(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)第4章第3講《圓周運動》(含解析)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第3講　圓周運動　　時間：60分鐘　　　滿分：100分一、選擇題(本題共11小題，每小題8分，共88分。其中1～4題為單選，5～11題為多選)1.(2020·江蘇省鎮(zhèn)江市高三上學(xué)期期末)一質(zhì)量為m的汽車以2v的速度經(jīng)過拱形橋面頂端時對橋面的壓力為零，重力加速度為g。則該汽車以速度v經(jīng)過頂端時對橋面的壓力F為(　　)A．0.25mg B.0.5mgC．0.75mg D.mg答案　C解析　由題意，汽車速度為2v時，其重力恰好充當(dāng)向心力，則有mg＝m，當(dāng)汽車速度變?yōu)?/span>v時，向心力減小，橋面對汽車有向上的支持力F′，則有mg－F′＝m，聯(lián)立解得F′＝0.75mg，根據(jù)牛頓第三定律可知，汽車對橋面的壓力F＝0.75mg，故C正確，A、B、D錯誤。2．(2020·河北省石家莊市高三下一模)風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖a所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，通過齒輪帶動凸輪圓盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤上的凸輪經(jīng)過透鏡系統(tǒng)時光被擋住。已知風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動半徑為r，每轉(zhuǎn)動n圈帶動凸輪圓盤轉(zhuǎn)動一圈。若某段時間Δt內(nèi)探測器接收到的光強隨時間變化關(guān)系如圖b所示，則該時間段內(nèi)風(fēng)輪葉片(　　)A．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為B．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為C．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為D．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為答案　B解析　根據(jù)題意，從圖b可以看出，在Δt時間內(nèi)，探測器接收到光的時間在增長，圓盤上凸輪的擋光時間也在增長，故該段時間內(nèi)風(fēng)輪葉片的轉(zhuǎn)動速度在減?。辉?/span>Δt時間內(nèi)凸輪圓盤轉(zhuǎn)動了4周，則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動了4n周，風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)過的弧長為l＝4n×2πr，葉片轉(zhuǎn)動的平均速率為v＝＝，故B正確。3.(2020·福建省漳州市高三下一模)如圖所示，天花板上有一可自由轉(zhuǎn)動光滑小環(huán)Q，一輕繩穿過Q，兩端分別連接質(zhì)量為m1、m2的A、B小球。兩小球分別在各自的水平面內(nèi)做圓周運動，它們周期相等。則A、B小球到Q的距離l1、l2的比值為(　　)A. B. C. D.答案　D解析　設(shè)連接A、B兩球的繩子與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2，繩子拉力為T，對A小球水平方向有：Tsinθ1＝m1ω2l1sinθ1，對B小球水平方向有：Tsinθ2＝m2ω2l2·sinθ2，聯(lián)立得＝，故D正確，A、B、C錯誤。4.(2020·東北三省三校高三下學(xué)期第三次聯(lián)合模擬)如圖所示，金屬環(huán)M、N用不可伸長的細線連接，分別套在水平粗糙細桿和豎直光滑細桿上，當(dāng)整個裝置以豎直桿為軸以不同大小的角速度勻速轉(zhuǎn)動時，兩金屬環(huán)始終相對桿不動，下列判斷正確的是(　　)A．轉(zhuǎn)動的角速度越大，細線中的拉力越大B．轉(zhuǎn)動的角速度越大，環(huán)N與豎直桿之間的彈力越大C．