湖北省2020屆高考物理一輪復習 12《圓周運動》試題

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1、第12單元　圓周運動 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2020·天津卷，節(jié)選) 半徑為R的水平圓盤繞過圓心O的豎直軸勻速轉動，A為圓盤邊緣上一點.在O的正上方有一個可視為質點的小球以初速度v水平拋出時，半徑OA方向恰好與v的方向相同，如圖所示.若小球與圓盤只碰一次，且落在A點，重力加速度為g，則小球拋出時距O的高度h＝ ，圓盤轉動的角速度大小ω＝ . 2.如圖所示，有一半徑為r＝0.2 m的圓柱繞豎直軸OO′以ω＝9 rad/s的角速度勻速轉動.今用力F將質量為1 kg的物體A壓在圓柱側面，使其以v0＝2.4 m/s的速度勻速下降.若物體A與圓

2、柱面的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，求力F的大小.(已知物體A在水平方向受光滑擋板的作用，不能隨軸一起轉動) 3.用長短不同、材料和粗細均相同的兩根繩子各拴著一個質量相同的小球,在光滑的水平面上做勻速圓周運動,則(　　) A.兩個小球以相同的角速度運動時,長繩容易斷 B.兩個小球以相同的角速度運動時,短繩容易斷 C.兩個小球以相同的線速度運動時,長繩容易斷 D.兩個小球以相同的線速度運動時,短繩容易斷 4.變速自行車靠變換齒輪組合來改變行駛速度檔,如圖是某一變速車齒輪轉動結構示意圖,圖中A輪有48齒,B輪有42齒,C輪有18齒,D輪有12齒.下列說法正確的是 …(　　) A.該車可

3、變換3種不同檔位 B.該車可變換4種不同檔位 C.A與D輪組合時,是行駛速度最快檔 D.B與D輪組合時,兩輪的角速度之比ωB∶ωD=2∶7 5. 如圖所示,一光滑輕桿沿水平方向放置,左端O處連接在豎直的轉動軸上,a、b為兩個可視為質點的小球,穿在桿上,并用細線分別連接Oa和ab,且Oa=ab,已知b球質量為a球質量的3倍.當輕桿繞O軸在水平面內勻速轉動時,Oa和ab兩線的拉力之比為(　　) A.1∶3 B.1∶6 C.4∶3 D.7∶6 6.(2020·吉林長春第一次調研)計算機硬盤內部結構如圖所示,硬盤盤面在電機的帶動下高速旋轉,讀寫磁頭在計算機的指令下移動到某個位置,通過

4、讀寫磁頭讀寫磁盤上的數(shù)據(jù).磁盤上分為若干個同心環(huán)狀的磁道,每個磁道按圓心角等分為18個扇區(qū).現(xiàn)在普通的家用電腦中的硬盤的轉速通常有5400r/min和7 200 r/min兩種,硬盤盤面的大小相同,則(　　) A.磁頭的位置相同時,7200r/min的硬盤讀寫數(shù)據(jù)更快 B.對于某種硬盤,磁頭離盤面中心距離越遠,磁頭經過一個扇區(qū)所用的時間越長 C.不管磁頭位于何處,5400r/min的硬盤磁頭經過一個扇區(qū)所用時間都相等 D.5400r/min與7 200 r/min的硬盤盤面邊緣的某點的向心加速度的大小之比為3∶4 7.質量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質木架上的A和C點,繩長

5、分別為la、lb,如圖所示,當輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉動時,小球在水平面內做勻速圓周運動,繩a在豎直方向,繩b在水平方向,當小球運動到圖示位置時,繩b被燒斷的同時輕桿停止轉動,則(　　) A.小球仍在水平面內做勻速圓周運動 B.在繩b被燒斷瞬間,a繩中張力突然增大 C.若角速度ω=,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內擺動 D.若角速度ω=,小球能在豎直平面ABC內做完整的圓周運動 8.(2020·浙江湖州期中)如圖甲所示,輕桿一端固定在O點,另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內做半徑為R的圓周運動.小球運動到最高點時,桿與小球間彈力大小為F,小球在最高點的速度大小為v,其F

