高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層作業(yè)（十三）圓周運動及其應(yīng)用含答案-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

課時分層作業(yè)(十三)　圓周運動及其應(yīng)用基礎(chǔ)性題組1．如圖所示為學(xué)員駕駛汽車在水平面上繞O點做勻速圓周運動的俯視示意圖．已知學(xué)員在A點位置，教練員在B點位置，A點的轉(zhuǎn)彎半徑為5.0 m，B點的轉(zhuǎn)彎半徑為4.0 m，學(xué)員和教練員(均可視為質(zhì)點)(　　)A．運動周期之比為5∶4B．運動角速度之比為4∶5C．向心加速度大小之比為4∶5D．運動線速度大小之比為5∶42．如圖所示，一輛汽車正通過一彎道半徑為R的道路(已知車輛通過該路段時的轉(zhuǎn)彎半徑均為R).道路左低右高，其水平寬度為s，右側(cè)與左側(cè)之間的豎直高度為h，重力加速度為g，考慮到雨雪天氣，路面結(jié)冰，此路段應(yīng)限速為(　　)A. B. C. D．3．如圖所示，用一水平木板托著一個物塊，使它們一起在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，運動過程中物塊與木板始終保持相對靜止，木板始終保持水平，圖中A、C兩個位置分別是運動軌跡的最低點和最高點，B位置與軌跡圓心等高．下列說法正確的是(　　)A．在A位置，物塊處于平衡狀態(tài)B．在B位置，物塊有向右運動的趨勢C．在C位置，物塊對木板的壓力等于物塊的重力D．從A到B再到C的過程中，物塊一直處于超重狀態(tài) 4．如圖所示，某同學(xué)用手水平托著一物體以身體(視為豎直直線)為軸勻速轉(zhuǎn)動，已知物體到身體的距離為R，手與物體間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，慢慢增大轉(zhuǎn)速，要使物體能水平滑出，人轉(zhuǎn)動的角速度至少應(yīng)大于(　　)A． B．C． D．5．如圖所示，雜技演員表演水流星節(jié)目．一根長為L的細繩兩端系著盛水的杯子，演員握住繩中間，隨著演員的掄動，杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運動，杯子運動中水始終不會從杯子灑出，設(shè)重力加速度為g，則杯子運動到最高點的角速度ω至少為(　　) A． B. C. D. 6．游樂場的旋轉(zhuǎn)木馬是小朋友們非常喜歡的游玩項目．如圖所示，一小孩坐在旋轉(zhuǎn)木馬上，繞中心軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，圓周運動的半徑為3.0 m，小孩旋轉(zhuǎn)5周用時1 min，則下列說法正確的是(　　)A．小孩做圓周運動的角速度為 rad/sB．小孩做圓周運動的線速度為2π m/sC．小孩在1 min內(nèi)通過的路程為15π mD．小孩做圓周運動的向心加速度為 m/s2
7．如圖所示，AB為豎直轉(zhuǎn)軸，細繩AC和BC的結(jié)點C系一質(zhì)量為m的小球，兩繩能承受的最大拉力均為2mg.當細繩AC和BC均拉直時，∠ABC＝90°，∠ACB＝53°，BC＝1 m．細繩AC和BC能繞豎直軸AB勻速轉(zhuǎn)動，因而小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動．當小球的線速度增大時，兩繩均會被拉斷，則最先被拉斷的那根繩及另一根繩被拉斷時的速度分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)(　　)A．AC　5 m/s B．BC　5 m/sC．AC　5.24 m/s D．BC　5.24 m/s8．[2022·浙江溫州模擬]撥浪鼓最早出現(xiàn)在戰(zhàn)國時期，宋代時小型撥浪鼓已成為兒童玩具．四個撥浪鼓上分別系有長度不等的兩根細繩，繩一端系著小球，另一端固定在關(guān)于手柄對稱的鼓沿上，現(xiàn)使鼓繞豎直放置的手柄勻速轉(zhuǎn)動，兩小球在水平面內(nèi)做周期相同的圓周運動．下列各圖中兩球的位置關(guān)系可能正確的是(圖中細繩與豎直方向的夾角α<θ<β)(　　)9．[2022·合肥檢測](多選)如圖所示，餐桌中心有一個半徑為r的圓盤，可繞其中心軸轉(zhuǎn)動，在圓盤的邊緣放置一質(zhì)量為m的小物塊，物塊與圓盤及餐桌間的動摩擦因數(shù)均為μ.