轉(zhuǎn)動的角速度不同，環(huán)M與水平桿之間的彈力相等D．轉(zhuǎn)動的角速度不同，環(huán)M與水平桿之間的摩擦力大小不可能相等答案　C解析　設(shè)細線與豎直方向的夾角為θ，對N受力分析，受到豎直向下的重力GN、細線的拉力T、桿給它的水平支持力N1，因為兩環(huán)相對桿的位置不變，所以對N有Tcosθ＝GN，N1＝Tsinθ，因為重力GN恒定，角度θ恒定，所以細線的拉力不變，環(huán)N與豎直桿之間的彈力恒定，故A、B錯誤；對M受力分析，受到豎直向下的重力GM、細線的拉力T、水平桿對它向上的支持力N2以及可能受到的方向不確定的靜摩擦力，豎直方向由平衡條件有N2＝GM＋Tcosθ＝GM＋GN，所以轉(zhuǎn)動的角速度不同，環(huán)M與水平桿之間的彈力相等，C正確；若以較小角速度轉(zhuǎn)動，環(huán)M受到的摩擦力方向背離轉(zhuǎn)軸，有Tsinθ－f＝mω2r，得f＝Tsinθ－mω2r，若以較大角速度轉(zhuǎn)動，環(huán)M受到的摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸，有Tsinθ＋f′＝mω′2r，得f′＝mω′2r－Tsinθ，可能存在mω′2r－Tsinθ＝Tsinθ－mω2r，故D錯誤。5.(2020·廣深珠三校高三上學(xué)期第一次聯(lián)考)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，則在該彎道處(　　)A．路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B．車速只要低于v0，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動C．車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動D．當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，v0的值變小答案　AC解析　汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，則此時重力和支持力的合力指向圓弧內(nèi)側(cè)，提供汽車做圓周運動的向心力，故路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，A正確；車速低于v0時，汽車所需的向心力減小，摩擦力指向外側(cè)，若小于最大靜摩擦力，車輛便不會向內(nèi)側(cè)滑動，故B錯誤；車速高于v0時，摩擦力指向內(nèi)側(cè)，只要速度不超出某一最高限度，則摩擦力小于最大靜摩擦力，車輛便不會側(cè)滑，故C正確；當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，由于支持力和重力不變，則v0的值不變，故D錯誤。6.(2020·山西省大同市縣區(qū)高三第一次聯(lián)合考試)如圖所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長的輕繩連接，整個裝置能繞過CD中點的豎直軸OO′轉(zhuǎn)動，已知兩物塊質(zhì)量相等，桿CD對物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等，開始時繩子處于自然長度(繩子恰好伸直但無彈力)，物塊A到OO′軸的距離為物塊B到OO′軸距離的兩倍，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)速逐漸增大，從繩子處于自然長度到兩物塊A、B即將滑動的過程中，下列說法正確的是(　　)A．B受到的靜摩擦力一直增大B.B受到的靜摩擦力先增大后減小再增大C．A受到的靜摩擦力先增大后減小D．A受到的合力一直增大答案　BD解析　開始轉(zhuǎn)速較小時，兩物塊A、B均靠桿CD對其的靜摩擦力提供向心力；轉(zhuǎn)速逐漸增大，靜摩擦力增大，根據(jù)f＝mrω2，rA＞rB，可知隨著角速度的增大，A所受靜摩擦力先達到最大靜摩擦力，然后繩子產(chǎn)生拉力，所以當(dāng)繩子剛好產(chǎn)生拉力時，B受靜摩擦力作用且未達到最大靜摩擦力；隨著角速度繼續(xù)增大，A所受靜摩擦力不變，由fm＋T＝mω2rA，fB＋T＝mω2rB，知B所受靜摩擦力fB＝fm－mω2(rA－rB)＝fm－mω2rB，fB先減小后反向增大，直到達到最大靜摩擦力后，A、B開始滑動；綜上所述，A所受的靜摩擦力先增大，達到最大靜摩擦力后不變，B所受的靜摩擦力先增大后減小再增大，故A、C錯誤，B正確。