2014高考物理一轮复习专练4.3圆周运动及其应用(精)

1、 4.3 圆周运动及其应用 1 关于做匀速圆周运动物体的线速度、 角速度、周期之间的关系，下列说法正确的是（ ）. A 线速度大的角速度一定大 B 线速度大的周期一定小 C.角速度大的半径一定小 D 角速度大的周期一定小 解析 选项 个性分析 A 错误 v 由 v r得3 r,故只有当半径 r 疋时，角速度3才与线 速度 v 成正比 B 错误 2 n 2 n 由 v T得 T v，故只有当半径 r 一定时，周期 T 才与线 速度 v 成反比 续表 C 错误 v 由3 r知，只有当线速度 v 一定时，角速度 3与半径 r 成反比 D 正确 2 n 2 n 由3 T 得 T 3,故周期 T 与角速

2、度3才成反比，即角速度大 的，周期一定小 答案 D 2. 如图 4-3-1 所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r, A是它边缘上的一点左侧是一轮轴，大轮的半径为 4r, 小轮的半径为2r. B点在小轮上，它到小轮中心的距离为 r. C点和D点分别位于小轮和大轮的边缘上 若在传动过 程中，皮带不打滑则（） A. A点与B点的线速度大小相等 B. A点与B点的角速度大小相等 C. A点与C点的线速度大小相等 D. A点与D点的向心加速度大小相等图 4-3-1 A .小球对圆环的压力大小等于 mg 解析 A 点与 B 点既不共轴也不在同一皮带上，故线速度、角速度大小均不相等. A 与 C 同皮带线速

3、度大小相等， VA =vc，结合v二r得 -A =2 .C，再根据，D - .c 及 a = .2r 可 得 aA =aD . 答案 C D 3. 如图 4-3-2 所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点， 并在同一水平面内 A. 周期相同 B .线速度的大小相等 C.角速度的大小相等 D. 向心加速度的大小相等 的大小相等，周期相同，向心加速度不同. 答案 AC 4. 如图 4-3-3 所示，质量为 m 的小球在竖直平面内的光滑圆环轨道上做圆周运动圆环半 径为 R,小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时 （ ）. 做匀速圆周运动，则它们的 设圆锥h. r I 2 2

4、n2 mg h = mr = mw r = m T r = ma, h相同，而 r 不同，故两小球运动的线速度不同，角速度 解析 丄 a = hg.因两圆锥摆的 图 4-3-3 A .小球对圆环的压力大小等于 mg B .小球受到的向心力等于 o C.小球的线速度大小等于 .gR D .小球的向心加速度大小等于 g 解析小球在最高点时刚好不脱离圆环， 则圆环刚好对小球没有作用力， 小球只受重力，重 mg 力竖直向下提供向心力，根据牛顿第二定律得小球的向心加速度大小为 a = = g,再根据 2 V _ 圆周运动规律得 a= R = g，解得 v= gR.（竖直平面内圆周运动的 “绳”模型） 答

5、案 CD 5. 2012 年 11 月 3 日,神州八号”飞船与天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。 任务完成后 天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与 神州九号”交会对接。变轨前和变轨 完成后天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为 Ri、F2，线速度大小 则 等于（ Vi V2 确。 答案 B 6. 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，

6、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 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 =31可知，树梢的线 速度最大，易判断树倒下的方向， B 正确；由 a= 3 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. 分别为w vi V2 A. Ri3 R； B. C. D. Ri2 解析万有引力提供向心力有 R2 Ri 答案 B7. 2012 年 8 月，嫦娥二号冶成功进入了环绕 日地拉格朗日点冶的轨道 ，我国成为世界上第 三个造访该点的国家如图

7、所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上 ，一飞行器处 于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动 ，则此飞行器的 -J 松气卯II点 图 4-3-4 (A) 线速度大于地球的线速度 (B) 向心加速度大于地球的向心加速度 (C) 向心力仅由太阳的引力提供 (D) 向心力仅由地球的引力提供 解析 因为角速度相同，飞行器的半径大，所以线速度大， A 正确。向心加速度 a=3 2X R 飞行器的半径大，所以加速度大， B 正确。项仅由地球或太阳提供向心力无法完成此运动， 应该是两者合力提供向心力，所以 CD 错误。 答案 AB &汽车甲和汽车乙质量相等，以相等速率沿同

