2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 4.3圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1. 如圖所示，A、B是兩個(gè)摩擦傳動(dòng)輪，兩輪半徑大小關(guān)系為RA2RB，則兩輪邊緣上的()A. 角速度之比AB21B. 周期之比TATB12C. 轉(zhuǎn)速之比nAnB12D. 向心加速度之比aAaB21解析：由于沒有相對(duì)滑動(dòng)，A、B兩輪邊緣上的線速度相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；，選項(xiàng)C正確；向心加速度之比，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C2. xx福建四地六校聯(lián)考在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L(zhǎng)。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于()A. B. C. D. 解析：對(duì)汽車受力分析，如圖所示，若車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進(jìn)方向)摩擦力等于零，則由路面對(duì)汽車的支持力FN與汽車的重力mg的合力提供向心力，由圖示可知，F(xiàn)向mgtan，即mgtanm。由幾何關(guān)系知，tan，綜上有v，選項(xiàng)B正確。答案：B3. xx北京市西城區(qū)高三抽測(cè)(多選)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球。給小球一個(gè)合適的初速度，小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為。下列說法中正確的是 ()A. 小球受重力、繩的拉力和向心力作用B. 小球只受重力和繩的拉力作用C. 越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大D. 越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越大解析：本題考查了受力分析和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)。在運(yùn)動(dòng)過程中小球只受重力和繩子的拉力，合力提供向心力，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；由合力提供向心力有mgtanm，所以越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大，C選項(xiàng)正確；根據(jù)mgtanmLsin，越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越小，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：BC4. xx常德模擬如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，它們與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)到兩個(gè)物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，燒斷細(xì)線，兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況是()A. 兩物體沿切線方向滑動(dòng)B. 兩物體均沿半徑方向滑動(dòng)，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)C. 兩物體仍隨圓盤一起做圓周運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生滑動(dòng)D. 物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體A發(fā)生滑動(dòng)，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)解析：在圓盤上，角速度相同，由Fm2r可知，在質(zhì)量相同的情況下，A需要的向心力較大，當(dāng)兩個(gè)物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，其摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力，A的向心力大于最大靜摩擦力，而B的向心力小于最大靜摩擦力，此時(shí)燒斷細(xì)線，A的向心力不足將做離心運(yùn)動(dòng)，而B仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確。答案：D5. xx廊坊模擬如圖所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法正確的是()A. 若拉力突然消失，小于將沿軌跡Pa做離心運(yùn)動(dòng)B. 若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)C. 若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)D. 若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc運(yùn)動(dòng)解析：若拉力突然消失，小球?qū)⒀厍芯€Pa做離心運(yùn)動(dòng)，A正確；若拉力突然變小，小球?qū)⒀豍b做離心運(yùn)動(dòng)，而拉力變大時(shí)，小球應(yīng)沿Pc做近心運(yùn)動(dòng)，故B、C、D均錯(cuò)誤。答案：A6. xx西安模擬如圖所示，m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，A為終端皮帶輪。已知皮帶輪的半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑。當(dāng)m可被水平拋出時(shí)，A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少為()A. B. C. D. 解析：m到達(dá)皮帶輪的頂端時(shí)，若mmg，表示m受到的重力小于或等于m沿皮帶輪表面做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，m將離開皮帶輪的外表面而做平拋運(yùn)動(dòng)，又因?yàn)槊棵朕D(zhuǎn)數(shù)n，所以當(dāng)v，即轉(zhuǎn)數(shù)n時(shí)，m可被水平拋出，故選項(xiàng)A正確。答案：A7. xx杭州模擬如圖所示，小球m可以在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A. 小球通過最高點(diǎn)的最小速度為vB. 小球通過最高點(diǎn)的最小速度可以為0C. 小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力D. 