2020版高考物理 考點規(guī)范練習(xí)本10 圓周運動1.質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點的過程中，如果由于摩擦力的作用使木塊的速率不變，那么(　　)A．因為速率不變，所以木塊的加速度為零B．木塊下滑過程中所受的合外力越來越大C．木塊下滑過程中所受的摩擦力大小不變D．木塊下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心  2.物體做勻速圓周運動時，下列說法中不正確的是(　　)A．角速度、周期、動能一定不變B．向心力一定是物體受到的合外力C．向心加速度的大小一定不變D．向心力的方向一定不變  3.小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上,P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量,懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起,使兩繩均被水平拉直,如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點,(　　) A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度  4.如圖所示，一木塊放在圓盤上，圓盤繞通過圓盤中心且垂直于盤面的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，木塊和圓盤保持相對靜止，那么(　　) A．木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑背離圓盤中心B．木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑指向圓盤中心C．木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向與木塊運動的方向相反D．因為木塊與圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動，所以它們之間沒有摩擦力     5.如圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)動軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑大小與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動時,由于摩擦作用,B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來。a、b、c分別為三輪邊緣的三個點,則a、b、c三點在運動過程中的(　　) A.線速度大小之比為3∶2∶2B.角速度之比為3∶3∶2C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D.向心加速度大小之比為9∶6∶4  6.兩粗細相同內(nèi)壁光滑的半圓形圓管ab和bc連接在一起,且在b處相切,固定于水平面上。一小球從a端以某一初速度進入圓管,并從c端離開圓管。則小球由圓管ab進入圓管bc后????????????? (　　) A.線速度變小      B.角速度變大      C.向心加速度變小     D.小球?qū)鼙诘膲毫ψ兇?/span>  7.如圖所示,一根細繩一端系一個小球,另一端固定,給小球不同的初速度,使小球在水平面內(nèi)做角速度不同的圓周運動,則下列細繩拉力F、懸點到軌跡圓心高度h、向心加速度a、線速度v與角速度平方ω2的關(guān)系圖像正確的是????????????? (　　)       8.如圖所示，小球緊貼在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)壁做圓周運動，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說法正確的是(　　) A．小球通過最高點時的最小速度 vmin=B．小球通過最高點時的最小速度vmin=C．小球在水平線ab以下的管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力D．小球在水平線ab以上的管道中運動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力 9.在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低．如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些．汽車的運動可看作是做半徑為R的圓周運動．設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)等于(　　) A. 　　    B.          C.          D. 10.如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動,盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止。物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為 (設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,g取10 m/s2。則ω的最大值是(　　) A. rad/s          B. rad/s          C.1.0 rad/s          D.5.0 rad/s11. (多選)圖甲、乙、丙、丁是游樂場中比較常見的過山車,甲、乙兩圖的軌道車在軌道的外側(cè)做圓周運動,丙、丁兩圖的軌道車在軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運動,兩種過山車都有安全鎖(由上、下、側(cè)三個輪子組成)把軌道車套在了軌道上,四個圖中軌道的半徑都為R。