《高考备考指南 物理 》课件-第3讲　圆周运动

第3讲圆周运动(本栏目对应配套训练P32~33)知识巩固练习1.如图所示，齿轮传动装置中，主动轮的齿数z1＝24，从动轮的齿数z2＝8，当主动轮以角速度ω顺时针转动时，从动轮的运动情况是()A.顺时针转动，周期为2πB.逆时针转动，周期为2πC.顺时针转动，周期为6πD.逆时针转动，周期为6π【答案】B【解析】齿轮不打滑，说明边缘点线速度相等，主动轮顺时针转动，故从动轮逆时针转动.主动轮的齿数z1＝24，从动轮的齿数z2＝8，大轮与小轮的半径之比为R∶r＝24∶8＝3∶1，根据v＝rω，有ω1ω2＝rR＝13，解得从动轮的角速度ω2＝3ω1＝3ω.根据ω＝2πT，得从动轮的周期T＝2π2.(2023年佛山一模)偏心振动轮广泛应用于生活中的各个领域，如手机振动器、按摩仪、混凝土平板振动机等.如图甲，某工人正操作平板振动机进行水泥路面的压实作业.平板振动机中偏心振动轮的简化图如图乙所示，轮上有一质量较大的偏心块.若偏心轮绕转轴O在竖直面内转动，则当偏心块的中心运动到图中哪一位置时，振动机对路面压力最大()A.P B.Q C.M D.N【答案】A【解析】对偏心轮边缘的一点，转到最低点P时满足F－mg＝mω2r，可得地面对振动机的支持力F＝mg＋mω2r，此时路面对振动机的支持力最大，根据牛顿第三定律可知振动机对路面压力最大，故A正确.3.(2023年佛山二模)在高速公路的水平弯道，若直线道路与转弯的圆曲线(曲率半径一定)道路直接连接，则弯道处存在曲率半径突变.为提高旅客乘车经过弯道时的舒适度，通常设计用一段缓和曲线将直线与圆曲线连接，实现曲率半径的逐渐过渡(如图).假如汽车以恒定的速率经过弯道，因弯道有了缓和曲线的连接，则乘客乘车从P到Q的过程中()A.惯性将减小B.向心加速度是逐渐减小的C.受到的合外力是逐渐增大的D.合外力对乘客做正功【答案】C【解析】惯性只与物体质量有关，与速度大小、运动状态、受力等都无关，故惯性不变，A错误；由向心加速度公式a向＝v2r可知，从P到Q的过程中，弯道半径逐渐减小，所以乘客的向心加速度逐渐增大，B错误；由牛顿第二定律F合＝ma向＝mv2r可知，从P到Q的过程中，弯道半径逐渐减小，乘客所受合外力逐渐增大，C4.(多选)用蛙式打夯机对路面进行打平、夯实，其结构可以简化为下图.质量为m的铁球通过轻杆与转轮1相连，转轮1与底座的总质量为M，转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，两转轮半径之比为1∶2，转轮2在电动机作用下转动，通过皮带使转轮1一起转动，带着铁球做圆周运动，重力加速度取g，下列说法正确的是()A.转轮1与转轮2的角速度之比为1∶2B.转轮1与转轮2的角速度之比为2∶1C.当铁球运动到最低点时，打夯机对地面的压力小于(M＋m)gD.当铁球运动到最低点时，打夯机对地面的压力大于(M＋m)g【答案】BD【解析】转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，则线速度相等；两转轮半径之比为1∶2，由v＝ωR，可知转轮1与转轮2的角速度之比为2∶1，A错误，B正确；当铁球运动到最低点时，打夯机对地面的压力FN＝(M＋m)g＋mv2l＞(M＋m)g，C错误，D5.某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水坑很快会变大.善于思考的他结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的是()A.车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态B.把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大C.车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大D.坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大【答案】D【解析】车辆上下颠簸过程中，可能在某些时刻加速度向上，则汽车处于超重状态，A正确，不符合题意；把坑看作凹陷的弧形，根据牛顿第二定律有FN－mg＝mv2R，则根据牛顿第三定律，把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大，B正确，不符合题意；车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大，C正确，不符合题意；动摩擦因数由接触面的粗糙程度决定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑则动摩擦因数可能更小，D6.