2019版高考物理(人教版)练习：第四章第3讲圆周运动Word版含解析

1、课时作业单独成册方便使用基础题组、单项选择题1 .在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111 m的短道 竞赛.运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制 速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线.图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在。点时的速度方向（研究时可将运动 员看成质点）.下列论述正确的是（）A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在 Oa左侧D.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在 Oa右侧与Ob之间解析：运动员发生侧滑是因为运动员受到指向圆心的合力小于所需要的向心力,A、B错误

2、.若在O点发生侧滑，如果向心力突然消失，则沿切线 Oa运动，而现在是由于所提供的向心力小于所需要的向心力，因此滑动的方向在Oa与Ob之间，D正确.答案：D2 .如图是自行车传动结构的示意图，其中I是半径为 口的大齿轮，R是半径为 r2的小齿轮，田是半径为r3的后轮.假设脚踏板的转速为n,则自行车前进的速度为（）A.2 mrr3r2C.mcr3r22 mr2r3D.口解析：前进速度即为田轮的线速度，由同一个轮上的点角速度相等，同一链条上的点线速度大小相等可得:311= 2r2, W3= 32, 又有 CjO1=2 七，V=3r3, 所以2由门3.v= r2, a 正确.答案：A3 .如图所示，圆

3、弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是 以O为圆心的一段圆弧，位于竖直平面内.现有一小球从 一水平桌面的边缘P点向右水平飞出，该小球恰好能从A 点沿圆弧的切线方向进入圆轨道.OA与竖直方向的夹角为队PA与竖直方向的夹角为例下列关系式正确的是（）A. tan atan （2=2B. cot 6tan （2=2C. cot 削cot 包=2D. tan 6cot 包=2解析：小球在水平方向上做匀速直线运动， 在竖直方向上做自由落体运动， 小球 在A点时速度与水平方向的夹角为 6, tan 6 ="=更，位移与竖直方向的夹角V0 v0为（2, tan （2=x=萼" = 20,则

4、 tan 0itan （2 = 2.故 A 正确，B、C、D 错误.y 1 x2 gt2gt答案：A4.（2018安徽合肥高三模拟）如图所示，在粗糙水平木板上放一,一1、J I 个物块，使木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速.1-:二.圆周运动，ab为水平直径，cd为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（）"A.物块始终受到三个力作用B.只有在a、b、c、d四点，物块受到合外力才指向圆心C.从a到b,物块所受的摩擦力先增大后减小D.从b到a,物块处于超重状态解析：在c点处，物块可能只受重力作用，在d点处，物块只受重力和支持力作 用，在其他位置处，物

5、块受到重力、支持力、静摩擦力作用，选项 A错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，且始终指向圆心，选项 B错误；从a运动到b,向心力的水平分量先减小后增大，所以摩擦力先减小后增大，选项错误；从b运动到a,向心加速度有向上的分量，所以物块处于超重状态，选项D正确.答案：D5.如图所示，长为L的细绳一端固定在 O点，另一端拴住2L ，一个小球.在O点的正下方与。点相距下的地方有一枚与3竖直平面垂直的钉子 A.把球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子后的瞬间（细纯没有断），下列说法中正确的是（）A .小球的向心加速度突然增大到原来的3倍B .小球的线速度突然增大到原来的3倍C

6、 .小球的角速度突然增大到原来的1.5倍D.细绳对小球的拉力突然增大到原来的1.5倍解析：细绳碰到钉子的瞬间，线速度不变，B错误.圆周运动的半径由L变为L,32由a =：知，a增大到原来的3倍，A正确.根据v=r知，角速度增大到原2来的3倍，C错误.细绳碰到钉子前瞬间 Ftmg=m2,碰后瞬间Ft' mg=mv-,再根据机械能守恒有 mgL= mv；由此可得Ft' =Ft, D错误.L233答案：A、多项选择题6.（2018安徽皖江名校高三模拟）摩擦传动是传动装置中的 一个重要模型，如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传 动，其中O、O'分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘

7、的半 径之比r甲：r乙=3 ： 1,且在正常工作时两轮盘不打滑.今在两轮盘上分别放置 两个同种材料制成的滑块 A、B,两滑块与轮盘问的动摩擦因数相同，两滑块距 离轴心O、O'的间距Ra = 2Rb.若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐 渐增加，则下列叙述正确的是（）A.滑块A和B在与轮盘相对静止时，角速度之比为甲：乙=1 ： 3B.滑块A和B在与轮盘相对静止时，向心加速度的比值为aA ： aB=2 ： 9C.转速增加后滑块B先发生滑动 D.转速增加后两滑块一起发生滑动解析：假设轮盘乙的半径为R,由题意可知两轮盘边缘的线速度大小相等，有 甲(3R)=乙R,得甲：乙=1 ： 3,所以