下列說法正確的是(　　)A.甲圖中,當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最高點時,座椅一定給人向上的力B.乙圖中,當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最低點時,安全帶一定給人向上的力C.丙圖中,當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最低點時,座椅一定給人向上的力D.丁圖中,軌道車過最高點的最小速度為 12. (多選)如圖所示,粗糙水平圓盤上,質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起,隨圓盤一起做勻速圓周運動,則下列說法正確的是(　　) A.B的向心力是A的向心力的2倍B.盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的2倍C.A、B都有沿半徑向外滑動的趨勢D.若B先滑動,則B對A的動摩擦因數(shù)μA小于盤對B的動摩擦因數(shù)μB13. (多選)摩擦傳動是傳動裝置中的一個重要模型,如圖所示的兩個水平放置的輪盤靠摩擦力傳動,其中O、O'分別為兩輪盤的軸心。已知兩個輪盤的半徑比r甲∶r乙=3∶1,且在正常工作時兩輪盤不打滑。今在兩輪盤上分別放置兩個同種材料制成的滑塊A、B,兩滑塊與輪盤間的動摩擦因數(shù)相同,兩滑塊距離軸心O、O'的間距RA=2RB。若輪盤乙由靜止開始緩慢地轉(zhuǎn)動起來,且轉(zhuǎn)速逐漸增加,則下列敘述正確的是(　　) A.滑塊A和B在與輪盤相對靜止時,角速度之比為ω甲∶ω乙=1∶3B.滑塊A和B在與輪盤相對靜止時,向心加速度之比為aA∶aB=2∶9C.轉(zhuǎn)速增加后,滑塊B先發(fā)生滑動D.轉(zhuǎn)速增加后,兩滑塊一起發(fā)生滑動  14. (多選)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細桿的A點和B點，如圖所示，a繩與水平方向成θ角，b繩沿水平方向且長為l，當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，a、b兩繩均伸直，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)繩張力不可能為零B．a(chǎn)繩的張力隨角速度的增大而增大C．當(dāng)角速度ω> ，b繩將出現(xiàn)張力D．若b繩突然被剪斷，a繩的張力可能不變              15.如圖所示,內(nèi)壁光滑的彎曲鋼管固定在天花板上,一根結(jié)實的細繩穿過鋼管,兩端分別拴著小球A和B。小球A和B的質(zhì)量之比 。當(dāng)小球A在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時,小球A到管口的繩長為l,此時小球B恰好處于平衡狀態(tài)。管子的內(nèi)徑粗細不計,重力加速度為g。試求: (1)拴著小球A的細繩與豎直方向的夾角θ;(2)小球A轉(zhuǎn)動的周期。                              16.為了研究過山車的原理,某物理小組提出了下列的設(shè)想:取一個與水平方向夾角為θ=60°、長為l1=2 m的傾斜軌道AB,通過微小圓弧與長為l2= m的水平軌道BC相連,然后在C處設(shè)計一個豎直完整的光滑圓軌道,出口為水平軌道D,如圖所示。現(xiàn)將一個小球從距A點高為h=0.9 m的水平臺面上以一定的初速度v0水平彈出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知小球與AB和BC間的動摩擦因數(shù)均為μ= ,g取10 m/s2。 (1)求小球初速度v0的大小。(2)求小球滑過C點時的速率vC。(3)要使小球不離開軌道,則豎直圓弧軌道的半徑R應(yīng)該滿足什么條件。               
答案解析1.答案為：D；解析：由于木塊沿圓弧下滑速率不變，木塊做勻速圓周運動，存在向心加速度，所以選項A錯誤；由牛頓第二定律得F合=man=m，而v的大小不變，故合外力的大小不變，選項B錯誤；由于木塊在滑動過程中與接觸面的正壓力是變化的，故滑動摩擦力在變化，選項C錯誤；木塊在下滑過程中，速度的大小不變，所以向心加速度的大小不變，方向始終指向球心，選項D正確．  2.答案為：D；解析：物體做勻速圓周運動的過程中，線速度的大小不變，但方向改變，所以線速度改變．周期不變，角速度不變，動能也不變．所受合外力提供向心力，大小不變，方向改變，是個變力，向心加速度大小不變，方向始終指向圓心，是個變量，故D錯誤，A、B、C正確，選項D符合題意．  3.答案為：C；解析：設(shè)繩長為l,從水平位置到最低點,根據(jù)動能定理,mgl= mv2①,可得v= 。已知lP<lQ,所以vP<vQ,A選項錯誤。因Ek= mv2,mP>mQ,又vP<vQ,動能大小不能確定,B選項錯誤。在最低點,拉力與重力的合力提供向心力,FT-mg=m ②,聯(lián)立①②可得FT=3mg,只與質(zhì)量有關(guān),因為mP>mQ,所以FTP>FTQ,C選項正確。向心加速度a= =2g,與質(zhì)量和繩長均無關(guān)系,D選項錯誤。  4.答案為：B；解析：木塊做勻速圓周運動，其合外力提供向心力，合外力的方向一定指向圓盤中心．因為木塊受到的重力和圓盤的支持力均沿豎直方向，所以水平方向上木塊一定還受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑指向圓盤中心，選項B正確．  5.答案為：D；解析：A、B輪摩擦傳動,故va=vb,ωaRA=ωbRB,所以ωa∶ωb=3∶2;B、C同軸,故ωb=ωc, ,所以vb∶vc=3∶2,因此va∶vb∶vc=3∶3∶2,ωa∶ωb∶ωc=3∶2∶2,故A、B錯誤;轉(zhuǎn)速之比等于角速度之比,故C錯誤;由a=ωv得aa∶ab∶ac=9∶6∶4,D正確。  6.答案為：C；解析：到達b點后,由于重力做功為零,小球的速度不變,半徑將增大,然后根據(jù)v=ωR、a= 分析解題。