广东省2011年高考物理一轮复习 第四章第三讲《圆周运动及应用》试题 新人教版

1 第四章第四章 第三讲第三讲 圆周运动及应用圆周运动及应用 一 单项选择题一 单项选择题 本题共本题共 5 5 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 3535 分分 1 1 如图 如图 1 1 所示 天车下吊着两个质量都是所示 天车下吊着两个质量都是m m的工件的工件A A和和B B 系 系A A 的吊绳较短 系的吊绳较短 系B B的吊绳较长 若天车运动到的吊绳较长 若天车运动到P P处突然停止 处突然停止 则则 两吊绳所受的拉力两吊绳所受的拉力F FA A和和F FB B的大小关系为的大小关系为 A A F FA A F FB B B B F FA A mgmg 解析 天车运动到解析 天车运动到P P处突然停止后 处突然停止后 A A B B各以天车上的悬点为圆心做圆周运动 线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 由速度相同而半径不同 由F F mgmg m m 得 得 F F mgmg m m 因为 因为m m相等 相等 v v相等 相等 v v2 2 L L v v2 2 L L 而而L LA A F FB B A A 选项正确 选项正确 答案 答案 A A 2 2 如图 如图 2 2 所示 所示 OOOO 为竖直轴 为竖直轴 MNMN为固定在为固定在OOOO 上的水上的水 平光滑杆 有两个质量相同的金属球平光滑杆 有两个质量相同的金属球A A B B套在水平杆上 套在水平杆上 ACAC和和BCBC为抗拉能力相同的两根细线 为抗拉能力相同的两根细线 C C端固定在转轴端固定在转轴 OOOO 上 当绳拉直时 上 当绳拉直时 A A B B两球转动半径之比恒为两球转动半径之比恒为 2 12 1 当转轴的角速度逐渐增大时当转轴的角速度逐渐增大时 图图 2 2 A A ACAC先断先断 B B BCBC先断先断 C C 两线同时断 两线同时断 D D 不能确定哪根线先断 不能确定哪根线先断 解析 对解析 对A A球进行受力分析 球进行受力分析 A A球受重力 支持力 拉力球受重力 支持力 拉力F FA A三个力作用 拉力的分三个力作用 拉力的分 力提供力提供A A球做圆周运动的向心力 得 球做圆周运动的向心力 得 水平方向水平方向F FA Acoscos mrmrA A 2 2 同理 对同理 对B B球 球 F FB Bcoscos mrmrB B 2 2 由几何关系 可知由几何关系 可知 coscos coscos r rA A A AC C r rB B B BC C 所以 所以 F FA A F FB B r rA Ac co os s r rB Bc co os s r rA Ar rB B B BC C r rB Br rA A A AC C A AC C B BC C 由于由于ACAC BCBC 所以 所以F FA A F FB B 即绳 即绳ACAC先断 先断 答案 答案 A A 3 3 2010 2010 临沂模拟临沂模拟 如图如图 3 3 所示 某同学用硬塑料管和一个质量为所示 某同学用硬塑料管和一个质量为m m的的 2 铁铁 质螺丝帽研究匀速圆周运动 将螺丝帽套在塑料管上 手握塑料管使其质螺丝帽研究匀速圆周运动 将螺丝帽套在塑料管上 手握塑料管使其 保持竖直并沿水平方向做半径为保持竖直并沿水平方向做半径为r r的匀速圆周运动 则只要运动角速度的匀速圆周运动 则只要运动角速度 大小合适 螺丝帽恰好不下滑 假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为大小合适 螺丝帽恰好不下滑 假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为 认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力 则在该同学手转动塑料管 认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力 则在该同学手转动塑料管 图图 3 3 使螺丝帽恰好不下滑时 下述分析正确的是使螺丝帽恰好不下滑时 下述分析正确的是 A A 螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡 螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡 B B 螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外 背离圆心 螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外 背离圆心 C C 此时手转动塑料管的角速度 此时手转动塑料管的角速度 m mg