8、滑块相对轮盘滑动前，A、B的角速度 之比为1 ： 3, A正确；滑块相对轮盘滑动前，根据 a=2r得A、B的向心加速 度之比为aA : aB = 2：9, B正确；据题意可得滑块的最大静摩擦力分别为FfA=LfiAg, FfB= NHBg,最大静摩擦力之比为 FfA ： FfB= mA ： mB ,滑块相对轮盘滑动 前所受的静摩擦力之比为 FfA ： FfB' =(mAaA)： (mBaB)= mA ： (4.5 mB),综上分 析可得滑块B先达到最大静摩擦力，先开始滑动，C正确，D错误.答案：ABC7.(2018江苏如皋质检)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于“的一轻质细杆的A点和B

9、点，如图所示，纯a与水平方向成8角， .xn!纯b在水平方向且长为l,当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动 二卢乙一 一电 b RI时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A. a纯的张力不可能为零B. a纯的张力随角速度的增大而增大C.当角速度之%， b纯将出现弹力D.若b纯突然被剪断，则a纯的弹力一定发生变化解析：对小球受力分析可得a纯的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力， 解 得FTa=Smg9,为定值，A正确，B错误.当FTaCOS仁R21,即必=、/滞-0时， b纯的弹力为零，若角速度大于该值，则 b纯将出现弹力，C正确.由于b纯可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a纯的弹力

10、可能不变，D错误.答案：AC8.如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径A. vo>0B.vo>4 m/sr = 0.4 m,最低点处有一小球（半径比r小很多），现给小球一水平 向右的初速度V0,要使小球不脱离圆轨道运动，V0应当满足（g 取 10 m/s2）（ ）D. v00 2y2 m/sC. v02书 m/s解析：要使小球不脱离轨道运动，则需越过最高点或不越过四分之一圆周.越过mv21 o取局点的临界情况：mg=，得v=Mg? = 2 m/s,由动能止理得一mg 2r =mv 2mvo2,解得v0 = 2j5 m/s；若不通过四分之一圆周，根据机械能守恒定律有1

11、2mgr=2mv0,解得丫0=2吸 m/s.所以v>2<5 m/s或丫02寸2 m/s均符合要求，C、D正确，A、B错误.答案：CD能力题组一、选择题9.如图所示，竖直面内的光滑圆轨道处于固定状态，一轻弹簧一端连接在圆轨道圆心的光滑转轴上，另一端与圆轨道上的小.球相连，小球的质量为1 kg,当小球以2 m/s的速度通过圆轨 '、I / 道的最低点时，球对轨道白压力为20 N,轨道的半径r = 0.5 m,一 一重力加速度g取10 m/s2,则小球要能通过圆轨道的最高点，小球在最高点的速 度至少为（）A. 1 m/sB. 2 m/sC. 3 m/sD. 4 m/s解析：设小球

12、在轨道最低点时所受轨道支持力为Fi、弹簧弹力大小为Fn,则Fi2 mg FN = mv,求得Fn = 2 N ,可判断出弹簧处于压缩状态.小球以最小速2V2.一度通过取局点时，球对轨道的压力刚好为布，则mgFN = m-p,求得72 = 2 m/s,B项正确.答案：B10.如图所示，细绳长为L,挂一个质量为 m的小球，小球离地 1 j 面的高度h = 2L,当纯受到大小为2mg的拉力时就会断裂，绳的iU 一子： 上端系一质量不计的环，环套在光滑水平杆上.现让环与小球一 n hi起以速度v = ygi向右运动，在A处环被挡住而立即停止，A离 以"叩鼻 墙的水平距离也为L,小球在以后的运

