2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第12講 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)演練1(xx天津卷)“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列敘述正確的是(B)A摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，乘客的機(jī)械能保持不變B在最高點(diǎn)時(shí)，乘客重力大于座椅對(duì)他的支持力C摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，乘客重力的沖量為零D摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變解析乘客在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，而在上升過(guò)程中重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加，下降過(guò)程中則相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)時(shí)，乘客具有豎直向下的向心加速度，處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B正確；因重力恒定，重力的沖量等于重力與其作用時(shí)間的乘積，故重力沖量一定不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤重力的瞬時(shí)功率Pmgvcos ，其中是瞬時(shí)速度v的方向與重力方向之間的夾角，故重力的瞬時(shí)功率不會(huì)保持不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(xx江蘇卷)如圖所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過(guò)輕繩懸掛在小環(huán)上，小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上小物塊質(zhì)量為M，到小環(huán)的距離為L(zhǎng)，其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F.小環(huán)和小物塊以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止，小物塊向上擺動(dòng)整個(gè)過(guò)程中，小物塊在夾子中沒(méi)有滑動(dòng)小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計(jì)，重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是(D)A小物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩中的張力等于2FB小環(huán)碰到釘子P時(shí)，繩中的張力大于2FC小物塊上升的最大高度為D速度v不能超過(guò)解析設(shè)夾子與物塊間靜摩擦力為Ff，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩中張力TMg2Ff，擺動(dòng)時(shí)，物塊沒(méi)有在夾子中滑動(dòng)，說(shuō)明勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，夾子與小物塊間的靜摩擦力沒(méi)有達(dá)到最大值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；碰到釘子后，物塊開(kāi)始在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)，對(duì)整體TMgM，對(duì)物塊2FfMgM，所以T2Ff，由于FfF，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒得MgHmaxMv2，所以Hmax，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若保證小物塊不從夾子中滑落，應(yīng)保證速度為最大值vm時(shí)，在最低點(diǎn)滿足關(guān)系式2FMgM，所以vm，選項(xiàng)D正確3小球P和Q用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點(diǎn)(C)AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的動(dòng)能一定小于Q球的動(dòng)能CP球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析小球從水平位置擺動(dòng)至最低點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mgLmv2，解得v，因LP<LQ，故vP<vQ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)镋kmgL，又mP>mQ，LP<LQ，則兩小球的動(dòng)能大小無(wú)法比較，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)小球在最低點(diǎn)受力分析得，F(xiàn)Tmgm，可得FT3mg，選項(xiàng)C正確；由an，v，得an2g，兩球的向心加速度相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4(多選)如圖所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r.一輛質(zhì)量為m的賽車通過(guò)AB線經(jīng)彎道到達(dá)AB線，有如圖所示的三條路線，其中路線是以O(shè)為圓心的半圓，OOr.賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax.選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過(guò)彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大)，則(ACD)A選擇路線，賽車經(jīng)過(guò)的路程最短C選擇路線，賽車的速率最小C選擇路線，賽車所用時(shí)間最短D三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等解析由幾何關(guān)系可求得路線的長(zhǎng)度分別為2rr，2r2r,2r，比較可知，軌道最短，選項(xiàng)A正確；由Fmaxm可知，R越小速率越小，因此沿路線速率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿路線運(yùn)動(dòng)的速率分別為，由長(zhǎng)度與速率的比值比較可知，選擇路線所用時(shí)間最短，選項(xiàng)C正確；由Fmaxma可知，三個(gè)線路的圓弧上賽車的向心加速度大小相等，選項(xiàng)D正確5(多選)如圖，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤(pán)上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，小木塊與圓盤(pán)的最大靜摩擦力為小木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說(shuō)法正確的是(AC)Ab一定比a先開(kāi)始滑動(dòng)Ba、b所受的摩擦力始終相等C是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度D當(dāng)時(shí)，a所受摩擦力的大小為kmg解析因圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，在某一時(shí)刻可認(rèn)為，小木塊隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其受到的靜摩擦力的方向指向轉(zhuǎn)軸，兩木塊轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中角速度相等，則根據(jù)牛頓第二定律可得Ffm2R，由于小木塊b的軌道半徑大于小木塊a的軌道半徑，故小木塊b做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)閮尚∧緣K的最大靜摩擦力相等，故b一定比a先開(kāi)始滑動(dòng)，選項(xiàng)A正確；當(dāng)b開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律可得kmgm2l，可得b，選項(xiàng)C正確；當(dāng)a開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律可得kmgml，可得a，而圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度<，小木塊a未發(fā)生滑動(dòng)，其所需的向心力由靜摩擦力來(lái)提供，由牛頓第二定律可得Ffm2lkmg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