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2022年高考物理總復(fù)習 第4章 第3課時 圓周運動的規(guī)律課時作業(yè)(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號:105383189 上傳時間:2022-06-12 格式:DOC 頁數(shù):7 大小:481.02KB
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1、2022年高考物理總復(fù)習 第4章 第3課時 圓周運動的規(guī)律課時作業(yè)(含解析) 一、單項選擇題 1.在光滑的水平桌面上,有兩個小球固定在一根長為L的桿的兩端,繞桿上的O點做圓周運動,如圖1.當小球1的速度為v1時,小球2的速度為v2,則轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離是(   ) 圖1 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】設(shè)桿轉(zhuǎn)動的角速度為ω,轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離為r2,則有v1=ω(L-r2)、v2=ωr2,解得r2=,故B正確. 2.如圖2所示,水平轉(zhuǎn)臺上放著一枚硬幣,當轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時,硬幣沒有滑動,關(guān)于這種情況下硬幣的受力情況,下列說法正確的是(  ) 圖2 A.

2、受重力和臺面的支持力 B.受重力、臺面的支持力和向心力 C.受重力、臺面的支持力、向心力和靜摩擦力 D.受重力、臺面的支持力和靜摩擦力 【答案】D 【解析】重力與支持力平衡,靜摩擦力提供向心力,方向指向轉(zhuǎn)軸. 3.長度不同的兩根細繩懸于同一點,另一端各系一個質(zhì)量相同的小球,使它們在同一水平面內(nèi)做圓錐擺運動,如圖3所示,則有關(guān)兩個圓錐擺的物理量相同的是(  ) 圖3 A.周期      B.線速度的大小 C.向心力     D.繩的拉力 【答案】A 【解析】設(shè)O到小球所在水平面的距離為h,對球進行受力分析如圖所示,得F向=F合=mg tan α=m h tan α,解得

3、T= ,故周期與α角無關(guān),則選項A對,B、C錯.又知F拉=,故繩的拉力不同,選項D錯. 4.有一種雜技表演叫“飛車走壁”,由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁做勻速圓周運動.圖4中有兩位駕駛摩托車的雜技演員A、B,他們離地面的高度分別為hA和hB,且hA>hB,下列說法中正確的是(  ) 圖4 A.A摩托車對側(cè)壁的壓力較大 B.A摩托車做圓周運動的向心力較大 C.A摩托車做圓周運動的周期較小 D.A摩托車做圓周運動的線速度較大 【答案】D 【解析】以摩托車為研究對象,受力分析如圖所示,則有FNsin θ=mg,F(xiàn)Ncos θ=m=mR()2,因側(cè)壁與地面之間的夾角θ與h

4、無關(guān),故壓力FN不變,向心力不變,h越高,R越大,則T越大,v越大. 5.如圖5所示,有一質(zhì)量為M的大圓環(huán),半徑為R,被一輕桿固定后懸掛在O點,有兩個質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點),同時從大環(huán)兩側(cè)的對稱位置由靜止滑下,兩小環(huán)同時滑到大環(huán)底部時,速度都為v,則此時大圓環(huán)對輕桿的拉力大小為(  ) 圖5 A.(2m+2M)g B.Mg- C.2m(g+)+Mg D.2m(-g)+Mg 【答案】C 【解析】設(shè)每個小環(huán)滑到大環(huán)底部時,受大環(huán)的支持力為FN,由牛頓第二定律得FN-mg=m,由牛頓第三定律知,小環(huán)對大環(huán)向下的壓力大小也為FN;再對大環(huán)受力分析,由物體平衡條件可得,輕桿

5、對大環(huán)的拉力F=Mg+2FN=2m(g+)+Mg,所以大環(huán)對輕桿的拉力大小為2m(g+)+Mg.只有C正確. 6.自行車的小齒輪A、大齒輪B、后輪C是相互關(guān)聯(lián)的三個轉(zhuǎn)動部分,且半徑RB=4RA、RC=8RA,如圖6所示.正常騎行時三輪邊緣的向心加速度之比aA∶aB∶aC等于(  ) 圖6 A.1∶1∶8 B.4∶1∶4 C.4∶1∶32 D.1∶2∶4 【答案】C 【解析】因為A、C的角速度相同,A、B的線速度大小相同,所以==,==,故aA∶aB∶aC=ωAvA∶ωBvB∶ωCvC=4∶1∶32. 二、雙項選擇題 7.如圖7所示,一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線

