《2020高考物理單元卷 圓周運動在實際問題中的應用》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2020高考物理單元卷 圓周運動在實際問題中的應用(10頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、第二模塊 第4章 第4單元 一、選擇題1如圖10所示,汽車車廂頂部懸掛一個輕質彈簧,彈簧下端拴一個質量為m的小球,當汽車以某一速率在水平地面上勻速行駛時彈簧伸長長度為L1;當汽車以同一速度勻速率通過一個橋面為圓弧形凸形橋的最高點時,彈簧伸長長度為L2,下列答案中正確的是()AL1L2 BL1L2CL10,L2L1,故B正確答案:B2質量為m的小球(可看作質點)在豎直放置的光滑圓環(huán)軌道內運動,如圖11所示,小球在最高點時的速度為v0,其中R為圓環(huán)的半徑,下列說法中正確的是()A小球經過最低點時的速度等于B小球經過最低點時的速度等于C小球在最低點對圓環(huán)的壓力等于mgD小球在最低點對圓環(huán)的壓力等于5
2、mg解析:小球在豎直放置的光滑軌道內運動,機械能守恒,則mg2Rmvmv2得v,A正確,B錯小球在最低點時,FNmgm則FN7mg,選項C、D錯答案:A3如圖12所示,物塊P置于水平轉盤上隨轉盤一起運動,圖中c沿半徑指向圓心,a與c垂直,下列說法正確的是()A當轉盤勻速轉動時,P受摩擦力方向為a方向B當轉盤加速轉動時,P受摩擦力方向為b方向C當轉盤加速轉動時,P受摩擦力方向為c方向D當轉盤減速轉動時,P受摩擦力方向為d方向解析:圓周運動,向心方向一定受力勻速圓周運動,切向方向不受力變速圓周運動,切向方向一定受力加速沿a方向,減速沿a反方向摩擦力即為兩個方向的合力由此可判斷B、D正確答案:BD4
3、如圖13所示,一個細繩下懸掛一光滑的圓環(huán),圓環(huán)上穿著兩個質量相等的小球,兩小球從最上方由靜止開始沿圓環(huán)下滑,則小球從最高處下滑到最低處的過程中,細繩拉力大小剛好等于圓環(huán)重力的時刻共有()A1次 B2次C3次 D4次解析:小球由靜止開始沿圓環(huán)下滑,速度逐漸增大,小球受到圓環(huán)的沿半徑方向向外的彈力逐漸減小,當小球的重力沿半徑方向的分力剛好提供向心力時,圓環(huán)對小球的彈力為零當小球運動到通過圓心的水平位置時,圓環(huán)對小球的彈力沿水平方向,沒有豎直方向的分力只有這兩種情況細繩拉力大小剛好等于圓環(huán)重力,故選項B正確答案:B5一種玩具的結構如圖14所示,豎直放置的光滑鐵環(huán)的半徑為R20 cm,環(huán)上有一穿孔的小
4、球m,僅能沿環(huán)做無摩擦的滑動,如果圓環(huán)繞著過環(huán)心的豎直軸以10 rad/s的角速度旋轉(取g10 m/s2),則小球相對環(huán)靜止時與環(huán)心O的連線與O1O2的夾角可能是()圖14A30 B45C60 D75解析:當圓環(huán)繞O1O2旋轉時,小球則在水平面內做勻速圓周運動,球受的重力和環(huán)的支持力的合力等于球做圓周運動的向心力由牛頓第二定律得:mgtanm2r即tan,cos所以60.答案:C6(2020年蘭州模擬)如圖15所示,半徑為R的圓筒繞豎直中心軸OO轉動,小物塊A靠在圓筒的內壁上,它與圓筒的動摩擦因數為,現要使A不下落,則圓筒轉動的角速度至少為()A. B.C. D.解析:如圖16所示,以A為研
5、究對象,A受三個力作用:重力mg,靜摩擦力Ff和圖16支持力FN,其中重力和靜摩擦力平衡,所以Ffmg 支持力FN提供向心力,有:FNm2R 要使A剛好不下落,則靜摩擦力為最大值,FfFN 由式,得A剛好不下落時,圓筒的角速度為0所以A不下落時圓筒轉動的角速度0,故選項D正確答案:D7在高速公路的拐彎處,路面造得外高內低,即當車向右拐彎時,司機左側的路面比右側的要高一些,路面與水平面間的夾角為.設拐彎路段是半徑為R的圓弧,要使車速為v時車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進方向)摩擦力等于0,應等于()Aarcsin BarctanC.arcsin Darccot解析:如圖17所示,要使摩擦力為零