現(xiàn)緩慢增大圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，小物塊將從圓盤上滑落，最終恰好停在桌面邊緣．已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，圓盤厚度及圓盤與餐桌間的間隙不計．則下列說法正確的是(　　)A．小物塊剛滑落時，圓盤的角速度為B．餐桌的半徑為rC．該過程中物塊所受支持力的沖量為零D．該過程中因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為μmgr綜合性題組10．[2022·廣東普寧模擬]如圖所示，圖甲為游樂場中一種叫魔盤的娛樂設(shè)施，游客坐在轉(zhuǎn)動的魔盤上，當魔盤轉(zhuǎn)速增大到一定值時，游客就會滑向盤邊緣，其裝置可以簡化為圖乙所示．若魔盤轉(zhuǎn)速緩慢增大，則游客在滑動之前(　　)A．受到魔盤的支持力緩慢增大B．受到魔盤的摩擦力緩慢增大C．受到的合外力大小不變D．受到魔盤的作用力大小不變11．[2022·山東臨沂統(tǒng)考]如圖所示，豎直平面內(nèi)光滑圓弧形軌道半徑為R，A端與圓心O等高，AD為與水平方向成45°角的斜面，B點在O的正上方．一個小球在A點正上方由靜止開始釋放，自由下落至A點后進入圓形軌道并恰能到達B點，求：(1)釋放點距A點的豎直高度；(2)小球落到斜面上C點時的速度大小． 12．如圖所示，在水平圓盤上，沿半徑方向放置物體A和B，mA＝4 kg，mB＝1 kg，它們分別放在圓心兩側(cè)，與圓心距離為rA＝0.1 m，rB＝0.2 m，中間用細線相連，A、B與盤間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若圓盤從靜止開始繞中心轉(zhuǎn)軸非常緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，fA表示物體A與圓盤之間的摩擦力，g取10 m/s2，求：(1)細線中剛出現(xiàn)張力時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω1；(2)A、B兩物體相對圓盤將要滑動時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω3. 課時分層作業(yè)(十三)　圓周運動及其應(yīng)用1．解析：根據(jù)共軸物體角速度、周期相同可知，學(xué)員和教練員的運動周期之比為1∶1，角速度之比為1∶1，故A、B錯誤；由題知學(xué)員和教練員的半徑之比為5∶4，根據(jù)向心加速度公式a＝ω2r可知，它們的向心加速度之比為5∶4，故C錯誤；根據(jù)v＝ωr得它們的線速度之比為5∶4，故D正確．答案：D2．解析：路面結(jié)冰后道路與車胎之間的摩擦很小，可不考慮摩擦力．汽車通過此路段時做半徑為R的勻速圓周運動，傾斜路面對汽車的支持力和汽車的重力在水平方向的合力提供向心力，設(shè)汽車質(zhì)量為m，路面傾角為θ，則有mg tan θ＝m，tan θ＝，聯(lián)立解得：v＝，故C正確．答案：C3．解析：在A位置，物塊的合外力指向圓心，即合力不為零，不是處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；在B位置，向心力由摩擦力提供，摩擦力水平向左，物塊有向右運動的趨勢，故B正確；在C位置，物塊的重力和木板對物塊的支持力的合力提供向心力，因此物塊對木板的壓力小于物塊的重力，故C錯誤；從A到B過程中，物塊有向上的分加速度，處于超重狀態(tài)，從B到C過程中，物塊有向下的分加速度，處于失重狀態(tài)，故D錯誤．答案：B4．解析：設(shè)物體的質(zhì)量為m，剛好發(fā)生相對滑動時物體所受的向心力為F向＝μmg＝mω2R，解得ω＝，則當角速度大于時，物體能水平滑出，故A正確，B、C、D錯誤．答案：A5．解析：杯子在豎直平面內(nèi)做半徑為的圓周運動，使水不流出的臨界條件是在最高點重力提供向心力，則有mg＝，可得ω＝，故B正確，A、C、D錯誤．答案：B6．