2021年新高考物理总复习检测：第四章第3节圆周运动检测(含解析)

1、-1 -圆周运动（建议用时：40 分钟）1.如图所示，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C ”三点在同一水平线上若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为ti,第二次由C滑到A,所用的时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道 滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则（）A.t1t2D.无法比较tl、t2的大小解析：选 A.在滑道AB段上取任意一点E,比较从A点到E点的速度Vi和从C点到E点的 速度V2，易知，ViV2.因E点处于“凸”形轨道上，速度越大，轨道对小滑块的支持力越小， 因动摩擦因数恒定，则摩擦力越小，可知由A滑到C比由C滑到A在AB段上的摩擦力小，因摩擦

2、造成的动能损失也小.同理，在滑道BC段的“凹”形轨道上，小滑块速度越小，其所受支持力越小，摩擦力也越小，因摩擦造成的动能损失也越小，从C处开始滑动时，小滑块损失的动能更大.故综上所述，从A滑到C比从C滑到A在轨道上因摩擦造成的动能损失要小， 整个过程中从A滑到C平均速度要更大一些，故tiin 30=mw2r,解得3=1.0 rad/s，故选项 C 正确.7. （2016 高考全国卷H）小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂，*:.Q球的绳短.将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示.将两球由静止释放.在各自轨迹 的最低点（）A. P球的速度一定大

3、于Q球的速度B. P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析：选 C.小球从释放到最低点的过程中，只有重力做功，由机械能守恒定律可知，mgL=2m&,v= 2gL,绳长L越长，小球到最低点时的速度越大，A 项错误；由于P球的质量大12于Q球的质量，由E 0C.vo 5 m/s解析：选 CD 最高点的临界情况为1212根据动能定理得mg2 r= qmv qmv，解得Vo= 5 m/s.若恰好不超过圆心高度，根据动能定1 _理有mgr= o qmf,解得vo= 2gr= 1o m/s，所以Vo应满足的条件是vo

4、5 m/s 或voW1o m/s，故选项C、D 正确，A B 错误.【B 级能力题练稳准】9 .如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动.甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲：r乙=3 ： 1,两圆盘和小物体m、m之间的动摩D.voW.10 m/s2mg=mr,解A.m与m滑动前的角速度之比31:32= 3：1B.m与m滑动前的向心加速度之比ai:a2= 1：3C.随转速慢慢增加， m 先开始滑动D.随转速慢慢增加，m 先开始滑动解析：选 D.甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等，有3甲r甲=3乙r乙，因r甲：r乙=3 ： 1 ,贝U3甲：3乙=1 : 3

5、,所以小物体相对盘开始滑动前,m与m的角速度之比31:32= 1 : 3,故选项 A 错误；小物体相对盘开始滑动前，根据a=比为a1:a2= （32 2r） ：（32r） = 2 : 9,故选项 B 错误；根据2r得m与m的向心加速度之mg= mrw2=ma知，因ai:a?=2 : 9,圆盘和小物体的动摩擦因数相同，可知当转速增加时,m先达到临界角速度，所以m先开始滑动.故选项 C 错误，D 正确.io.（多选）如图甲所示为建筑行业使用的一种小型打夯机,其原理可简化为一个质量为M的支架（含电动机）上由一根长为I的轻杆带动一个质量为m的铁球（铁球可视为质点），如图乙所示，重力加速度为g.若在某次

6、打夯过程中，铁球以角速度3匀速转动，则（）Vo 2 5 m/s擦因数相同，m距O点为 2r,-8 -A.铁球转动过程中机械能守恒B.铁球做圆周运动的向心加速度始终不变C.铁球转动到最低点时，处于超重状态D.若铁球转动到最高点时，支架对地面的压力刚好为零，则解析：选 CD.由于铁球在做匀速圆周运动的过程中动能不变，但重力势能在不断地变化,所以其机械能不守恒，选项 A 错误；由于铁球做圆周运动的角速度和半径均不发生变化，由a=32|可知，向心加速度的大小不变，但其方向在不断地发生变化，故选项B 错误；铁球转动到最低点时，有竖直向上的加速度，故杆对铁球的拉力要大于铁球的重力，铁球处于超重状态，选项

7、C 正确；以支架和铁球整体为研究对象，铁球转动到最高点时，只有铁球有向下2/ (M-m g的加速度，由牛顿第二定律可得(M+m)g= mo2l，解得3=、/ 荷_-，选项 D 正确.11. (2018 高考全国卷 川)如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，0A和OB之间的夹角为a, sina=害一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道;5在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零重力加速度大小为g

8、.(1) 水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；(2) 小球到达A点时动量的大小；(3) 小球从C点落至水平轨道所用的时间.解析：(1)设水平恒力的大小为F),小球到达C点时所受合力的大小为F.由力的合成法则 有F0/(M+m gV m-9 -=tanmgF2= (mg2+F2-10 -设小球到达C点时的速度大小为V，由牛顿第二定律得由式和题给数据得3小Fo=玄口玄口(2)设小球到达A点的速度大小为vi,作CDL PA交PA于D点，由几何关系得DA= Rsina CD= R(1+cosa)由动能定理有p=mv=小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g.设小球在竖

9、直方向的初速度为Vi,从C点落至水平轨道上所用时间为t.由运动学公式有mg- CD- Fo1212DA=2mv2mv由式和题给数据得，小球在A点的动量大小为2PD A-11 -12vit+ gt=CDvi=vsina?由？式和题给数据得答案：见解析12.(2019 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F= 2m，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2加速度g取 10 m/s，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 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= mR从A到圆形滑道最高点，由机械能守恒定律得12mgHmv+mg2R5解得H=2R=5 m.落在M点时抛出速度最小，从A到C由机械能守恒定律得12mgH qmvV1= p2gH= 10 m/s 水平抛出，由平抛运