6、v2圖象如圖乙所示.則(　　) A.小球的質量為 B.當?shù)氐闹亓铀俣却笮? C.v2=c時,小球對桿的彈力方向向上 D.v2=2b時,小球受到的彈力與重力大小相等 9.(2020·山東臨沂高三上學期期中)游樂園的小型“摩天輪”上對稱站著質量均為m的8位同學,如圖所示,“摩天輪”在豎直平面內逆時針勻速轉動,若某時刻轉到頂點a上的甲同學讓一小重物做自由落體運動,并立即通知下面的同學接住,結果重物掉落時正處在c處(如圖)的乙同學恰好在第一次到達最低點b處接到,已知“摩天輪”半徑為R,重力加速度為g,(不計人和吊籃的大小及重物的質量)求: (1)重物下落的時間; (2)人和吊籃

7、隨“摩天輪”運動的線速度大小; (3)乙同學在最低點處對地板的壓力大小和方向. 參考答案 1.解析：小球平拋落到A點，可知平拋的水平位移等于圓盤半徑，由平拋規(guī)律可知R=vt,h=，解得h=,由題可知t=nT=n·，解得ω=(n∈N+). 答案：(1) (n=1，2，3，…) 2．解析：圓柱與A接觸處相對于A的速度垂直紙面向里，所以A相對于圓柱體既有v0＝2.4 m/s的豎直向下的恒定速度，還有v′＝ωr＝9×

8、0.2 m/s＝1.8 m/s的垂直紙面向外的速度. A相對于圓柱體合速度v＝＝3 m/s.與豎直方向夾角θ＝arctan＝arctan A所受摩擦力的方向與相對運動方向相反，其豎直方向上分量與A所受重力平衡. Ffcos θ-mg＝0 Ff＝μN＝μF 解得F＝50 N. 答案：50 N 3．解析:由向心力公式FT=mω2r,角速度一定時,運動半徑r越大,小球運動所需要的向心力越大,長繩容易斷,則A項對,B項錯;由向心力公式FT=m,線速度一定時,運動半徑r越小,小球所需要的向心力越大,短繩容易斷,則D項對,C項錯. 答案:AD 4.解析:齒輪有AC、AD、BC、BD四種組

9、合,則可變換4種不同檔位;B與D輪組合時,線速度相等,兩輪的角速度之比等于齒數(shù)反比,即ωB∶ωD=2∶7;行駛速度最快檔為齒數(shù)比最大的組合,即A與D輪組合. 答案:BCD 5.解析:對a球,FTOa-FTab=mω2Oa;對b球,FTab=3mω2(Oa+ab).由以上兩式得,Oa和ab兩線的拉力之比為7∶6,D項對. 答案:D 6.解析:根據(jù)v=2πnr可知,轉速n大的讀寫速度快,A項正確;根據(jù)t=可知轉速一定的硬盤磁頭經過一個扇區(qū)所用的時間與磁頭到中心的距離無關,B項錯而C項對;根據(jù)an=(2πn)2r∝n2可知,,D項錯誤. 答案:AC 7.解析:繩b被燒斷后,小球在豎直平面

10、內做圓周運動,燒斷瞬間具有向上的加速度,處于超重狀態(tài),則B項正確.小球恰好到最高點的速度v=,從最低點到最高點,由機械能守恒定律得,m(ωla)2=2mgla+mv2,則最小角速度ω=,故A、D兩項錯.小球恰好到A的等高處,此時速度v'=0,從最低點到此處,由機械能守恒定律得,m(ωla)2=mgla+mv'2,則最小角速度ω=,故C項對. 答案:BC 8.解析:根據(jù)題圖乙可知,當v=0,即小球靜止時,F=a,有mg=a① 當v2=b時,F=0,即此時只有重力提供向心力,有 mg=②,由①②得g=,m=③,A項對,B項錯;當v2=c>b時,F增大,應有F+mg=④,即桿對球的彈力方向為豎直向下,球對桿的彈力方向豎直向上,C項正確;當v2=2b時,由④式得F=mg,D項正確. 答案:ACD 9．解析:(1)物體從a到b做自由落體運動.由運動學公式2R=gt2 得t=2. (2)乙同學從c到b做勻速圓周運動,用時也為t,由v= 得v=. (3)設支持力為F,由牛頓第二定律得:F-mg=m 所以F=m(g+g)=(1+)mg 由牛頓第三定律得人對地板的壓力大小FN=(1+)mg 方向豎直向下. 答案:(1)2　(2)　(3)(1+)mg,豎直向下