解析：由題可知，小孩做圓周運動的周期為T＝ s＝12 s，則小孩做圓周運動的角速度為ω＝＝ rad/s＝ rad/s，故A正確；根據(jù)公式v＝ωr可知小孩做圓周運動的線速度為v＝ωr＝×3.0 m/s＝ m/s，故B錯誤；小孩在1 min內(nèi)通過的路程即為在該時間內(nèi)通過的圓弧的長度，根據(jù)線速度公式v＝可以得到Δs＝v·Δt＝×60 m＝30π m，故C錯誤；根據(jù)向心加速度的公式可以得到a＝ω2r＝ωv＝ m/s2＝ m/s2，故D錯誤．答案：A7．解析：當小球線速度增至BC被拉直后，由牛頓第二定律可得，豎直方向上：TA sin ∠ACB＝mg①，水平方向上：TA cos ∠ACB＋TB＝m②，由①式可得TA＝mg，小球線速度增大時，TA不變，TB增大，當BC繩剛要被拉斷時，TB＝2mg，由②可解得此時v≈5.24 m/s；BC繩斷后，隨小球線速度增大，AC線與豎直方向間夾角增大，設(shè)AC線被拉斷時與豎直方向的夾角為α，由TAC·cos α＝mg，TACsin α＝m，r′＝LAC·sin α，可解得，α＝60°，LAC＝ m，v′＝5 m/s，故B正確．答案：B8．解析：小球做勻速圓周運動，角速度相同，受力分析如圖所示，設(shè)繩長為L1，反向延長與撥浪鼓轉(zhuǎn)軸交點為O，小球到O點的距離為L，鼓面半徑為r.根據(jù)牛頓第二定律得mg tan γ＝mω2L sin γ，整理得L cos γ＝＝L1cos γ＋，若O點到小球轉(zhuǎn)動平面的高度h＝L cos γ相同，則繩子長度L1越長，細繩與豎直方向的夾角γ越大，故繩子與撥浪鼓連接點A離小球做圓周運動平面的距離h1＝L1cos γ＝h－越大，即繩子長度L1越大，γ越大，h1越大．故選項C正確，A、B、D錯誤．答案：C9．解析：小物塊剛好滑落時，靜摩擦力達到最大值，由向心力公式有μmg＝mω2r，可得此時圓盤的角速度ω＝，A項錯誤；小物塊在滑到桌面邊緣的過程中，由動能定理有－μmgx＝0－m(ωr)2，解得滑行距離x＝，所以餐桌的半徑R＝＝r，B項正確；桌面對物塊的支持力始終豎直向上，且持續(xù)一段時間，其沖量一定不為零，C項錯誤；物塊在該過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μmg·＝μmgr，D項正確．答案：BD10．解析：設(shè)魔盤斜面傾角為θ，游客受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，設(shè)游客的質(zhì)量為m，做圓周運動的半徑為r，魔盤的轉(zhuǎn)速為n，在水平方向根據(jù)向心力公式有Ffcos θ－FNsin θ＝mr·4π2n2，在豎直方向根據(jù)平衡條件有Ffsin θ＋FNcos θ＝mg，解得FN＝mg cos θ－mr·4π2n2sin θ，Ff＝mg sin θ＋mr·4π2n2cos θ.則隨著魔盤轉(zhuǎn)速緩慢增大，游客受到魔盤的支持力FN緩慢減小，摩擦力Ff緩慢增大，選項A錯誤，B正確；根據(jù)F＝mr(2πn)2可知，隨轉(zhuǎn)速增大，游客受到的合外力大小增大，選項C錯誤；游客受到魔盤的作用力是支持力FN和摩擦力Ff的合力，其大小為F＝，則F隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大，選項D錯誤．答案：B11．解析：(1)小球恰能到達B點，在B點由重力提供向心力，則有mg＝m得v＝設(shè)小球的釋放點距A點高度為h，小球從開始下落到B點，由動能定理得mg(h－R)＝mv2得h＝1.5R(2)小球離開B點后做平拋運動，小球落到C點時有：tan 45°＝＝＝解得t＝2小球落在斜面上C點時豎直分速度為vy＝gt＝2小球落到C點的速度大小vC＝＝答案：(1)1.5R　(2)12．解析：(1)假設(shè)A、B之間無繩子，由μmg＝mω2r，可知使A剛滑動的角速度ωA＝＝ rad/s使B剛滑動的角速度ωB＝＝ rad/s當角速度由O開始緩慢增大到 rad/s時，B開始滑動，AB間有繩時，繩子將出現(xiàn)張力所以ω1＝ rad/s(2)隨后，繩子有拉力TA物塊：fA＋T＝mAω2rAB物塊：μmBg＋T＝mBω2rB解得：fA＝0.2ω2＋2當ω＝ω2時，fA＝μmAg，ω2＝ rad/s當ω＞ω2時，繩子的拉力持續(xù)增大，以提供兩個物體的向心力，此時，A的摩擦力是最大靜摩擦力，物塊B所受到的摩擦力逐漸減小，直至反向最大．當ω＝ω3時，對A：μmAg＋T＝rA對B：T－μmBg＝rB解得：ω3＝ rad/s.答案：(1) rad/s　(2) rad/s

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