g r r D D 若杆的转动加快 螺丝帽有可能相对杆发生运动 若杆的转动加快 螺丝帽有可能相对杆发生运动 解析 由于螺丝帽做圆周运动过程中恰好不下滑 则竖直方向上重力与最大静摩擦解析 由于螺丝帽做圆周运动过程中恰好不下滑 则竖直方向上重力与最大静摩擦 力平衡 杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力 有力平衡 杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力 有mgmg F Ff f F FN N m m 2 2r r 得 得 选项 选项 A A 正确 正确 B B C C 错误 杆的转动速度增大时 杆对螺丝错误 杆的转动速度增大时 杆对螺丝 g g r r 帽的弹力增大 最大静摩擦力也增大 螺丝帽不可能相对杆发生运动 故选项帽的弹力增大 最大静摩擦力也增大 螺丝帽不可能相对杆发生运动 故选项 D D 错误 错误 答案 答案 A A 4 4 如图 如图 4 4 所示 靠摩擦传动做匀速转动的大 小两轮接触所示 靠摩擦传动做匀速转动的大 小两轮接触 面互不打滑 大轮半径是小轮半径的面互不打滑 大轮半径是小轮半径的 2 2 倍 倍 A A B B分别为分别为 大 小轮边缘上的点 大 小轮边缘上的点 C C为大轮上一条半径的中点 则为大轮上一条半径的中点 则 图图 4 4 A A 两轮转动的角速度相等 两轮转动的角速度相等 B B 大轮转动的角速度是小轮的 大轮转动的角速度是小轮的 2 2 倍倍 C C 质点加速度 质点加速度a aA A 2 2a aB B D D 质点加速度 质点加速度a aB B 4 4a aC C 解析 两轮不打滑 边缘质点线速度大小相等 解析 两轮不打滑 边缘质点线速度大小相等 v vA A v vB B 而 而r rA A 2 2r rB B 故 故 A A B B 1 1 2 2 A A B B 错误 由错误 由a an n 得得 C C 错误 由错误 由a an n 2 2r r得得 2 2 则 则 4 4 D D v v2 2 r r a aA A a aB B r rB B r rA A 1 1 2 2 a aA A a aC C r rA A r rC C a aB B a aC C 正确 正确 答案 答案 D D 5 5 2010 2010 茂名模拟茂名模拟 如图如图 5 5 所示 在倾角所示 在倾角 30 30 的光滑斜的光滑斜 面上 面上 有一根长为有一根长为L L 0 80 8 m m 的细绳 一端固定在的细绳 一端固定在O O点 另一端系点 另一端系 3 一一 质量为质量为m m 0 20 2 kgkg 的小球 小球沿斜面做圆周运动 若要小球的小球 小球沿斜面做圆周运动 若要小球 能通过最高点能通过最高点A A 则小球在最低点 则小球在最低点B B的最小速度是的最小速度是 图图 5 5 A A 2 2 m sm s B B 2 2 m sm s 10 C C 2 2 m sm s D D 2 2 m sm s 52 解析 通过解析 通过A A点的最小速度为点的最小速度为v vA A 2 2 m sm s 则根据机械能守恒定律得 则根据机械能守恒定律得 g gL L s si in n mvmvB B2 2 1 1 2 2 mvmvA A2 2 mgLmgL 解得 解得v vB B 2 2 m sm s 即 即 C C 选项正确 选项正确 1 1 2 25 5 答案 答案 C C 二 双项选择题二 双项选择题 本题共本题共 5 5 小题 共小题 共 3535 分 在每小题给出的四个选项中 只有两个选项分 在每小题给出的四个选项中 只有两个选项 正确 全部选对的得正确 全部选对的得 7 7 分 只选一个且正确的得分 只选一个且正确的得 2 2 分 有选错或不答的得分 有选错或不答的得 0 0 分分 6 6 如图 如图 6 6 所示 一小物块在开口向上的半圆形曲面内以某一速所示 一小物块在开口向上的半圆形曲面内以某一速 率率 开始下滑 曲面内各处动摩擦因数不同 此摩擦作用使物块下开始下滑 曲面内各处动摩擦因数不同 此摩擦作用使物块下 滑时速率保持不变 则下列说法正确的是滑时速率保持不变 则下列说法正确的是 A A 因物块下滑速率保持不变 故加速度为零 因物块下滑速率保持不变 故加速度为零 图图 6 6 B B 物块所受合外力大小不变 方向改变 物块所受合外力大小不变 方向改变 C C 在滑到最低点以前 物块对曲面的压力越来越大 在滑到最低点以前 物块对曲面的压力越来越大 D D 在滑到最低点以前 物块受到的摩擦力越来越大 在滑到最低点以前 物块受到的摩擦力越来越大 解析 物块下滑速率不变 可理解为物块的运动是匀速圆周运动的一部分 物块所解析 物块下滑速率不变 可理解为物块的运动是匀速圆周运动的一部分 物块所 受合外力充当所需的向心力 故合外力大小不变 而方向改变 向心加速度不为零 受合外力充当所需的向心力 故合外力大小不变 