《创新设计》2016年高考物理一轮复习word版训练2-4-3.doc

第 3 课时 圆周运动的基本规律及应用 基本技能练 1.如图 1 所示，一木块放在圆盘上，圆盘绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动， 木块和圆盘保持相对静止，那么 S( ) 图 1 A木块受到圆盘对它的摩擦力，方向沿半径背离圆盘中心 B木块受到圆盘对它的摩擦力，方向沿半径指向圆盘中心 C木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块运动的方向相反 D因为木块与圆盘一起做匀速转动，所以它们之间没有摩擦力 解析 木块做匀速圆周运动，其合外力提供向心力，合外力的方向一定指向圆盘中心； 因为木块受到的重力和圆盘的支持力均沿竖直方向，所以水平方向上木块一定还受到 圆盘对它的摩擦力，方向沿半径指向圆盘中心，选项 B 正确。 答案 B 2关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是 ( ) A由 a 知，a 与 r 成反比 v2r B由 a 2r 知，a 与 r 成正比 C由 知， 与 r 成反比 vr D由 2n 知， 与转速 n 成正比 解析 由 a 知，只有在 v 一定时，a 才与 r 成反比，如果 v 不一定，则 a 与 r 不成 v2r 反比，同理，只有当 一定时，a 才与 r 成正比；v 一定时， 与 r 成反比；因 2 是 定值，故 与 n 成正比。 答案 D 3(多选) (2014广州调研)如图 2 所示，当正方形薄板绕着过其中心 O 并与板垂直的转动 轴匀速转动时，板上 A、B 两点的 ( ) 图 2 A角速度之比 A B11 B角速度之比 A B1 2 C线速度之比 vAv B 12 D线速度之比 vAv B1 2 解析 由于 A、B 两点在同一正方形薄板上且绕同一转轴转动，故两点具有相同的角速 度，A 正确，B 错误；根据 vr 可得，v Av Br Ar B 1 ，C 错误，D 正确。2 答案 AD 4(多选) 有一水平的转盘在水平面内匀速转动，在转盘上放一质量为 m 的物块恰能随转盘 一起匀速转动，则下列关于物块的运动正确的是 ( ) A如果将转盘的角速度增大，则物块可能沿切线方向飞出 B如果将转盘的角速度增大，物块将沿曲线逐渐远离圆心 C如果将转盘的角速度减小，物块将沿曲线逐渐靠近圆心 D如果将转盘的角速度减小，物块仍做匀速圆周运动 解析 物块恰能随转盘一起转动，说明此时充当向心力的摩擦力恰好能够保证物块做 圆周运动。如果增大角速度 ，则需要的向心力要增大，而摩擦力不足以提供向心力， 因此，物块就会逐渐远离圆心，A 错误，B 正确；若减小角速度 ，则需要的向心力 减小，而摩擦力也可以减小，因此，物块仍做匀速圆周运动，C 错误，D 正确。 答案 BD 5.2014大连市一模)如图 3 所示为游乐园中的“空中飞椅” 设施，游客乘坐飞椅从启动、匀速 旋转，再到逐渐停止运动的过程中，下列说法正确的是 ( ) 图 3 A当游客速率逐渐增加时，其所受合外力的方向一定与速度方向相同 B当游客做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直 C当游客做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向一定不变 D当游客做速率减小的曲线运动时，其所受合外力的方向一定与速度方向相反 解析 当游客做加速圆周运动时，其所受的合外力的方向与速度方向成锐角，但不是 0，选项 A 错误；当游客做匀速圆周运动时，其所受的合外力的方向与运动方向始终 垂直指向圆心，选项 B 正确，选项 C 错误；当游客做减速圆周运动时，其所受的合外 力的方向与运动方向成钝角，但不是 180，选项 D 错误。 答案 B 6(多选) 变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图 4 所示是某一变速自行车齿轮 转动结构示意图，图中 A 轮有 48 齿，B 轮有 42 齿， C 轮有 18 齿，D 轮有 12 齿，则 ( ) 图 4 A该自行车可变换两种不同挡位 B该自行车可变换四种不同挡位 C当 A 轮与 D 轮组合时，两轮的角速度之比 A D14 D当 A 轮与 D 轮组合时，两轮的角速度之比 A D41 解析 该自行车可变换四种不同挡位，分别为 A 与 C、A 与 D、B 与 C、B 与 D，A 错 误，B 正确；当 A 轮与 D 轮组合时，由两轮齿数可知，当 A 轮转动一周时，D 轮要转 4 周，故 A D14，C 正确，D 错误。 答案 BC 7. (多选 )(2015湖北孝感高三调研)如图 5 所示，水平的木板 B 托着木块 A 一起在竖直平面 内做匀速圆周运动，从水平位置 a 沿逆时针方向运动到最高点 b 的过程中，下列说法正 确的是 ( ) 图 5 A木块 A 处于超重状态 B木块 A 处于失重状态 CB 对 A 的摩擦力越来越小 DB 对 A 的摩擦力越来越大 解析 A、B 一起做匀速圆周运动，合力提供向心力，加速度即向心加速度。水平位置 a 沿逆时针方向运动到最高点 b 的过程中，加速度大小不变，方向指向圆心。在竖直方 向有竖直向下的分加速度，因此 A、B 都处于失重状态，A 错误，B 正确；对 A 分析， 加速度指向圆心，那么此过程中水平方向加速度逐渐减小，而能够提供 A 水平加速度 的力只有 B 对 A 的摩擦力，因此 B 对 A 的摩擦力越来越小，C 正确，D 错误。 答案 BC 8如图 6 所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳 的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则 ( ) 图 6 A绳的张力可能为零 B桶对物块的弹力不可能为零 C随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变 D随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大 解析 当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，因 此绳的张力为一定值，且不可能为零，A 、D 项错误，C 项正确；当绳的水平分力提供 向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，B 项错误。 答案 C 9(多选) 如图 7 甲所示，杂技表演“飞车走壁” 的演员骑着摩托车飞驶在光滑的圆台形筒壁 上，筒的轴线垂直于水平面，圆台筒固定不动。现将圆台筒简化为如图乙所示，若演员 骑着摩托车先后在 A、B 两处紧贴着内壁分别在图乙中虚线所示的水平面内做匀速圆周 运动，则下列说法正确的是 ( ) 图 7 AA 处的线速度大于 B 处的线速度 BA 处的角速度小于 B 处的角速度 CA 处对筒的压力大于 B 处对筒的压力 DA 处的向心力等于 B 处的向心力 解析 对 A、B 两点演员和摩托车进行受力分析如图所示，两个支持力与竖直方向的夹 角相等，均为 ，由于 FN1cos mg ，F N2cos mg ，可知 FN1F N2，根据牛顿第三定 律，可知演员和摩托车对筒的压力相等，故 C 错误；两处支持力的水平分力等于向心 力，因此两处向心力 F 也相等，D 正确；根据 Fm 可知 F 一定时，半径越大，线 v2r 速度越大，故 A 处的线速度比 B 处的线速度大，A 正确；根据 Fm 2r 可知，半径越 大，角速度越小，B 正确。 答案 ABD 能力提高练 10如图 8 所示，倾角为 30的斜面连接水平面，在水平面上安装半径为 R 的半圆竖直挡 板，质量为 m 的小球从斜面上高为 处静止释放，到达水平面时恰能贴着挡板内侧运动。 R2 不计小球体积，不计摩擦和机械能损失。则小球沿挡板运动时对挡板的压力是 ( ) 图 8 A0.5mg Bmg C1.5mg D 2mg 解析 设小球运动至斜面最低点(即进入水平面上的半圆形挡板) 时的速度为 v，由机械 能守恒定律得 mg mv2，解得 v ；依题意可知，小球贴着挡板内侧做匀速圆周 R2 12 gR 运动，所需要的向心力由挡板对它的弹力提供，设该弹力为 FN，则 FNm ，将 v v2R 代入解得 FNmg；由牛顿第三定律可知，小球沿挡板运动时对挡板的压力大小等gR 于 mg，故选项 B 正确。 答案 B 11.如图 9 所示，一光滑轻杆沿水平方向放置，左端 O 处连接在竖直的转动轴上，a、b 为 两个可视为质点的小球，穿在杆上，并用细线分别连接 Oa 和 ab，且 Oaab，已知 b 球质量为 a 球质量的 3 倍。当轻杆绕 O 轴在水平面内匀速转动时，Oa 和 ab 两线的拉 力之比为 ( ) 图 9 A13 B16 C4 3 D76 解析 设 a 球质量为 m，则 b 球质量为 3m，由牛顿第二定律得， 对 a 球：F OaF abm 2xOa 对 b 球：F ab3m 2(xOax ab) 由以上两式得，Oa 和 ab 两线的拉力之比为 76，D 对。 答案 D 12(2013重庆卷，8)如图 10 所示，半径为 R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的 水平转台上，转台转轴与过陶罐球心 O 的对称轴 OO重合。转台以一定角速度 匀速 旋转，一质量为 m 的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且 相对罐壁静止，它和 O 点的连线与 OO之间的夹角 为 60，重力加速度大小为 g。 图 10 (1)若 0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求 0； (2)若 (1k) 0，且 0k 1，求小物块受到的摩擦力大小和方向。 解析 (1)当 0 时，小物块只受重力和支持力作用，如图甲所示，其合力提供向心力， F 合 mgtan F 向 m r20 而 rRsin ， F 合 F 向 由得 0 2gR (2) 图乙 当 (1k) 0，且 0k 1 时，所需要的向心力大于 0 时的向心力，故摩擦力方 向沿罐壁的切线方向向下。建立如图乙所示坐标系。 在水平方向上：F Nsin F fcos m 2r 在竖直方向上：F Ncos F fsin mg 0 由几何关系知 rRsin 联立式，解得 Ff mg 3k2 k2 图丙 当 (1k) 0