优化探究高考物理一轮复习 4.3圆周运动的规律及应用知能检测.doc

4.3圆周运动的规律及应用随堂演练1(2013年高考上海卷)秋千的吊绳有些磨损在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千()a在下摆过程中b在上摆过程中c摆到最高点时 d摆到最低点时解析：如图所示，由fmgcos m.当运动到最低点时，速度最大，cos 最大，拉力fmgm最大，d正确答案：d2如图所示，靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑，大轮半径是小轮半径的2倍，a、b分别为大、小轮边缘上的点，c为大轮上一条半径的中点，则()a两轮转动的角速度相等b小轮转动的角速度是大轮的2倍c质点加速度 aa2abd质点加速度ab2ac解析：两轮不打滑，边缘质点线速度大小相等，vavb，而ra2rb，故ab，a错误，b正确；由a得，c错误；由a2r，得2，则4，d错误答案：b3质量为m的飞机以恒定速率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，则此时空气对飞机的作用力大小为()am bmgcm dm解析：飞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f向m.飞机受力情况示意图如图所示，根据勾股定律得：fm.答案：c4(2013年高考全国新课标卷改编)公路急转弯处通常是交通事故多发地带如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处()a路面外侧低内侧高b车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动c车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动d当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小解析：汽车转弯时，指向圆心的合力提供向心力，当汽车恰好没有沿侧向的滑动趋势时，支持力和重力的合力提供向心力如图所示，此时fnsin m，fncos mg，a错误当vvc时，汽车有向外滑动的趋势，只有不超过最大静摩擦力，车辆便不会滑动，c正确当vvc时，由于不受摩擦力，故不论是否结冰，vc都不变，d错答案：c限时检测(时间：45分钟，满分：100分)命题报告教师用书独具知识点题号离心现象2向心力公式的应用1、3、4、9水平面内的圆周运动5、8、10圆周运动的临界问题11竖直面内的圆周运动6、7圆周运动与其他力学规律的综合应用12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1全国铁路大面积提速后，京哈、京沪、京广、胶济等提速干线的部分区段时速可达300公里，我们从济南到青岛乘“和谐号”列车就可以体验时速300公里的追风感觉火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是()适当减小内外轨的高度差适当增加内外轨的高度差适当减小弯道半径适当增大弯道半径a bc d解析：设火车轨道平面的倾角为时，火车转弯时内、外轨均不受损，根据牛顿第二定律有mgtan m，解得v，所以为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可行的措施是适当增大角(即适当增加内外轨的高度差)和适当增大弯道半径r.答案：d2在离心浇铸装置中，电动机带动两个支承轮同向转动，管状模型放在这两个轮上靠摩擦转动，如图所示，铁水注入之后，由于离心作用，铁水紧紧靠在模型的内壁上，从而可得到密实的铸件，浇铸时转速不能过低，否则，铁水会脱离模型内壁，产生次品已知管状模型内壁半径r，则管状模型转动的最低角速度为()a. b. c. d2解析：最易脱离模型内壁的位置在最高点，转动的最低角速度对应铁水在最高点受内壁的作用力为零，即mgm2r，得：，a正确答案：a3如图所示，质量不计的轻质弹性杆p插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为r的匀速圆周运动，且角速度为，则杆的上端受到小球对其作用力的大小为()am2rbm cm d条件不足，不能确定解析：对小球进行受力分析，小球受重力和杆对小球的作用力，合力提供向心力，由题意知，小球所受合力在水平方向，合力大小为m2r，即重力和杆对球的作用力的合力在水平方向，大小为m2r，根据力的合成得fm .答案：b4长度不同的两根细绳悬于同一点，另一端各系一个质量相同的小球，使它们在同一水平面内做圆锥摆运动，如图所示，则有关两个圆锥摆的物理量相同的是()a周期b线速度的大小c向心力 d绳的拉力解析：设o到小球所在水平面的距离为h，对球进行受力分析如图所示，得f向f合mgtan mhtan ，解得t，故周期与角无关，则选项a对，b、c错又知f拉，故绳的拉力不同，选项d错答案：a5在光滑的水平桌面上，有两个小球固定在一根长为l的杆的两端，绕杆上的o点做圆周运动，如图所示当小球1的速度为v1时，小球2的速度为v2，则转轴o到小球2的距离是()a. b.c. d.