而方向改变 向心加速度不为零 设下滑过程中物块和圆心的连线与竖直方向的夹角为设下滑过程中物块和圆心的连线与竖直方向的夹角为 对物块进行受力分析可得 对物块进行受力分析可得 F FN N mgmgcoscos m m 其中 其中 越来越小 所以越来越小 所以F FN N越来越大 越来越大 F Ff f mgmgsinsin 越来越小越来越小 v v2 2 R R 时时F Ff f越来越小 故选项越来越小 故选项 B B C C 正确 正确 答案 答案 BCBC 7 7 如图 如图 7 7 所示 在双人花样滑冰运动中 有时会看到被所示 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 目测体重为动的精彩场面 目测体重为G G的女运动员做圆锥摆运的女运动员做圆锥摆运动动 时和水平冰面的夹角约为时和水平冰面的夹角约为 30 30 重力加速度为 重力加速度为g g 估 估算算 该女运动员该女运动员 图图 7 7 A A 受到的拉力为 受到的拉力为G G 3 3 B B 受到的拉力为 受到的拉力为 2 2G G 4 C C 向心加速度为 向心加速度为g g 3 3 D D 向心加速度为 向心加速度为 2 2g g 解析 设女运动员受到的拉力大小为解析 设女运动员受到的拉力大小为F F 分析女运动员受力情况可知 分析女运动员受力情况可知 F Fsin30 sin30 G G F Fcos30 cos30 mama向 向 可得 可得 F F 2 2G G a a向 向 g g 故 故 B B C C 正确 正确 3 3 答案 答案 BCBC 8 8 2010 2010 惠州联考惠州联考 甲 乙两名溜冰运动员 面对面拉着弹簧测力计甲 乙两名溜冰运动员 面对面拉着弹簧测力计 做做 圆周运动 如图圆周运动 如图 8 8 所示 已知所示 已知M M甲 甲 8080 kgkg M M乙 乙 4040 kgkg 两人相距 两人相距 0 90 9 m m 弹簧测力计的示数为 弹簧测力计的示数为 9696 N N 下列判断中正确的是 下列判断中正确的是 图图 8 8 A A 两人的线速度相同 约为 两人的线速度相同 约为 4040 m sm s B B 两人的角速度相同 为 两人的角速度相同 为 2 2 rad srad s C C 两人的运动半径相同 都是 两人的运动半径相同 都是 0 450 45 m m D D 两人的运动半径不同 甲为 两人的运动半径不同 甲为 0 30 3 m m 乙为 乙为 0 60 6 m m 解析 两人旋转一周的时间相同 故两人的角速度相同 两人做圆周运动所需的向解析 两人旋转一周的时间相同 故两人的角速度相同 两人做圆周运动所需的向 心力相同 由心力相同 由F F m m 2 2r r可知 旋转半径满足 可知 旋转半径满足 r r甲 甲 r r乙 乙 M M乙 乙 M M甲 甲 1 21 2 又又r r甲 甲 r r乙 乙 0 90 9 m m 则则r r甲 甲 0 30 3 m m r r乙 乙 0 60 6 m m 两人的角速度相同 则两人的角速度相同 则v v甲 甲 v v乙 乙 1 2 1 2 由由F F M M甲 甲 2 2r r甲 甲可得 可得 2 2 rad s rad s 故选项故选项 B B D D 正确 正确 答案 答案 BDBD 9 9 2010 2010 阳江模拟阳江模拟 如图如图 9 9 所示 小球在竖直放置的光滑圆形所示 小球在竖直放置的光滑圆形 管道管道 内做圆周运动 管道内侧壁半径为内做圆周运动 管道内侧壁半径为R R 小球半径为 小球半径为r r 则下列 则下列 说说 法中正确的是法中正确的是 A A 小球通过最高点时的最小速度 小球通过最高点时的最小速度v vmin min 图图 9 9 g g R R r r B B 小球通过最高点时的最小速度 小球通过最高点时的最小速度v vmin min 0 0 C C 小球在水平线 小球在水平线abab以下的管道中运动时 内侧管壁对小球一定无作用力以下的管道中运动时 内侧管壁对小球一定无作用力 D D 小球在水平线 小球在水平线abab以上的管道中运动时 外侧管壁对小球一定有作用力以上的管道中运动时 外侧管壁对小球一定有作用力 解析 由于圆形管道可提供支持力 故小球通过最高点时的速度可以为零 小球在解析 由于圆形管道可提供支持力 故小球通过最高点时的速度可以为零 小球在 水平线水平线abab以下的管道中运动时 重力方向竖直向下 而向心力指向圆心 故内侧管以下的管道中运动时 重力方向竖直向下 而向心力指向圆心 故内侧管 壁不会对小球有作用力 而在水平线壁不会对小球有作用力 而在水平线abab以上的管道中运动时 如果小球的速度较小 以上的管道中运动时 如果小球的速度较小 如在最高点的速度如在最高点的速度v v 时 最高点的外侧管壁对小球无作用力 故时 最高点的外侧管壁对小球无作用力 故 B B C C 正正 g g R R r r 5 确 确 A