根據(jù)向心力公式Fn＝mω2r，在發(fā)生相對滑動前物塊A、B做圓周運動的半徑是不變的，質(zhì)量也不變，隨著角速度的增大，向心力增大，而向心力就是物塊所受的合力，故D正確。7.(2020·江西省吉安市高三上期中)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)木架上的A點和C點，如圖所示，當(dāng)木架繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當(dāng)小球運動到圖示位置時，繩b被燒斷的同時木架停止轉(zhuǎn)動，則(　　)A．小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運動B．a繩中張力突然增大C．若角速度ω較小，小球在平行于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動D．若角速度ω較大，小球可在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做圓周運動答案　BD解析　繩b未斷時，繩a的拉力大小等于小球的重力mg，繩b斷時，由于慣性，小球具有水平向外的速度，且受豎直向下的重力和豎直向上的繩a的拉力，可能在豎直面內(nèi)做圓周運動，不可能在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，故A錯誤；設(shè)繩a的長度為La，繩b被燒斷瞬間，對小球由牛頓第二定律有：Fa－mg＝m，可知此時繩a中的張力大于小球重力，即a繩中張力突然增大，B正確；當(dāng)ω較小時，球在最低點速度較小，若v≤ ，則不能擺到與A點等高處，而在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動，故C錯誤；當(dāng)ω較大時，球在最低點速度較大，如果大于一定值，可在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，故D正確。8.(2020·福建省泉州市高三上質(zhì)量檢查)如圖，兩彈性輕繩一端系在天花板的O點，另一端分別系著質(zhì)量均為m的小球a、b，并讓兩小球都以O′為圓心在同一水平面上做勻速圓周運動。已知兩彈性繩的彈力都與其伸長量成正比，且原長恰好都等于OO′，則(　　)A．小球a、b的運動周期相同B．小球a的向心力大于小球b的向心力C．小球a、b的線速度大小相同D．彈性繩1的勁度系數(shù)大于彈性繩2的勁度系數(shù)答案　AD解析　設(shè)彈性輕繩與豎直方向的夾角為θ，原長為L，小球受到繩子的彈力和自身重力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：mgtanθ＝mLtanθ＝m，解得運動周期為：T＝2π，線速度大小為：v＝·tanθ，則小球a、b的運動周期相同，線速度大小不同，故A正確，C錯誤；繩1與豎直方向的夾角小，根據(jù)F向＝mgtanθ，小球a的向心力小于小球b的向心力，故B錯誤；輕繩的彈力F＝，輕繩的伸長量x＝－L，根據(jù)胡克定律可知，彈性繩的勁度系數(shù)k＝＝，繩1與豎直方向的夾角小，則彈性繩1的勁度系數(shù)大于彈性繩2的勁度系數(shù)，故D正確。9.(2020·河北省高三第二次省際調(diào)研)如圖所示，一直角斜劈繞其豎直邊BC做圓周運動，物塊始終靜止在斜邊AB上。在斜劈轉(zhuǎn)動的角速度ω緩慢增加的過程中，下列說法正確的是(　　)A．斜劈對物塊的支持力逐漸減小B．斜劈對物塊的支持力保持不變C．斜劈對物塊的摩擦力逐漸增加D．斜劈對物塊的摩擦力變化情況無法判斷答案　AC解析　物塊的向心加速度沿水平方向，加速度大小為a＝ω2r，設(shè)斜劈傾角為θ，物塊質(zhì)量為m，斜劈對物塊的支持力為N，摩擦力為f，對物塊，沿AB方向有f－mgsinθ＝macosθ，垂直AB方向有mgcosθ－N＝masinθ，解得f＝mgsinθ＋macosθ，N＝mgcosθ－masinθ，在角速度ω緩慢增加的過程中，物塊加速度a逐漸增加，則f逐漸增加，N逐漸減小，故A、C正確，B、D錯誤。10．