解析：设杆转动的角速度为，转轴o到小球2的距离为r2，则有：v1(lr2)，v2r2，解得：r2，故b正确答案：b6(2012年高考广东理综卷改编)如图是滑道压力测试的示意图，光滑圆弧轨道与光滑斜面相切，滑道底部b处安装一个压力传感器，其示数n表示该处所受压力的大小某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑，通过b时，下列表述正确的有()an小于滑块重力，且n越大表明h越大bn大于滑块重力，且n越大表明h越小cn大于滑块重力，且n越大表明h越大dn小于滑块重力，且n越大表明h越小解析：设滑块质量为m，在b点所受支持力为fn，圆弧半径为r，所需向心力为f.滑块从高度h处由静止下滑至b点过程中，由机械能守恒定律有mvmgh，在b点滑块所需向心力由合力提供，得fnmgm，由牛顿第三定律知，传感器示数n等于fn，解得nmg，由此式知nmg且h越大，n越大，选项c正确答案：c7如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r0.4 m，最低点处有一小球(半径比r小的多)，现给小球一水平向右的初速度v0，则要使小球不脱离圆轨道运动，v0应满足(g10 m/s2)()v00v04 m/sv02 m/sv02 m/sabc d解析：解决本题的关键是全面理解“小球不脱离圆轨道运动”所包含的两种情况：(1)小球通过最高点并完成圆周运动；(2)小球没有通过最高点，但小球没有脱离圆轨道对于第(1)种情况，当v0较大时，小球能够通过最高点，这时小球在最高点处需要满足的条件是mgmv2/r，又根据机械能守恒定律有mv2/22mgrmv/2，可求得v02 m/s；对于第(2)种情况，当v0较小时，小球不能通过最高点，这时对应的临界条件是小球上升到与圆心等高位置处，速度恰好减为零，根据机械能守恒定律有mgrmv/2，可求得v02 m/s，故选项c正确答案：c8如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺表面上的三个点当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是()aa、b和c三点的线速度大小相等bb、c两点的线速度始终相同cb、c两点的角速度比a点的大db、c两点的加速度比a点的大解析：当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，a、b和c三点的角速度相同，a半径小，线速度要比b、c的小，a、c错；b、c两点的线速度大小始终相同，但方向不相同，b错；由a2r可得b、c两点的加速度比a点的大，d对答案：d9如图所示，在倾角为30的光滑斜面上，有一根长为l0.8 m的细绳，一端固定在o点，另一端系一质量为m0.2 kg的小球，小球在斜面上做圆周运动，若要小球能通过最高点a，则小球在最低点b的最小速度是()a2 m/s b2 m/sc2 m/s d2 m/s解析：小球通过最高点的最小速度应满足mgsin ，则有va2 m/s由最高点到最低点根据机械能守恒定律得：mvmvmg2lsin 解得：vb2 m/s，选项c正确答案：c10(2013年高考江苏卷)如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅a、b质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上，不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()aa的速度比b的大ba与b的向心加速度大小相等c悬挂a、b的缆绳与竖直方向的夹角相等d悬挂a的缆绳所受的拉力比悬挂b的小解析：a球和b球转动的角速度相等，a球转动半径小于b球半径，故a的速度小于b的速度，选项a错误；由a2r知，a球的向心加速度小于b球的向心加速度，选项b错误；设缆绳与竖直方向夹角为，由向心力公式mgtan m2r，tan ，转动半径不相等，夹角也不相等，选项c错误；缆绳拉力fmg，将tan 代入可知，r越小，缆绳拉力越小，选项d正确答案：d二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r20 cm处放置一小物块a，其质量为m2 kg，a与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍(k0.5)(1)当圆盘转动的角速度2 rad/s时，物块与圆盘间的摩擦力大小多大？方向如何？(2)欲使a与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大角速度多大？(取g10 m/s2)解析：(1)物块随圆盘一起绕轴转动，需要向心力，而竖直方向物块受到的重力mg、支持力fn不可能提供向心力，向心力只能来源于圆盘对物块的静摩擦力根据牛顿第二定律可求出物块受到的静摩擦力的大小fff向m2r1.6 n，方向沿半径指向圆心(2)欲使物块与盘面不发生相对滑动，做圆周运动的向心力应不大于最大静摩擦力所以f向mrkmg解得max5 rad/s.答案：(1)1.6 n方向沿半径指向圆心(2)5 rad/s12(15分)(2013年高考福建理综卷)如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于o点，下端系一质量m1.0 kg的小球现将小球拉到a点(保持绳绷直)由静止释放，当它经过b点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的c点地面上的d点与ob在同一竖直线上，已知绳长l1.0 m，b点离地高度h1.0 m，a、b两点的高度差h0