A D D 错误 错误 答案 答案 BCBC 1010 如图 如图 1010 所示 放置在水平地面上的支架质量为所示 放置在水平地面上的支架质量为M M 支架顶端 支架顶端 用细线拴着的摆球质量为用细线拴着的摆球质量为m m 现将摆球拉至水平位置 而后释 现将摆球拉至水平位置 而后释 放 摆球运动过程中 支架始终不动 以下说法正确的是放 摆球运动过程中 支架始终不动 以下说法正确的是 A A 在释放前的瞬间 支架对地面的压力为 在释放前的瞬间 支架对地面的压力为 m m M M g g B B 在释放前的瞬间 支架对地面的压力为 在释放前的瞬间 支架对地面的压力为MgMg 图图 1010 C C 摆球到达最低点时 支架对地面的压力为 摆球到达最低点时 支架对地面的压力为 m m M M g g D D 摆球到达最低点时 支架对地面的压力为 摆球到达最低点时 支架对地面的压力为 3 3m m M M g g 解析 在释放前的瞬间绳拉力为零解析 在释放前的瞬间绳拉力为零 对对M M F FN1 N1 MgMg 当摆球运动到最低点时 由机械能守恒得当摆球运动到最低点时 由机械能守恒得 mgRmgR m mv v2 2 2 2 由牛顿第二定律得 由牛顿第二定律得 F FT T mgmg m mv v2 2 R R 由由 得绳对小球的拉力得绳对小球的拉力F FT T 3 3mgmg 对支架对支架M M由受力平衡 地面支持力由受力平衡 地面支持力F FN N MgMg 3 3mgmg 由牛顿第三定律知 支架对地面的压力由牛顿第三定律知 支架对地面的压力F FN2 N2 3 3mgmg MgMg 故选项 故选项 B B D D 正确 正确 答案 答案 BDBD 三 非选择题三 非选择题 本题共本题共 2 2 小题 共小题 共 3030 分分 1111 15 15 分分 2009 2009 广东高考广东高考 如图如图 1111 所示 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴所示 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OOOO 转转 动 筒内壁粗糙 筒口半径和筒高分别为动 筒内壁粗糙 筒口半径和筒高分别为R R和和H H 筒内壁 筒内壁A A点的高度为筒高的一点的高度为筒高的一 半 内半 内 壁上有一质量为壁上有一质量为m m的小物块 求 的小物块 求 图图 1111 1 1 当筒不转动时 物块静止在筒壁当筒不转动时 物块静止在筒壁A A点受到的摩擦力和支持力的大小 点受到的摩擦力和支持力的大小 2 2 当物块在当物块在A 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 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 解析 1 1 物块静止时 对物块进行受力分析如图所示 设筒壁与水平面的夹角为物块静止时 对物块进行受力分析如图所示 设筒壁与水平面的夹角为 由平衡条件有由平衡条件有 6 F Ff f mgmgsinsin F FN N mgmgcoscos 由图中几何关系有由图中几何关系有 coscos sinsin R R R R2 2 H H2 2 H H R R2 2 H H2 2 故有故有F Ff f F FN N m mg gH H R R2 2 H H2 2 m mg gR R R R2 2 H H2 2 2 2 分析此时物块受力如图所示 分析此时物块受力如图所示 由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有 mgmgtantan mr mr 2 2 其中其中 tantan r r H H R R R R 2 2 可得可得 2 2g gH H R R 答案 答案 1 1 2 2 m mg gH H R R2 2 H H2 2 m mg gR R R R2 2 H H2 2 2 2g gH H R R 1212 15 15 分分 2010 2010 青岛模拟青岛模拟 如图如图 1212 所示 一根长所示 一根长 0 10 1 m m 的细的细 线 一端系着一个质量为线 一端系着一个质量为 0 180 18 kgkg 的小球 拉住线的另一的小球 拉住线的另一 端 端 使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动 使小球的转使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动 使小球的转 速很缓慢地增加 当小球的转速增加到开始时转速的速很缓慢地增加 当小球的转速增加到开始时转速的 3 3 倍倍 时 细线断开 线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大时 细线断开 线断开前的瞬间线受到的拉力比开始