2019版高考物理大第四章曲线运动万有引力与航天第12讲圆周运动的规律及应用实战演练.docx

第12讲 圆周运动的规律及应用1(2017天津卷)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动下列叙述正确的是(B)A摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B在最高点时，乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变解析乘客在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，而在上升过程中重力势能增加，机械能增加，下降过程中则相反，选项A错误；在最高点时，乘客具有竖直向下的向心加速度，处于失重状态，故选项B正确；因重力恒定，重力的冲量等于重力与其作用时间的乘积，故重力冲量一定不为零，选项C错误重力的瞬时功率Pmgvcos ，其中是瞬时速度v的方向与重力方向之间的夹角，故重力的瞬时功率不会保持不变，选项D错误2(2017江苏卷)如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上小物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F.小环和小物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，小物块向上摆动整个过程中，小物块在夹子中没有滑动小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g.下列说法正确的是(D)A小物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2FB小环碰到钉子P时，绳中的张力大于2FC小物块上升的最大高度为D速度v不能超过解析设夹子与物块间静摩擦力为Ff，匀速运动时，绳中张力TMg2Ff，摆动时，物块没有在夹子中滑动，说明匀速运动过程中，夹子与小物块间的静摩擦力没有达到最大值，选项A错误；碰到钉子后，物块开始在竖直面内做圆周运动，在最低点，对整体TMgM，对物块2FfMgM，所以T2Ff，由于FfF，所以选项B错误；由机械能守恒得MgHmaxMv2，所以Hmax，选项C错误；若保证小物块不从夹子中滑落，应保证速度为最大值vm时，在最低点满足关系式2FMgM，所以vm，选项D正确3小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点(C)AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析小球从水平位置摆动至最低点，由动能定理得mgLmv2，解得v，因LPLQ，故vPmQ，LPLQ，则两小球的动能大小无法比较，选项B错误；对小球在最低点受力分析得，FTmgm，可得FT3mg，选项C正确；由an，v，得an2g，两球的向心加速度相等，选项D错误4(多选)如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r.一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达AB线，有如图所示的三条路线，其中路线是以O为圆心的半圆，OOr.赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为Fmax.选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，则(ACD)A选择路线，赛车经过的路程最短C选择路线，赛车的速率最小C选择路线，赛车所用时间最短D三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等解析由几何关系可求得路线的长度分别为2rr，2r2r,2r，比较可知，轨道最短，选项A正确；由Fmaxm可知，R越小速率越小，因此沿路线速率最小，选项B错误；沿路线运动的速率分别为，由长度与速率的比值比较可知，选择路线所用时间最短，选项C正确；由Fmaxma可知，三个线路的圆弧上赛车的向心加速度大小相等，选项D正确5(多选)如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO的距离为l，b与转轴的距离为2l，小木块与圆盘的最大静摩擦力为小木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是(AC)Ab一定比a先开始滑动Ba、b所受的摩擦力始终相等C是b开始滑动的临界角速度D当时，a所受摩擦力的大小为kmg解析因圆盘从静止开始绕转轴缓慢加速转动，在某一时刻可认为，小木块随圆盘转动时，其受到的静摩擦力的方向指向转轴，两木块转动过程中角速度相等，则根据牛顿第二定律可得Ffm2R，由于小木块b的轨道半径大于小木块a的轨道半径，故小木块b做圆周运动需要的向心力较大，选项B错误；因为两小木块的最大静摩擦力相等，故b一定比a先开始滑动，选项A正确；当b开始滑动时，由牛顿第二定律可得kmg