高考物理一轮复习 第四章 第3课时 圆周运动及其应用备考典题精炼 粤教版.doc

第四章 第3课时 圆周运动及其应用(课时活页卷)一、单项选择题（创新题）1有一种杂技表演叫“飞车走壁”由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁，做匀速圆周运动中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h.下列说法中正确的是()ah越高，摩托车对侧壁的压力将越大bh越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大ch越高，摩托车做圆周运动的周期将越小dh越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大【答案】d【解析】受摩托车重力和支持力作用，这两个力合力方向指向圆心，f合mgtan ，大小不变，合外力等于圆周运动物体所需要的向心力f向m.h越高，r越大，摩托车做圆周运动的线速度将越大，运动周期也将越大2用一根细绳，一端系住一个质量为m的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h处，绳长l大于h，使小球在桌面上做匀速圆周运动若使小球不离开桌面，其转动的转速最大值是()a. bc. d2【答案】a【解析】以小球为研究对象，小球受重力g、水平面支持力fn、绳子拉力f，设绳子与竖直方向的夹角为.运动半径rhtan ，竖直方向上有fcos fnmg，水平方向上有fsin m2r4m2n2htan .当小球即将离开水平面时，fn0，转速n有最大值，即mg4m2nh，解得nmax ，选项a正确（2013.广东惠州一中月考）3质量为m的直升机以恒定速率v在空中水平盘旋，如图所示，其做匀速圆周运动的半径为r，重力加速度为g，则此时空气对直升机的作用力大小为()am bmgcm dm 【答案】c【解析】直升机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和空气的作用力两个力的作用，其合力提供向心力fnm.直升机受力情况示意图如图所示，根据勾股定理得：fm .4如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为r，小球半径为r，则下列说法正确的是()a小球通过最高点时的最小速度vminb小球通过最高点时的最小速度vmin0c小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球可能有作用力d小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【答案】b【解析】小球沿管上升到最高点的速度可以为零，故a项错误，b项正确；小球在水平线ab以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力fn与小球重力在背离圆心方向的分力g的合力提供向心力，即：fngm，因此，外侧管壁一定对小球有作用力，而内侧壁无作用力，c项错误；小球在水平线ab以上的管道中运动时，小球受管壁的作用力与小球速度大小有关，d项错误二、双项选择题5如图所示为某一皮带传动装置主动轮的半径为r1，从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动，转速为n，转动过程中皮带不打滑下列说法正确的是()a从动轮做顺时针转动 b从动轮做逆时针转动c从动轮的转速为n d从动轮的转速为n【答案】bc【解析】根据皮带传动装置的原理可知从动轮应做逆时针转动，选项a错、b对；两轮边缘上各点线速度大小相等，即2n1r12n2r2，所以n2n1，即n2n，选项c对、d错6如图所示，一根细线下端拴一个金属小球p, 细线的上端固定在金属块q上，q放在带小孔的水平桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块q都保持在桌面上静止则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是()aq受到桌面的支持力变大bq受到桌面的静摩擦力变大c小球p运动的角速度变大d小球p运动的周期变大【答案】bc【解析】设小球p的质量为mp，金属块q的质量为mq，细线长为l，细线与竖直方向的夹角为，则细线拉力ft；对q：fqftsin mpgtan ，fnqftcos mqg(mpmq)g，增大，fnq不变，fq变大，选项a错、b对；对p：fp向mpgtan mplsin 2mplsin ()2，增大，角速度变大，周期变小，选项c对、d项错7如图所示，一小物块在开口向上的半圆形曲面内以某一速率开始下滑，曲面内各处动摩擦因数不同，此摩擦作用使物块下滑时速率保持不变，则下列说法正确的是()a因物块下滑速率保持不变，故加速度为零b物块所受合外力大小不变，方向改变c在滑到最低点以前，物块对曲面的压力越来越大d在滑到最低点以前，物块受到的摩擦力越来越大【答案】bc【解析】物块下滑速率不变，可理解为物块的运动是匀速圆周运动的一部分，物块所受合外力充当所需的向心力，故合外力大小不变，而方向改变，向心加速度不为零；设下滑过程中物块和圆心的连线与竖直方向的夹角为，对物块进行受力分析可得fnmgcos m，其中越来越小，所以fn越来越大；ffmgsin ，越来越小时ff越来越小，故选项b、c正确8甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动，如图所示已知m甲80 kg，m乙40 kg，两人相距0.9 m，弹簧测力计的示数为96 n，下列判断中正确的是()a两人的角速度相同，为2 rad/sb两人的线速度相同，约为40 m/sc两人的运动半径相同，都是0.45 md两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m【答案】ad【解析】两人旋转一周的时间相同，故两人的角速度相同，两人做圆周运动所需的向心力相同，由fm2r可知，旋转半径满足：r甲r乙m乙m甲12，又r甲r乙0.9 m，则r甲0.3 m，r乙0.6 m.两人的角速度相同，则v甲v乙12.由fm甲2r甲可得2 rad/s.故选项a、d正确（2013.广东廉江中学月考）9如图所示，放置在水平地面上的支架质量为m，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，而后释放，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(mm)gb在释放前的瞬间，支架对地面的压力为mgc摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(mm)gd摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(3mm)g【答案】bd【解析】在释放前的瞬间细线拉力为零，对m：fn1mg；当摆球运动到最低点时，由机械能守恒得mgr由牛顿第二定律得：ftmg由得细线对小球的拉力ft3mg对支架m由受力平衡，地面支持力fnmg3mg由牛顿第三定律知，支架对地面的压力fn23mgmg，故选项b、d正确三、非选择题10有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为l的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度与夹角的关系【答案】 【解析】设座椅的质量为m，匀速转动时，座椅的运动半径为rrlsin 受力分析如图，由牛顿第二定律得f合mgtan f合m2r联立，得转盘角速度与夹角的关系 .11如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴oo转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为r和h，筒内壁a点的高度为筒高的一半内壁上有一质量为m的小物块求：(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁a点受到的摩擦力和支持力的大小(2)当物块在a点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度【答案】(1)(2)【解析】(1)物块静止时，其受力分析如图所示，设筒壁与水平面的夹角为.由平衡条件有ffmgsin fnmgcos 由图中几何关系有cos ，sin 故有ff，fn.(2)物块受力如图所示，由牛顿第二定律有mgtan mr2.其中tan ，r，可得.12如图所示，一根长0.1 m的细线，一端系着一个质量为0.18 kg的小球，拉住线的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3倍时，细线断开，线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大 40 n，求：(1)线断开前的瞬间，线受到的拉力大小(2)线断开的瞬间，小球运动的线速度大小(3)如果小球离开桌面时，速度方向与桌边缘的夹角为60，桌面高出地面0.8 m，求小球飞出后的落地点距桌边缘的水平距离【答案】(1)45 n(2)5 m/s(3)1.73 m【解析】(1)线的拉力提供小球做圆周运动的向心力，设开始时角速度为0，向心力为f0，线断开