由于管道光滑,小球到達b點后,重力做功為零,速度大小保持不變,根據(jù)v=ωR可知角速度ω減小,根據(jù)a= 可知向心加速度減小,根據(jù)F=ma可知小球?qū)艿赖膲毫p小,故只有C正確。  7.答案為：A；解析：設(shè)細繩長度為l,小球做勻速圓周運動時細繩與豎直方向的夾角為θ,細繩拉力為F,有Fsinθ=mω2lsinθ,得F=mω2l,選項A正確;mgtanθ=mω2lsinθ,得h=lcosθ= ,選項B錯誤;小球的向心加速度a=ω2lsinθ,選項C錯誤;小球的線速度v=ωlsinθ,選項D錯誤。  8.答案為：C；解析：小球沿管道上升到最高點的速度可以為零，故A、B均錯誤；小球在水平線ab以下的管道中運動時，由外側(cè)管壁對小球的作用力FN與小球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即：FN－Fmg=ma，因此，外側(cè)管壁一定對小球有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁無作用力，C正確；小球在水平線ab以上的管道中運動時，小球受管壁的作用力情況與小球速度大小有關(guān)，D錯誤．  9.答案為：B；解析：對汽車受力分析，如圖所示，若車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進方向)摩擦力等于零，則由路面對汽車的支持力FN與汽車的重力mg的合力提供向心力，由圖示可知，F向=mgtan θ，即mgtan θ=m.由幾何關(guān)系知，tan θ=，綜上有v=，選項B正確．   10.答案為：C；解析：物體隨圓盤做圓周運動,運動到最低點時最容易滑動,因此物體在最低點且剛好要發(fā)生滑動時的轉(zhuǎn)動角速度為最大值,這時,根據(jù)牛頓第二定律有μmgcos30°-mgsin30°=mrω2,求得ω=1.0rad/s,C項正確,A、B、D項錯誤。 11.答案為：BC；解析：在題圖甲中,當(dāng)速度比較小時,根據(jù)牛頓第二定律有mg-FN=m ,即座椅給人施加向上的力,當(dāng)速度比較大時,根據(jù)牛頓第二定律有mg+FN=m ,即座椅給人施加向下的力,故A錯誤;在題圖乙中,因為合力指向圓心,重力豎直向下,所以安全帶給人一定是向上的力,故B正確;在題圖丙中,當(dāng)軌道車以一定的速度通過軌道最低點時,合力方向向上,重力豎直向下,則座椅給人的作用力一定豎直向上,故C正確;在題圖丁中,由于軌道車有安全鎖,可知軌道車在最高點的最小速度為零,故D錯誤。  12.答案為：BC；解析：根據(jù)Fn=mrω2,因為兩物塊的角速度大小相等,轉(zhuǎn)動半徑相等,質(zhì)量相等,則向心力相等,故A錯誤;對AB整體分析,FfB=2mrω2,對A分析,有FfA=mrω2,所以盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的2倍,故B正確;A所受的靜摩擦力方向指向圓心,可知A有沿半徑向外滑動的趨勢,B受到盤的靜摩擦力方向指向圓心,有沿半徑向外滑動的趨勢,故C正確;對AB整體分析,μB2mg=2mr ,解得ωB= ,對A分析,μAmg=mr ,解得ωA= ,因為B先滑動,所以B先達到臨界角速度,可知B的臨界角速度較小,即μB<μA,故D錯誤。  13.答案為：ABC；解析：假設(shè)輪盤乙的半徑為R,由題意可知兩輪盤邊緣的線速度大小相等,有ω甲·3R=ω乙R,得ω甲∶ω乙=1∶3,所以滑塊相對輪盤滑動前,A、B的角速度之比為1∶3,A正確;滑塊相對輪盤滑動前,根據(jù)an=ω2r得A、B的向心加速度之比為aA∶aB=2∶9,B正確;據(jù)題意可得滑塊A、B的最大靜摩擦力分別為FfA=μmAg,FfB=μmBg,最大靜摩擦力之比為FfA∶FfB=mA∶mB,滑塊相對輪盤滑動前所受的靜摩擦力之比為FfA'∶FfB'=(mAaA)∶(mBaB)=mA∶(4.5mB),綜上分析可得滑塊B先達到最大靜摩擦力,先開始滑動,C正確,D錯誤。  14.答案為：AD；解析：小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，在豎直方向上的合力為零，水平方向上的合力提供向心力，所以a繩張力在豎直方向上的分力與重力相等，可知a繩的張力不可能為零，故A正確；根據(jù)豎直方向上小球受力平衡得，Fasin θ=mg，解得Fa=，可知a繩的張力不變，故B錯誤；當(dāng)b繩張力為零時，有=mlω2，解得ω=，可知當(dāng)角速度ω> 時，b繩出現(xiàn)張力，故C錯誤；由于b繩可能沒有張力，故b繩突然被剪斷，a繩的張力可能不變，故D正確． 15.解：(1)設(shè)細繩的拉力為F,小球B處于平衡狀態(tài)有F=mBg,在豎直方向上,小球A處于平衡狀態(tài),有Fcosθ=mAg,解得cosθ= ,所以拴著小球A的細繩與豎直方向的夾角θ=60°。(2)對于小球A,細繩拉力的水平分量提供圓周運動的向心力,有Fsinθ=mA ,由r=lsinθ解得小球A的線速度為v= ,又T= ,則小球A轉(zhuǎn)動的周期T=π 。  16.解：(1)小球做平拋運動到達A點,由平拋運動規(guī)律知,豎直方向有 =2gh,即vy=3 m/s,因為在A點的速度恰好沿AB方向,所以小球初速度v0=vytan30°= m/s。(2)從水平拋出到C點的過程中,由動能定理得mg(h+l1sinθ)-μmgl1cosθ-μmgl2= 解得vC=3 m/s。(3)小球剛好能通過最高點時,根據(jù)牛頓第二定律有mg=m 小球做圓周運動過程中,根據(jù)動能定理有-2mgR1= mv2- 解得R1= =1.08m當(dāng)小球在圓軌道上剛好能到達與圓心等高時,有mgR2= 解得R2= =2.7m當(dāng)圓軌道與AB相切時,有R3=l2tan60°=1.5m,即圓軌道的半徑不能超過1.5m。綜上所述,要使小球不離開軌道,R應(yīng)該滿足的條件是0<R≤1.08m。   

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