小为 17 A 3 mg B 7mg 17 C 2 mg D 6mg 17 答案 B 解析 设小球在水平直径右端时的速度为 v1 由已知条件得 a水平 而 a合 v2 1 r 得 v 4gr 设小球在最低时的速度为 v2 则由机械能守恒得 a 2水平 g22 1 mv mgr mv 在最低点 F mg m 由以上两式可解得 F 7mg 故 B 正确 1 22 1 1 22 2 v2 2 r 6 2009 安徽联考 如图所示 一只小球在固定的竖直平面内的圆环内侧连续做圆周运 动 当它第 4 次经过最低点时速率为 7m s 第 5 次经过最低点时速率为 5m s 那么当它第 6 次经过最低点时速率应该为 在所研究的过程中小球始终没有脱离圆周轨道 A 一定是 3m s B 一定是 1m s 用心 爱心 专心 3 C 一定大于 1m s D 一定小于 1m s 答案 C 解析 因为圆周运动的速度减小 所以 N 减小 所以 f 减小 故 Ek4 Ek5 Ek5 Ek6 即 49 25 25 Ek6 v6 1m s 7 2010 泰州市联考 如图所示 半径为 R 的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光 滑小球 现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度 v0 若 v0大小不同 则小球能 够上升到的最大高度 距离底部 也不同 下列说法中正确的是 A 如果 v0 则小球能够上升的最大高度为 gR R 2 B 如果 v0 则小球能够上升的最大高度为 2gR R 2 C 如果 v0 则小球能够上升的最大高度为 3gR 3R 2 D 如果 v0 则小球能够上升的最大高度为 2R 5gR 答案 AD 解析 根据机械能守恒定律 当速度为 v0 由 mgh mv 解出 h A 项正 gR 1 22 0 R 2 确 B 项错误 当 v0 小球正好运动到最高点 D 项正确 当 v0 时小球运动 5gR3gR 到最高点以下 若 C 项成立 说明小球此时向心力为 0 这是不可能的 8 2009 威海调研考试 如图所示 M 为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块 abcd 为 圆周的光滑轨道 a 为轨道的最高点 de 面水平且有一定长度 今将质量为 m 的小球 3 4 在 d 点的正上方高为 h 处由静止释放 让其自由下落到 d 处切入轨道内运动 不计空气阻 力 则 A 在 h 一定的条件下 释放后小球的运动情况与小球的质量有关 B 改变 h 的大小 就能使小球通过 a 点后 落回轨道内 C 无论怎样改变 h 的大小 都不可能使小球通过 b 点后落回轨道内 D 调节 h 的大小 使小球飞出 de 面之外 即 e 的右面 是可能的 答案 D 解析 在 h 一定的条件下 释放后小球的运动情况与小球的质量无关 A 错 当小 球运动到 a 点时 临界条件是木块对小球的支持力为零 则 mg mv2 R 即 v R gt2 gR 1 2 即 t s vt R R 2R g2 改变 h 的大小 不能使小球通过 a 点后 落回轨道内 B 错 D 对 而改变 h 的大 小 可能使小球通过 b 点后落回轨道内 C 错 故答案选 D 用心 爱心 专心 4 二 非选择题 9 如图所示 直径为 d 的纸制圆筒以角速度 绕垂直纸面的轴 O 匀速转动 图示为截 面 从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒 若子弹在圆筒旋转不到半周时 在圆周上留下 a b 两个弹孔 已知 aO 与 bO 夹角为 求子弹的速度 答案 d 解析 子弹射出后沿直线运动 从 a 点射入 从 b 点射出 该过程中圆筒转过的角 度为 设子弹速度为 v 则子弹穿过筒的时间 t d v 此时间内筒转过的角度 据 t 得 d v 则子弹速度 v d 