6、垂直于水平面,圓錐筒固定不動,有兩個質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則下列說法正確的是 (  ) 圖7 A.球A的線速度必定大于球B的線速度 B.球A的角速度必定小于球B的角速度 C.球A的運動周期必定小于球B的運動周期 D.球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力 【答案】AB 【解析】根據(jù)上述規(guī)律可知,此題中的A、B兩小球?qū)嶋H上是具有相同的向心加速度,根據(jù)a==Rω2=可知,加速度相同時,半徑越大,線速度越大,角速度越小,周期越大,即由RA>RB,可知vA>vB,ωA<ωB,TA>TB,則選項A、B正確,C錯誤.由于A、B質(zhì)量相同,在

7、相同的傾斜面上,則向心力相等,進一步可知兩球所受的彈力相等,故可知選項D錯誤. 8.圖8為A、B兩物體做勻速圓周運動時向心加速度a隨半徑r的變化的圖線,由圖可知(  ) 圖8 A.A物體的線速度大小不變 B.A物體的角速度不變 C.B物體的線速度大小不變 D.B物體的角速度不變 【答案】AD 【解析】對于物體A有aA∝,與a=相比較,則vA大小不變,所以A物體的線速度大小不變;對于物體B有aB∝r與a=ω2r相比較,則ωB不變,故選項A、D正確. 9.如圖9所示,兩個質(zhì)量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點,并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則它們的(  ) 圖9

8、A.周期相同 B.線速度的大小相等 C.角速度的大小相等 D.向心加速度的大小相等 【答案】AC 【解析】設(shè)圓錐擺的高為h,則mg·=m=mω2r=m()2r=ma,故v=r ,ω= ,T=2π ,a=g.因兩圓錐擺的h相同,而r不同,故兩小球運動的線速度不同,角速度的大小相等,周期相同,向心加速度不同. 10.如圖10所示,長為l的細繩一端固定在O點,另一端拴住一個小球,在O點的正下方與O點相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子;把小球拉起使細繩在水平方向伸直,由靜止開始釋放,當細繩碰到釘子的瞬間,下列說法正確的是(  ) 圖10 A.小球的線速度不發(fā)生突變 B.小球的

9、角速度不發(fā)生突變 C.小球的向心加速度突然增大到原來的2倍 D.繩子對小球的拉力突然增大到原來的2倍 【答案】AC 【解析】由于慣性,小球的線速度不會突變,但由于繼續(xù)做圓周運動的半徑減小為原來的一半,則角速度ω=增為原來的2倍;向心加速度a=也增為原來的2倍;對小球受力分析,由牛頓第二定律得FT-mg=,即FT=mg+,r減為原來的一半,拉力增大,但不到原來的2倍. 三、非選擇題 11.如圖11所示,在半徑為R的轉(zhuǎn)盤邊緣固定有一豎直桿,在桿的上端點用長為L的細線懸掛一小球,當轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后,細繩與豎直方向的夾角為θ,則小球轉(zhuǎn)動周期為多大? 圖11 【答案】2π 【解析】小

10、球隨圓盤一起旋轉(zhuǎn),所以小球與圓盤的角速度相同,小球做圓周運動的向心力垂直指向桿,向心力由重力和繩子拉力的合力提供.小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的半徑 r=R+Lsin θ① 重力G和繩拉力F的合力提供向心力, 由牛頓第二定律得Fsin θ=mr② 豎直方向:Fcos θ-mg=0③ 聯(lián)立①②③解得T=2π. 12.小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動.當球某次運動到最低點時,繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地,如圖12所示.已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g.忽略手的運動半徑、繩

11、重和空氣阻力. 圖12 (1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2. (2)問繩能承受的最大拉力多大? (3)改變繩長,使球重復(fù)上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球拋出的水平距離最大,繩長應(yīng)為多少?最大水平距離為多少? 【答案】(1)v1= v2= (2)mg (3) d 【解析】(1)設(shè)繩斷后球飛行時間為t,由平拋運動規(guī)律,豎直方向d-d=gt2,水平方向d=v1t 聯(lián)立解得v1=. 由機械能守恒定律,有 mv=mv+mg(d-d) 解得v2= . (2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為FT,這也是球受到繩的最大拉力大?。? 球做圓周運動的半徑為R=d 由圓周運動向心力公式,在其圓周運動的最低點,有FT-mg= 聯(lián)立解得FT=mg. (3)設(shè)繩長為l,繩斷時球的速度大小為v3,繩承受的最大拉力不變,有 FT-mg=m,得v3= . 繩斷后球做平拋運動,豎直位移為d-l,水平位移為x,時間為t1,有d-l=gt,x=v3t1,解得x=4 . 當l=時,x有極大值xm=d.

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