(2021·八省聯(lián)考河北卷)如圖，內(nèi)壁光滑的玻璃管內(nèi)用長為L的輕繩懸掛一個小球。當(dāng)玻璃管繞豎直軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球與玻璃管間恰無壓力。下列說法正確的是(　　)A．僅增加繩長后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛏戏降膲毫?/span>B．僅增加繩長后，若仍保持小球與玻璃管間無壓力，需減小ωC．僅增加小球質(zhì)量后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛏戏降膲毫?/span>D．僅增加角速度至ω′后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛳路降膲毫?/span>答案　BD解析　根據(jù)題意可知，小球與玻璃管間恰無壓力時，有mgtanθ＝mrω2＝mLsinθω2。僅增加繩長后，小球需要的向心力變大，則小球受到玻璃管斜向下方的壓力，故A錯誤；僅增加繩長后，若仍保持小球與玻璃管間無壓力，根據(jù)mgtanθ＝mLsinθω2，則需減小ω，故B正確；根據(jù)mgtanθ＝mLsinθω2，可知增加小球質(zhì)量，小球仍與管壁間無壓力，故C錯誤；僅增加角速度至ω′后，小球需要的向心力變大，則小球受到玻璃管斜向下方的壓力，故D正確。11．(2020·廣東省汕頭市高三第一次模擬)如圖甲，固定在豎直面內(nèi)的光滑圓形管道內(nèi)有一小球在做圓周運動，小球直徑略小于管道內(nèi)徑，管道最低處N裝有連著數(shù)字計時器的光電門，可測球經(jīng)過N點時的速率vN，最高處M裝有力傳感器，可測出球經(jīng)過M點時對管道的作用力F(豎直向上為正)。用同一小球以不同的初速度重復(fù)試驗，得到F與v的關(guān)系圖像如圖乙，c為圖像與橫軸交點的橫坐標(biāo)，b為圖像延長線與縱軸交點的縱坐標(biāo)，重力加速度為g，則下列說法中正確的是(　　)A．若小球經(jīng)過N點時滿足v＝c，則經(jīng)過M點時對管道壁無壓力B．若小球經(jīng)過N點時滿足v＝c，則經(jīng)過M點時對內(nèi)管道壁有壓力C．小球做圓周運動的半徑為D．F＝－b時小球經(jīng)過N點的速度等于0答案　AC解析　由圖乙可知，若小球經(jīng)過N點時滿足v＝c，則經(jīng)過M點時對管道壁無壓力，A正確；當(dāng)小球經(jīng)過N點時滿足v＝c>c，則經(jīng)過M點時對管道壁的壓力為正值，可知此時小球?qū)ν夤艿辣谟袎毫Γ?/span>B錯誤；若小球經(jīng)過N點時滿足v＝c，則經(jīng)過M點時滿足mg＝m，由機械能守恒定律可得mv＝mg·2R＋mv，聯(lián)立解得R＝，C正確；由圖乙可知，F＝－b時v>c，小球經(jīng)過N點的速度大于0，D錯誤。二、非選擇題(本題共1小題，共12分)12.(2020·江西省贛州市十五縣市高三上期中)(12分)如圖，長L＝0.8 m的輕繩一端與質(zhì)量m＝6 kg的小球相連，另一端連接一個質(zhì)量M＝1 kg的滑塊，滑塊套在豎直桿上，與豎直桿間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)在讓小球繞豎直桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，當(dāng)繩子與桿的夾角θ＝60°時，滑塊恰好不下滑。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦，重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)小球轉(zhuǎn)動的角速度ω的大??；(2)滑塊與豎直桿間的動摩擦因數(shù)μ。答案　(1)5 rad/s　(2)解析　(1)對小球受力分析，由牛頓第二定律得：mgtanθ＝mω2Lsinθ，代入數(shù)據(jù)解得小球轉(zhuǎn)動的角速度ω＝5 rad/s。(2)對小球，在豎直方向，由平衡條件可得：FTcosθ＝mg，對滑塊，有：FTsinθ＝FN，聯(lián)立解得FN＝mg，對整體，豎直方向上有：Ff＝μFN＝(m＋M)g，聯(lián)立解得μ＝。

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