10 一半径为 R 的雨伞绕伞柄以角速度 匀速转动 如图所示 伞边缘距地面高为 h 甩出的水滴做平抛运动 在地面上形成一个圆 求此圆半径 r 为多少 答案 R 1 2 2h g 解析 水滴从伞边缘甩出去以后做平抛运动 水滴在空中做平抛运动的时间是 t 2h g 水平方向的位移为 s v0t R 2h g 可见水滴落在地面上形成的圆半径为 r2 R2 S2 r R 1 2 2h g 11 如图所示 一可视为质点的物体质量为 m 1kg 在左侧平台上水平抛出 恰能无 碰撞地沿圆弧切线从 A 点进入光滑竖直圆弧轨道 并沿轨道下滑 A B 为圆弧两端点 其 连线水平 O 为轨道的最低点 已知圆弧半径为 R 1 0m 对应圆心角为 106 平台与 AB 连线的高度差为 h 0 8m 重力加速度 g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 物体平抛的初速度 用心 爱心 专心 5 2 物体运动到圆弧轨道最低点 O 时对轨道的压力 答案 1 3m s 2 43 N 解析 1 由于物体无碰撞进入圆弧轨道 即物体落到 A 点时速度方向沿 A 点切线方 向 则 tan tan53 vy vx gt v0 又由 h gt2 1 2 而 vy gt 联立以上各式得 v0 3m s 2 设物体到最低点的速度为 v 由机械能守恒 有 mv2 mv mg h R 1 cos53 1 2 1 22 0 在最低点 据牛顿第二定律 有 FN mg m v2 R 代入数据解得 FN 43N 由牛顿第三定律可知 物体对轨道的压力为 43N 12 2009 温州模拟 在如图所示的装置中 两个光滑的定滑轮的半径很小 表面粗糙 的斜面固定在地面上 斜面的倾角为 30 用一根跨过定滑轮的细绳连接甲 乙两物体 把甲物体放在斜面上且连线与斜面平行 把乙物体悬在空中 并使悬线拉直且偏离竖直方 向 60 现同时释放甲 乙两物体 乙物体将在竖直平面内振动 当乙物体运动经过最高 点和最低点时 甲物体在斜面上均恰好未滑动 已知乙物体的质量为 m 1kg 若取重力加 速度 g 10m s2 试求 1 乙物体运动经过最高点和最低点时悬绳的拉力大小 2 甲物体的质量及斜面对甲物体的最大静摩擦力 答案 1 5N 20N 2 2 5kg 7 5N 解析 1 设乙物体运动到最高点时 绳子上的弹力为 FT1 对乙物体 FT1 mgcos 5N 当乙物体运动到最低点时 绳子上的弹力为 FT2 对乙物体由机械能守恒定律 mgl 1 cos mv2 1 2 又由牛顿第二定律 FT2 mg m v2 l 得 FT2 mg 3 2cos 20N 2 设甲物体的质量为 M 所受的最大静摩擦力为 Ff 乙在最高点时甲物体恰好不下滑 有 Mgsin Ff FT1 得 Mgsin Ff mgcos 乙在最低点时甲物体恰好不上滑 有 Mgsin Ff FT2 得 Mgsin Ff mg 3 2cos 可解得 M 2 5kg m 3 cos 2sin Ff mg 1 cos 7 5N 3 2 13 翻滚过山车 的物理原理可以用如图所示装置演示 光滑斜槽轨道 AD 与半径为 R 0 1 m 的竖直圆轨道 圆心为 O 相连 AD 与圆 O 相切于 D 点 B 为轨道的最低点 DOB 37 质量为 m 0 1 kg 的小球从距 D 点 L 1 3 m 处由静止开始下滑 然后冲上光 滑的圆形轨道 g 10 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 用心 爱心 专心 6 1 小球在光滑斜槽轨道上运动的加速度的大小 2 小球通过 B 点时对轨道的压力的大小 3 试分析小球能否通过竖直圆轨道的最高点 C 并说明理由 答案 1 6m s2 2 17N 3 能 解析 1 在光滑斜槽上由牛顿第二定律得 mgsin37 ma 故 a gsin37 6m s2 2 小球由 A 至 B 机械能守恒 则 mg Lsin37