8、一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的 外侧两车沿半径方向受到的摩擦力分别为 Ff甲和 Ff 乙以下说法正确的是( ). A Ff甲小于 Ff乙 B Ff甲等于 Ff乙 C. Ff甲大于 Ff乙 D . Ff甲和 Ff乙大小均与汽车速率无关 解析 根据题中的条件可知， 两车在水平面做匀速圆周运动， 则地面对车的摩擦力用来提供 mv2 其做圆周运动的向心力， 则 F向=Ff,又有向心力的表达式 F向=r ,因为两车的质量相同， 两车运行的速率相同，因此轨道半径大的车所需的向心力小，即摩擦力小， A 正确. 答案 A 9. 如图 4-3-5 所示，螺旋形光滑轨道竖直放置， P、Q 为对应的轨道最高

9、点，一个小球以一 定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点 P，则下列说法中正确的是( ). 图 4-3-5 A .轨道对小球做正功，小球的线速度 VPVQ B. 轨道对小球不做功，小球的角速度 WPaQ D .轨道对小球的压力 FPFQ 和支持力，支持力时刻与运动方向垂直所以不做功， A 错；那么在整个过程中只有重力做功 满足机械能守恒，根据机械能守恒有 VPrQ,根据w 2 V V_ =:,a = 7，得小球在 P 点的角速度小于在 Q 点的角速度，B 正确；在 P 点的向心加速度 小于在 Q 点的向心加速度，C 错；小球在 P 和 Q 两点的向心力由重力和支持力提供， 即 mg +

10、 FN = ma向，可得 P 点对小球的支持力小于 Q 点对小球的支持力，D 错. 答案 B 10. 乘坐游乐园的过山车时，质量为 m 的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动 （如图 4-3-6 所示），下列说法正确的是（ ）. A .车在最高点时，人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去 B. 人在最高点时，对座位仍可能产生压力，但压力一定小于 mg C. 人在最低点时，处于超重状态 D .人在最低点时，对座位的压力大于 mg解析本题考查圆周运动和机械能守恒, 中档题.轨道光滑，小球在运动的过程中只受重力 图 4-3-6 2 2 c Vo cos a ，所以在其轨迹最高点 P

11、 处的曲率半径是，二 ,C g 正确。 1 12.如图 4-3-8 甲所示，弯曲部分 AB 和 CD 是两个半径相等的4圆弧，中间的 BC 段是竖直 的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径 ），分别与上下圆弧轨道相切连接， BC 段的长 度 L 可作伸缩调节.下圆弧轨道与地面相切， 其中 D、A 分别是上下圆弧轨道的最高点与最 低点，整个轨道固定在竖直平面内.一小球多次以某一速度从 A 点水平进入轨道而从 D 点 解析 人在最高点如果速度较大，就会产生对座位的压力并且压力也有可能大于 mg 而不 致于掉落，故 A、B 均错；人在最低点时具有向上的加速度，因此处于超重状态, C 对；在 最低点

12、满足 FN = mg+ mRmg, D 对.（竖直平面内圆周运动 杆” 模型） 答案 CD 11. 一般的曲线运动可以分成很多小段， 每小段都可以看成圆周 运动的一部分, 即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代 替。如图（a） 所示，曲线上的 A 点的曲率圆定义为：通过 A 点 和曲线上紧邻 A 点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆 就叫做 A 点的曲率圆，其半径 p叫做 A 点的曲率半径。现将 物体沿与水平面成 a角的方向已速度 UO抛出，如图（b）所示。 则在其轨迹最高点 P 处的曲率半径是 A Vo2 B. 2 . 2 vO sin - C. 2 2 Vo cos : D. 2 2

13、 Vo cos : g sin 工 答案 解析 物体在其轨迹最高点 P 处只有水平速度，其水平速度大小为 vOcos a根据牛顿第 二定律得 (vO cos ： )2 mg 二 m - - 水平飞出.今在 A、D 两点各放一个压力传感器，测试小球对轨道 A、D 两点的压力，计算 出压力差AF.改变 BC 的长度 L,重复上述实验，最后绘得的 AFL 图象如图 4-3-21 乙所示.（不 计一切摩擦阻力，g 取 10 m/s2） 图 4-3-8 某一次调节后，D 点的离地高度为 0.8 m,小球从 D 点飞出，落地点与 为 2.4 m，求小球经过 D 点时的速度大小； (2)求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径. 1 2 解析(1)小球在竖直方向做自由落体运动，有： HD = 2gt2, 在水平方向做匀速直线运动，有： X= VDt , (2)设轨道半径为 r, A 到 D 过程机械能守恒，有: 1 2 1 2