有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是() A.图甲中火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用B.图乙中汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态C.图丙中若摆球高相同，则两锥摆的角速度就相同D.图丁中同一小球在光滑圆锥筒内的不同位置做水平匀速圆周运动时角速度相同【答案】C【解析】图甲中火车转弯超过规定速度行驶，重力和支持力的合力不足以提供向心力时，火车将做离心运动，故火车轮缘对外轨有挤压，即外轨对轮缘会有挤压作用，A错误；图乙中汽车通过拱桥的最高点时向心加速度方向竖直向下，故火车处于失重状态，B错误；图丙中，根据牛顿第二定律有mgtanθ＝mω2r，由几何关系可得r＝htanθ，联立可得ω＝gh，则若摆球高相同，两锥摆的角速度就相同，C正确；图丁中，重力和支持力的合力提供向心力，因此有tanθ＝mgma，可得a＝gtanθ＝ω2r，即两个物体的向心加速度相同，r7.在东北严寒的冬天，有一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯滚烫的开水按一定的弧线均匀快速地泼向空中，泼洒出的小水珠和热气瞬间凝结成冰而形成壮观的场景.如图甲所示是某人玩泼水成冰游戏的精彩瞬间，图乙为其示意图.假设泼水过程中杯子做匀速圆周运动，在0.4s内杯子旋转了6π5.下列说法正确的是(A.P位置的小水珠速度方向沿a方向B.P、Q两位置，杯子的向心加速度相同C.杯子在旋转时的线速度大小约为6πm/sD.杯子在旋转时向心加速度大小约为9π2m/s2【答案】D【解析】根据图乙水珠做离心运动的方向可知杯子旋转方向为逆时针，则P位置的小水珠速度方向沿b方向，A错误；向心加速度方向指向圆心，P、Q两位置，杯子的向心加速度方向不同，B错误；杯子在旋转时的角速度大小为ω＝θt＝6π50.4rad/s＝3πrad/s，杯子在旋转时的运动半径大约为1m，故线速度大小约为v＝ωr＝3πm/s，C错误；杯子在旋转时的向心加速度大小约为a＝ω2r＝9π2综合提升练习8.(多选)(2023年济南开学考)如图所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动.小球在竖直平面内恰好能做完整的圆周运动，已知小球质量为m，杆长为L，重力加速度为g，不计空气阻力.下列说法正确的是()A.小球在最高点时，小球的速度大小为gLB.小球在最低点时，小球的速度大小为5C.小球在最低点时，杆对小球的作用力大小为5mgD.当杆处于水平位置时，杆对小球的作用力大小为2mg【答案】CD【解析】小球在竖直平面内恰好能做完整的圆周运动，则小球在最高点的速度恰好为零，A错误；从最高点到最低点对小球应用动能定理可得mg·2L＝12mv2，解得v＝2gL，B错误；在最低点对小球作受力分析，由牛顿第二定律F－mg＝mv2L，解得F＝5mg，C正确；当杆处于水平位置时，杆对小球在竖直方向没有力的作用，从最高点到水平位置对小球应用动能定理可得mgL＝12mv12，由牛顿第二定律可知杆对小球作用力为F1＝mv9.(多选)(2023广州五校联考)图甲中的辘轳是古代民间的提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成，图乙为提水设施工作原理简化图.绕绳轮轴半径r＝0.1m，水桶的质量M＝0.5kg，井足够深，忽略井绳质量和因绳子缠绕导致轮轴的半径变化.某次从井中汲取m＝2kg的水，轮轴由静止开始绕中心轴转动从而竖直向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，重力加速度g取10m/s2，则()A.10s末水桶的速度大小为2m/sB.水桶的速度大小随时间变化规律为v＝2tC.0~10s内水桶上升的高度为10mD.0~10s内井绳拉力所做的功为255J【答案】ACD【解析】由图丙可知ω＝2t，所以水桶速度随时间变