江浙省高考物理总复习 第五章 曲线运动 考点强化练12 圆周运动-人教版高三全册物理试题

考点强化练12圆周运动1.(2018浙江杭州预测)转篮球是一项难度较高的技巧,其中包含了许多物理知识。如图所示,假设某转篮球高手能让篮球在手指上(手指刚好在篮球的正下方)做匀速圆周运动,下列有关转篮球的物理知识正确的是()A.篮球上各点做圆周运动的圆心在手指上B.篮球上各点的向心力是由手指提供的C.篮球上各点做圆周运动的角速度相同D.篮球上各点离转轴越近,做圆周运动的向心加速度越大2.如图所示,有一皮带传动装置,A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC,已知RB=RA.A点与C点的角速度大小相等B.B点与C点的线速度大小相等C.B点与C点的角速度大小之比为2∶1D.B点与C点的向心加速度大小之比为1∶43.如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为r1、r2、r3。若甲轮的角速度为ω1,则丙轮的角速度为()A.r1ω1r3 B.4.质量为m的小球在竖直平面内的圆管中运动,小球的直径略小于圆管的口径,如图所示。已知小球以速度v通过圆管的最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg,则小球以速度通过圆管的最高点时()A.对圆管的内、外壁均无压力B.对圆管外壁的压力等于mgC.对圆管内壁的压力等于mgD.对圆管内壁的压力等于mg5.如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则()A.该盒子做圆周运动的向心力一定恒定不变B.该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πRC.盒子在最低点时,小球对盒子的作用力大小等于mgD.盒子在与O点等高的右侧位置时,小球对盒子的作用力大小等于mg6.(2017~2018学年浙江嘉兴高二第一学期期末)体操运动员做“单臂大回环”时,用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴在竖直平面内做圆周运动,如图所示,此过程中,运动员到达最低点时手臂受的拉力约为()A.50N B.500NC.2500N D.5000N7.如图所示,在光滑的水平面上相距0.1m处钉两枚铁钉A、B,长1m的柔软细线一端拴在A上,另一端拴一质量为500g的小球,小球的初始位置在AB连线上A的一侧,把细线拉直,给小球2m/s垂直于细线方向的水平速度,使它做圆周运动。由于钉子B的存在,使细线逐渐缠绕在AB上,问:线全部缠绕在钉子上的时间是多少?如果细线的抗断张力为7N,从开始经多长时间绳子断裂?8.(多选)“水流星”是一种常见的杂技项目,该运动可以简化为细绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型。已知圆周运动的最高点为P,最低点为Q,绳长为l,重力加速度为g,则()A.小球运动到最低点Q时,处于失重状态B.小球初速度v0越大,则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大C.当v0>6glD.当v0<gl时,细绳始终处于绷紧状态9.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是()A.A球的角速度等于B球的角速度B.A球的线速度大于B球的线速度C.A球的运动周期小于B球的运动周期D.A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力10.(2018浙江台州高三上学期期末质量评估)一汽车轮胎竖直放于水平地面上,O为其中心,A为轮胎与地面接触点,现使其在地面上向右滚动。某一时刻在地面上观察者看来,关于轮箍最大圆周上B、C两点的说法正确的是()A.B点比A点线速度大B.B点比A点角速度小C.B、C两点均绕O点做圆周运动D.B、C两点线速度大小相等11.如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10m/s2。则ω的最大值是(A.5rad/s B.3rad/sC.1.0rad/s D.5rad/s12.如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一个小球,现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F-v2图象如图乙所示。则下列说法错误的是()A.小球的质量为aRB.当地的重力加速度大小为RC.v2=c时,小球对杆的弹力方向向上D.v2=2b时,小球受到的弹力与重力大小相等13.如图所示,放置在水平地面上的支架质量为m0,支架顶端用细线拴着的摆球质量为m,现将摆球拉至水平位置,然后静止释放,摆球运动过程中,支架始终不动,以下说法正确的是()A.在释放前的瞬间,支架对地面的压力为(m+m0)gB.在释放前的瞬间,支架对地面的压力为(m0mC.摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(m+m0)gD.摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(3m+m0)g14.如图所示,光滑固定的水平圆盘中心有一个光滑的小孔,用一细绳穿过小孔连接质量分别为m1、m2的小球A和B,让B球悬挂,A球在光滑的圆盘面上绕圆盘中心做匀速圆周运动,角速度为ω,半径为r,则关于r和ω关系的图象正确的是()15.“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时,健身者半马步站立,手持太极球拍,拍上放一橡胶太极球,健身者舞动球拍时,球却不会掉落到地上。现将球拍和太极球简化成如图甲所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点,C为最低点,B、D与圆心O等高。设球的重力为1N,不计球拍的重力。则:(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少?(2)设在A处时健身者需施加的力为F,当球运动到B、D位置时,板与水平方向需有一定的夹角θ,请作出tanθ-F的关系图象。

