（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)夯基提能作業(yè)本

《（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)夯基提能作業(yè)本》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)夯基提能作業(yè)本（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3講　圓周運(yùn)動(dòng) A組　基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.(2019山東濰坊期中)如圖所示,繩子的一端固定在O點(diǎn),另一端拴一重物在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.轉(zhuǎn)速一定時(shí),繩短時(shí)容易斷 B.周期一定時(shí),繩短時(shí)容易斷 C.線速度大小一定時(shí),繩短時(shí)容易斷 D.線速度大小一定時(shí),繩長(zhǎng)時(shí)容易斷 答案　C　轉(zhuǎn)速一定時(shí),根據(jù)Fn=mω2r=mr(2πn)2可知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;周期一定時(shí),角速度一定,根據(jù)Fn=mω2r知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;線速度大小一定時(shí),根

2、據(jù)Fn=mv2r知,繩越短,所需的向心力越大,則繩越容易斷,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.(2017廣東佛山模擬)明代出版的《天工開物》一書中就有牛力齒輪翻車的圖畫(如圖所示),記錄了我們祖先的勞動(dòng)智慧。若A、B、C三齒輪的半徑大小關(guān)系如圖,則(　　) A.齒輪A的角速度比C的大 B.齒輪A與B的角速度大小相等 C.齒輪B與C邊緣的線速度大小相等 D.齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的線速度大 答案　D　由圖可知,A、B、C三齒輪半徑大小的關(guān)系為rA>rB>rC,齒輪A的邊緣與齒輪B的邊緣接觸,齒輪B與C同軸轉(zhuǎn)動(dòng),故vA=vB,ωB=ωC。根據(jù)v=ωr可知ωB>ωA,ωA<ωC

3、,vB>vC,vA>vC,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.如圖,在豎直平面內(nèi),滑道ABC關(guān)于B點(diǎn)對(duì)稱,且A、B、C三點(diǎn)在同一水平線上。若小滑塊第一次由A滑到C,所用的時(shí)間為t1,第二次由C滑到A,所用的時(shí)間為t2,小滑塊兩次的初速度大小相同且運(yùn)動(dòng)過(guò)程始終沿著滑道滑行,小滑塊與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定,則(　　) A.t1t2 D.無(wú)法比較t1、t2的大小 答案　A　在滑道AB段上取任意一點(diǎn)E,比較從A點(diǎn)到E點(diǎn)的速度v1和從C點(diǎn)到E點(diǎn)的速度v2,易知,v1>v2。因E點(diǎn)處于“凸”形軌道上,速度越大,軌道對(duì)小滑塊的支持力越小,因動(dòng)摩擦因數(shù)恒定,

4、則摩擦力越小,可知由A滑到C比由C滑到A在AB段上的摩擦力小,因摩擦造成的動(dòng)能損失也小。同理,在滑道BC段的“凹”形軌道上,小滑塊速度越小,其所受支持力越小,摩擦力也越小,因摩擦造成的動(dòng)能損失也越小,從C處開始滑動(dòng)時(shí),小滑塊損失的動(dòng)能更大。綜上所述,從A滑到C比從C滑到A在軌道上因摩擦造成的動(dòng)能損失要小,整個(gè)過(guò)程中從A滑到C平均速度要更大一些,故t1

5、的合外力才指向圓心 C.從B運(yùn)動(dòng)到A,物塊處于超重狀態(tài) D.從A運(yùn)動(dòng)到D,物塊處于超重狀態(tài) 答案　D　在B、D位置,物塊受重力、支持力,除B、D位置外,物塊受重力、支持力和靜摩擦力,故A項(xiàng)錯(cuò);物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在任何位置受到的合外力都指向圓心,故B項(xiàng)錯(cuò);物塊從B運(yùn)動(dòng)到A,向心加速度方向斜向下沿半徑指向圓心,物塊失重,從A運(yùn)動(dòng)到D,向心加速度方向斜向上沿半徑指向圓心,物塊超重,C項(xiàng)錯(cuò)、D項(xiàng)對(duì)。 5.(多選)(2019四川達(dá)州期中)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車行駛的速率為v0時(shí),汽車恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)。則在該彎道處(　　)

6、 A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低 B.車速只要低于v0,車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng) C.車速雖然高于v0,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng) D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí),與未結(jié)冰時(shí)相比,v0的值變小 答案　AC　汽車在公路轉(zhuǎn)彎處做圓周運(yùn)動(dòng),需要外力提供向心力。當(dāng)汽車行駛的速率為v0時(shí),汽車恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),即沒(méi)有指向公路兩側(cè)的摩擦力,此時(shí)由重力和支持力的合力提供向心力,所以路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低,選項(xiàng)A正確;當(dāng)車速低于v0時(shí),需要的向心力小于重力和支持力的合力,汽車有向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),但當(dāng)重力與支持力的合力與所需向心力的差值小于最大靜摩擦力時(shí),并不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同理

7、,當(dāng)車速高于v0時(shí),需要的向心力大于重力和支持力的合力,汽車有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),靜摩擦力指向內(nèi)側(cè),車速越大,靜摩擦力越大,只有超過(guò)最大靜摩擦力以后,車輛才會(huì)向外側(cè)滑動(dòng),選項(xiàng)C正確;由mg tan θ=mv02r可知,v0值的大小只與路面傾角和圓弧軌道的半徑有關(guān),與路面的粗糙程度無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6.如圖所示,放置在水平轉(zhuǎn)盤上的物體A、B、C能隨轉(zhuǎn)盤一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m、3m,它們與水平轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,離轉(zhuǎn)盤中心的距離分別為0.5r、r、1.5r,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g,則當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤的角速度應(yīng)滿足

8、的條件是(　　) A.ω≤μgr B.ω≤2μg3r C.ω≤2μgr D.μgr≤ω≤2μgr 答案　B　當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),并隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向心力,當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí),物體轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力大于最大靜摩擦力,物體就相對(duì)轉(zhuǎn)盤滑動(dòng),即臨界方程是μmg=mω2l,所以質(zhì)量為m、離轉(zhuǎn)盤中心的距離為l的物體隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是ω≤μgl,即ωA≤2μgr,ωB≤μgr,ωC≤2μg3r,所以要使三個(gè)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),其角速度應(yīng)滿足ω≤2μg3r,選項(xiàng)B正確。 7.(2019山東濰坊高三段考)為確保彎道行車安全,汽車進(jìn)入彎道前必須減速。如

9、圖所示,AB為進(jìn)入彎道前的平直公路,BC為水平圓弧形彎道。已知AB段的距離 sAB=14 m,彎道半徑R=24 m。汽車到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度vA=16 m/s,汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.6,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取g=10 m/s2。要確保汽車進(jìn)入彎道后不側(cè)滑,求汽車: (1)在彎道上行駛的最大速度; (2)在AB段做勻減速運(yùn)動(dòng)的最小加速度。 答案　(1)12 m/s　(2)4 m/s2 解析　(1)汽車在BC段彎道,由牛頓第二定律得μmg=mvmax2R 代入數(shù)據(jù)解得vmax=12 m/s。 (2)汽車從A點(diǎn)處勻減速運(yùn)動(dòng)至B處,速度恰好減為 vmax=12 m/

10、s時(shí),勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度最小。 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有-2aminsAB=vmax2-vA2 代入數(shù)據(jù)解得amin=4 m/s2。 8.如圖所示,裝置BO'O可繞豎直軸O'O轉(zhuǎn)動(dòng),可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與兩細(xì)線連接后分別系于B、C兩點(diǎn),裝置靜止時(shí)細(xì)線AB水平,細(xì)線AC與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球的質(zhì)量 m=1 kg,細(xì)線AC長(zhǎng)l=1 m,B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等。(重力加速度g取10 m/s2,取sin 37°=35, cos 37°=45) (1)若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω1時(shí),細(xì)線AB上的張力為0,而細(xì)線AC與豎直方向的夾角仍為37°,求角速度ω1的大小; (2)若裝置

11、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω2=503 rad/s,求細(xì)線AC與豎直方向的夾角。 答案　(1)522 rad/s　(2)53° 解析　(1)當(dāng)細(xì)線AB上的張力為0時(shí),小球的重力和細(xì)線AC的拉力的合力提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,有 mg tan 37°=mω12l sin 37° 解得ω1=glcos37°=522 rad/s (2)當(dāng)ω2=503 rad/s時(shí),小球應(yīng)該向左上方擺起,假設(shè)此時(shí)細(xì)線AB上的張力仍然為0,則有mg tan θ'=mω22l sin θ' 解得cos θ'=35 θ'=53° 因?yàn)锽點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等,所以,當(dāng)θ'=53°時(shí),細(xì)線AB恰好豎直,

12、且mω22lsin53°mg=43=tan 53° 說(shuō)明細(xì)線AB此時(shí)的張力恰好為0,故此時(shí)細(xì)線AC與豎直方向的夾角為53°。 B組　能力提升 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 9.(多選)(2019河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,長(zhǎng)為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng),在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A、B,球A距軸O的距離為L(zhǎng)?，F(xiàn)給系統(tǒng)一定能量,使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力恰好為零,忽略空氣阻力,已知重力加速度為g,則球B在最高點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是(　　) A.球B的速度為零 B.球B的速度為2gL C.球A的速度為2gL

13、 D.桿對(duì)球B的彈力方向豎直向下 答案　CD　當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力為零,這說(shuō)明球A、B對(duì)桿的作用力是一對(duì)平衡力,由于A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力豎直向上且由桿的彈力與重力的合力提供,故A所受桿的彈力必豎直向上,B所受桿的彈力必豎直向下,且兩力大小相等,D項(xiàng)正確;對(duì)A球有F-mg=mω2L,對(duì)B球有F+mg=mω2·2L,由以上兩式聯(lián)立解得ω=2gL,則A球的線速度vA=ωL=2gL,B球的線速度vB=ω·2L=22gL,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。 10.(2017湖南株洲二中月考)用一根細(xì)線一端系一小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),另一端固定在一光滑錐頂上,如圖甲所示,設(shè)小球在水平

14、面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω,線的張力為FT,則FT隨ω2變化的圖像是圖乙中的(　　) 甲 乙 答案　B　設(shè)細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng),錐面與豎直方向的夾角為θ,當(dāng)ω=0時(shí),小球靜止,受重力mg、支持力FN和細(xì)線的拉力FT作用,FT=mg cos θ≠0,A項(xiàng)錯(cuò)誤。ω增大時(shí),FT增大,FN減小,當(dāng)FN=0時(shí),角速度為ω0,當(dāng)ω<ω0時(shí),由牛頓第二定律得FT sin θ-FN cos θ=mω2L sin θ,FT cos θ+FN sin θ=mg,解得FT=mω2L sin2θ+mg cos θ,可見(jiàn)隨ω由0開始增加,FT由mg cos θ開始隨ω2的增大線性增大;當(dāng)ω>ω0時(shí),小球離開錐面,細(xì)線與豎直方向的夾角變大,設(shè)為β,由牛頓第二定律得FT sin β=mω2L sin β,所以FT=mLω2,可見(jiàn)FT隨ω2的增大仍線性增大,但圖線的斜率增大了,所以B項(xiàng)正確,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7