13、动过程中，小球第一次碰撞点离墙角B点的距离是AH （不计空气阻力），则（）L1- 2小L5一3-B2 C.4l = 3L3D. AH = 2L解析：环被A挡住时，小球做圆周运动，受到重力和绳子的拉力作用，两者的2合力充当向心力，故有Ftmg=m：,因为v=gL,代入解得FT=2mg,故纯 子会断开，断开之后小球做平抛运动，设小球直接落地，则 h=ggt2,小球的水 平位移x= vt=2L>L,所以小球先与墙壁碰撞.设小球平抛后经时间 t'与墙壁 碰撞，则t' =L = 'g,小球下落高度h' =2gt' 2 = 2,碰撞点距B的距离AHL 3= 2

14、L 2 = 2L,故 D 正确.答案：D11.侈选）（2018湖南长沙高三联考）如图所示，质量为 m的小球在 竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的有（）<- A .小球通过最高点的速度可能小于VgRB.小球通过最低点时对轨道的压力大小等于小球的重力C.小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力D.小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力解析：小球在光滑圆形管道内做圆周运动， 只受重力和弹力，两者的合力提供向心力.小球通过最高点时，速度可以无限接近于零，选项 A正确；小球通过最2V .一 低点时，受到重力和弹力，两者合力提供向心力，有Fn

15、mg= mR,选项B错误；小球在水平线ab以下管道中运动时，受到重力和弹力，合力沿半径方向的分力提供向心力，由于重力有背离圆心的分量，所以弹力一定指向圆心，因此外 侧管壁必然对小球有作用力，选项 C正确；同理，小球在水平线 ab以上管道中运动时，由于重力有指向圆心的分量，所以弹力可以背离圆心，也可以指向圆心, 选项D错误.答案：AC二、非选择题12.（2018陕西西安质检）某工厂生产流水线示意图如图晒所示，半径R= 1 m的水平圆盘边缘E点固定一小桶，h g在圆盘直径DE正上方平行放置的水平传送带沿顺时灯针方向匀速转动，传送带右端C点与圆盘圆心。在同“己三会一竖直线上，竖直高度h=1.25 m

16、. AB为一个与CO在同一竖直平面内的四分之 一光滑圆轨道，半径r = 0.45 m,且与水平传送带相切于B点.一质量m=0.2 kg 的滑块（可视为质点）从A点由静止释放，滑块与传送带间的动摩擦因数尸0.2,当滑块到达B点时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心。的竖直轴匀速转动，滑块到达C点时恰与传送带同速并水平抛出，刚好落入圆盘边缘的 小桶内.取g=10 m/s2,求： （1）滑块到达圆弧轨道B点时对轨道的压力Nb;传送带BC部分的长度L;（3）圆盘转动的角速度 应满足的条件.解析：（1）滑块从A到B过程中，由动能定理有mgr=1 ?mvB解得 vb= 2gr= 3 m/s滑块到达B点

17、时，由牛顿第二定律有2VBNb mg=m不解得Nb' =6 N根据牛顿第三定律，滑块到达 B点时对轨道的压力大小为6 N,方向竖直向下.12(2)滑块离开C点后做平抛运动，h=/gtii 2h-解得 ti = yl=0.5 sRvc=或=2 m/s滑块由B到C过程中，根据动能定理，有n mcgL-mvc2 2mvB22VB VC解得 L =1=1.25 m2仙g滑块由B到C过程中，根据运动学公式，有vb +VCL-2 t22L 一 解得 t2= 0.5 svb +VC则 t= tl+ t2= 1 s圆盘转动的角速度 应满足条件,2t = n (n= 1,2,3,)解得 丑=2冗 rad

18、/s(= 1,2,3,).答案：(1)6 N,方向竖直向下(2)1.25 m(3)=2门兀 rad/s(n= 1,2,3,)13. (2018湖南六校联考)如图所示为水上乐园的设施，由弯曲滑道、竖直平面内 的圆形滑道、水平滑道及水池组成，圆形滑道外侧半径 R=2 m,圆形滑道的最 低点的水平入口 B和水平出口 B'相互错开，为保证安全，在圆形滑道内运动时， 要求紧贴内侧滑行.水面离水平滑道高度 h = 5 m.现游客从滑道A点由静止滑 下，游客可视为质点，不计一切阻力，重力加速度 g取10 m/s2,求：(1)起滑点A至少离水平滑道多高？(2)为了保证游客安全，在水池中放有长度L = 5 m的安全气垫MN,其厚度不计, 满足(1)的游客恰落在M端，要使游客能安全落在气垫上，安全滑下点A距水平滑道的高度取值范围为多少？解析：(1)游客在圆形滑道内侧恰好滑过最高点时，有2Vmg= mq 从A到圆形滑道最