小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力解析：由于圓形管道可提供支持力，故小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度可以為零；小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力方向豎直向下，而向心力指向圓心，故內(nèi)側(cè)管壁不會(huì)對(duì)小球有作用力，而在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果小球的速度較大，如在最高點(diǎn)的速度v時(shí)，最高點(diǎn)的內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球無作用力，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B8. 如圖所示，用一連接體一端與一小球相連，繞過O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為r，圖中P、Q兩點(diǎn)分別表示小球軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，則以下說法正確的是()A. 若連接體是輕質(zhì)細(xì)繩時(shí)，小球到達(dá)P點(diǎn)的速度可以為零B. 若連接體是輕質(zhì)細(xì)桿時(shí)，小球到達(dá)P點(diǎn)的速度可以為零C. 若連接體是輕質(zhì)細(xì)繩時(shí)，小球在P點(diǎn)受到細(xì)繩的拉力不可能為零D. 若連接體是輕質(zhì)細(xì)桿時(shí)，小球在P點(diǎn)受到細(xì)桿的作用力為拉力，在Q點(diǎn)受到細(xì)桿的作用力為推力解析：若連接體是輕質(zhì)細(xì)繩，小球在最高點(diǎn)的最小速度為，此時(shí)細(xì)繩拉力為零，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；若連接體是輕質(zhì)細(xì)桿，小球剛好到達(dá)P點(diǎn)的速度為零，選項(xiàng)B正確；如果小球在最高點(diǎn)P的速度為，細(xì)桿拉力為零，如果v>，細(xì)桿的作用力為拉力，如果v<，細(xì)桿的作用力為推力，小球在最低點(diǎn)Q時(shí)受到細(xì)桿的拉力作用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B9. xx杭州質(zhì)檢如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，目測(cè)體重為G的女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角約為30，重力加速度為g，估算該女運(yùn)動(dòng)員()A. 受到的拉力為 B. 受到的拉力為2GC. 向心加速度為 D. 向心加速度為2g解析：對(duì)女運(yùn)動(dòng)員由牛頓第二定律得，水平方向FTcos30ma，豎直方向FTsin30G0，解得FT2G，ag，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案：B10. xx珠海調(diào)研(多選)質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形碗的碗口下滑到碗底的過程中，碗口及碗底是固定不動(dòng)的，如果由于摩擦力的作用使得木塊的速率不變，如圖所示，那么()A. 雖然木塊速率不變，但木塊并非處于平衡狀態(tài)B. 木塊下滑過程中所受的合力大小保持不變C. 木塊下滑過程中機(jī)械能守恒D. 木塊下滑過程中摩擦力的大小不變解析：由于速率保持不變，所以木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，具有向心加速度，所受合力是向心力且大小保持不變，A、B正確；木塊的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不斷減小，故C錯(cuò)；又因支持力FNmgcosm不斷增大，摩擦力也增大，故D錯(cuò)。答案：AB二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11. (14分)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊，用一輕繩拴著，置于很大的水平轉(zhuǎn)盤上，細(xì)繩穿過轉(zhuǎn)盤中央的細(xì)管，與質(zhì)量也為m的小球相連，木塊與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為其重力的倍(0.2)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是多少(g取10 m/s2)?解析：由于轉(zhuǎn)盤以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)木塊恰不做近心運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgmgmr12解得r10.5 m當(dāng)木塊恰不做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgmgmr22解得r20.75 m因此，要保持木塊與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，木塊轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的范圍是0.5 mr0.75 m。答案：0.5 mr0.75 m12. (26分)如圖所示，在光滑水平面上豎直固定一半徑為R的光滑半圓槽軌道，其底端恰與水平面相切。質(zhì)量為m的小球以大小為v0的初速度經(jīng)半圓槽軌道最低點(diǎn)B滾上半圓槽，小球恰能通過最高點(diǎn)C后落回到水平面上的A點(diǎn)。(不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g)求：(1)小球通過B點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓槽的壓力大??；(2)A、B兩點(diǎn)間的距離；(3)小球落到A點(diǎn)時(shí)的速度方向。解析：(1)在B點(diǎn)小球做圓周運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)NmgmFNmgm。(2)在C點(diǎn)小球恰能通過，故只有重力提供向心力，則mgm過C點(diǎn)小球做平拋運(yùn)動(dòng)：xABvCthgt2h2R聯(lián)立以上各式可得xAB2R。(3)設(shè)小球落到A點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平面的夾角為，則tan，vgt,2Rgt2 解得：tan2 小球落到A點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平面成角向左下方，且tan2。答案：(1)mg(2)2R(3)見解析