考点强化练12圆周运动1.C篮球上的各点做圆周运动时,是绕着转轴做圆周运动,圆心均在转轴上,故A错误;篮球旋转就是靠我们的手拍动篮球旋转,造成篮球旋转产生向心力,故B错误;篮球上的各点绕转轴做圆周运动,故角速度相同,故C正确;由于角速度相同,根据a=ω2r可知篮球上各点离转轴越近,做圆周运动的向心加速度越小,故D错误。2.D处理传动装置类问题时,对于同一根皮带连接的传动轮边缘的点,线速度相等;同轴转动的点,角速度相等。对于本题,显然vA=vC,ωA=ωB,选项B错误;根据vA=vC及关系式v=ωR,可得ωARA=ωCRC,又RC=RA2,所以ωA=ωC2,选项A错误;根据ωA=ωB,ωA=ωC2,可得ωB=ωC2,即B点与C点的角速度大小之比为1∶2,选项C错误;根据ωB=ωC23.A连接轮之间可能有两种类型,即皮带轮或齿轮传动和同轴轮传动(各个轮子的轴是焊接的),本题属于齿轮传动,皮带轮或齿轮的特点是各个轮边缘的线速度大小相同,即v1=ω1r1=v2=ω2r2=v3=ω3r3,显然A选项正确。4.C小球以速度v通过圆管的最高点时,由牛顿第二定律得2mg=mv2R,假设小球以速度v2通过圆管的最高点时受到的压力向下,其大小为FN,则有mg+FN=mv22R,联立解得F5.B向心力的方向始终指向圆心,是变化的,故A错误;在最高点,由mg=mR4π2T2得,周期T=2πRg,故B正确;盒子在最低点,由F-mg=mR4π26.C当人在最高点从静止开始向下运动时,到达最低点时根据动能定理可得:2mgR=12mv2,解得在最低点时的最小速度为:v=2gR,在最低点速度最小时,由向心力公式得:F-mg=mv2R7.答案8.6s8.2s解析绳子上的力始终指向圆心,与速度方向垂直,向心力只改变速度的方向,而不会改变速度的大小,即小球在运动过程中,线速度大小始终保持不变,半径R逐渐变小,所以向心力F=mv2运动半个周期t=πr在第一个半周期内:F1=mv2L0,t在第二个半周期内:F2=mv2L0-在第三个半周期内:F3=mv2L0-依此类推,在第n个半周期内:Fn=mv2L0-(由于:L0(1)小球从开始运动到细线完全缠到A、B上的时间:t=t1+t2+…+t10=π[(2)设在第x个半周期时,Fx=7N。由Fx=mv代入数据得:7=0.5×2解得x=8.1,取x=8。代入第1题表达式得:t=t1+t2+t3+…+t8=π[8.CD小球运动到最低点Q时,由于加速度向上,故处于超重状态,选项A错误;小球在最低点时:FT1-mg=mv02l;在最高点时:FT2+mg=mv2l,其中12mv02-mg·2l=12mv2,解得FT1-FT2=6mg,故在P、Q两点绳对小球的拉力差与初速度v0无关,选项B错误;当v0=6gl时,可求得v=2gl,因为小球经过最高点的最小速度为gl,则当v0>69.B先对小球受力分析,如图所示,由图可知,两球的向心力都来源于重力mg和支持力FN的合力,建立如图所示的坐标系,则有:FNsinθ=mg ①FNcosθ=mrω2 ②由①得FN=mgsinθ,小球A和B受到的支持力FN相等,根据牛顿第三定律可知,选项D错误;由于支持力FN相等,A球运动的半径大于B球运动的半径,结合②式知,A球的角速度小于B球的角速度,选项A错误;A球的运动周期大于B球的运动周期,选项C错误;又根据FNcosθ10.A以地面为参考系,车轮上的每个点(除轴心)可视为同时参与两个运动,即向右匀速直线运动和圆周运动,相对于地面的速度是这两个运动速度的矢量合成。相对于地面,轮胎与地面的接触点是静止的,A点的速度为零,即A点向右匀速直线运动速度v大小与圆周运动线速度Rω大小相等。可知不考虑车轮与地面间的滑动,车轴相对于地面的速度即车的速度为Rω。相对于地面车轮边缘B点速度大小等于车轴匀速运动的速度大小与对轴圆周运动速度大小之和,即vB=2Rω,故A正确,C错误。B、A两点相对于车轴的角速度相同,故B错误;同理可知C点的速度为向右的匀速直线运动和竖直向上的匀速圆周运动的合成,根据平行四边形法则,合速度小于2Rω,故D错误。所以A正确,BCD错误。11.C物体随圆盘做圆周运动,运动到最低点时最容易滑动,因此物体在最低点且刚好要滑动时的转动角速度为最大值,这时,根据牛顿第二定律有,μmgcos30°-mgsin30°=mrω2,求得ω=1.0rad/s,C项正确,A、B、D项错误。12.B当弹力F方向向下时,F+mg=mv2R,解得F=mRv2-mg,当弹力F方向向上时,mg-F=mv2R,解得F=mg-mv2R,对比F-v2图象可知,b=gR,a=mg,联立解得g=13.D在释放前的瞬间绳拉力为零对支架进行分析可知FN1=m0当摆球运动到最低点时,由机械能守恒得mgR=m由牛顿第二定律得FT-mg=mv2R摆球到达最低点时,对支架由受力平衡,地面支持力FN=m0g由牛顿第三定律知,支架对地面的压力FN2=3mg+m0g1