6、,必使汽車所受重力與路面對它的支持力的合力提供向心力,則有mmgtan,所以arctan,B正確答案:B8小球質量為m,用長為L的懸線固定在O點,在O點正下方L/2處有一光滑圓釘C(如圖18所示)今把小球拉到懸線呈水平后無初速地釋放,當懸線呈豎直狀態(tài)且與釘相碰時()A小球的速度突然增大B小球的向心加速度突然增大C小球的向心加速度不變D懸線的拉力突然增大解析:開始球繞O點做圓周運動,當懸線與釘子相碰后,球繞C點做圓周運動,球的轉動半徑突然變小,而速度大小并沒有發(fā)生突變,由an得,小球的向心加速度突然變大,懸線的拉力Fmgman,所以拉力突然變大故B、D正確答案:BD9如圖19所示,細桿的一端與小
7、球相連,可繞過O點的水平軸自由轉動現給小球一初速度,使它做圓周運動,圖中a、b分別表示軌道的最低點和最高點,則桿對小球的作用力可能是()Aa處拉力,b處拉力Ba處拉力,b處推力Ca處推力,b處拉力Da處推力,b處推力解析:小球在豎直平面內做圓周運動,在最低點時,小球受力除重力外,還有桿的作用力,只有桿對小球向上拉時,小球才能繞O點做圓周運動,故桿對小球只能是拉力,小球在最高點的速度大小不能確定,由前面分析可知,桿對小球可能是向下拉,也可能是向上推,故選項A、B正確答案:AB10如圖20所示,A、B、C三個物塊放在水平的圓盤上,它們的質量關系是mA2mB2mC,它們與轉軸的距離的關系是2rA2r
8、BrC,三個物塊與圓盤表面的動摩擦因數都為,且它們與圓盤間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,當圓盤轉動時,A、B、C都沒有滑動,則下列判斷正確的是()AC的向心加速度最大BB的摩擦力最小C當圓盤轉速增大時,B比A先滑動D當圓盤轉速增大時,C比B先滑動解析:三個物塊做圓周運動的角速度相同,向心加速度a2r,C離轉軸最遠,向心加速度最大三個物塊做圓周運動的向心力由靜摩擦力Ff提供,Ffm2r,B與A相比,r相同,m?。籅與C相比,m相同,r小,所以B的摩擦力最小當圓盤轉速增大時,物塊將要滑動,靜摩擦力達到最大值,最大靜摩擦力提供向心力,mgm2r,即,與質量無關,由于2rA2rBrC,B與A同時開始
9、滑動,C比B先滑動,選項A、B、D正確答案:ABD二、計算題11如圖21所示,在電機距軸O為r處固定一質量為m的鐵塊,電機啟動后,鐵塊以角速度繞軸O勻速轉動,則電機對地面的最大壓力和最小壓力之差為多少?解析:鐵塊在豎直面內做勻速圓周運動,其向心力是重力mg與輪對它的作用力F的合力,由圓周運動的規(guī)律可知:當m轉到最低點時F最大,當m轉到最高點時F最小設鐵塊在最高點和最低點時,電機對其作用力分別為F1和F2,且都指向軸心,根據牛頓第二定律有:在最高點:mgF1m2r在最低點:F2mgm2r電機對地面的最大壓力和最小壓力分別出現在鐵塊m位于最低點和最高點時,且壓力差的大小為:FNF2F1由式可解得:FN2m2r.答案:2m2r12(2020年廣東卷)有一種叫“飛椅”的游樂項目,示意圖如圖22所示,長為L的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉盤邊緣,轉盤可繞穿過其中心的豎直軸轉動當轉盤以角速度勻速轉動時,鋼繩與轉軸在同一豎直平面內,與豎直方向的夾角為,不計鋼繩的重力,求轉盤轉動的角速度與夾角的關系解析:設轉盤轉動的角速度為時,鋼繩與豎直方向的夾角為.座椅到中心軸的距離:RrLsin.對座椅分析有:F向mgtanmR2聯(lián)立兩式得答案: