2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題4 圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題4 圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例課時(shí)作業(yè)（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低．如圖1所示，在某路段汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的車(chē)速應(yīng)等于(　　) 圖1 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】考查向心力公式．汽車(chē)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車(chē)的支持力的合力提供，且向心力方向水平，大小F向＝

2、mgtan θ，根據(jù)牛頓第二定律：F向＝m，tan θ＝，解得汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的車(chē)速v＝ ，B對(duì)． 圖2 2．如圖2，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，另一端有固定轉(zhuǎn)軸O.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．P為圓周軌道的最高點(diǎn)．若小球通過(guò)圓周軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 ，則以下判斷正確的是(　　) A．小球不能到達(dá)P點(diǎn) B．小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度小于 C．小球能到達(dá)P點(diǎn)，但在P點(diǎn)不會(huì)受到輕桿的彈力 D．小球能到達(dá)P點(diǎn)，且在P點(diǎn)受到輕桿向下的彈力 【答案】B 【解析】根據(jù)機(jī)械能守恒定律2mgL＝mv2－mv，可求出小球在P點(diǎn)的速度為 <，故B正確，A錯(cuò)誤．小球在P點(diǎn)所需要的向心力F＝＝

3、mg，故小球在P點(diǎn)受到輕桿向上的彈力，故C、D均錯(cuò)誤． 3．如圖，長(zhǎng)為 L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θ.下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖3 A．小球受重力、繩的拉力和向心力作用 B．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L(zhǎng) C．θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大 D．θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越大 【答案】C 【解析】小球只受重力和繩的拉力作用，合力大小為F＝mgtan θ，半徑為R＝Lsin θ，A、B均錯(cuò)；小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由重力和繩的拉力的合力提供的，則mgtan θ＝m

4、，得到v＝sin θ ，θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大，C對(duì)；周期T＝＝2π ，θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越小，D錯(cuò)． 4. (xx·湛江質(zhì)檢)半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上如圖4所示，頂部有一個(gè)物體A，今給A一個(gè)水平初速度v0＝，則A將(　　) 圖4 A．沿球面下滑至M點(diǎn) B．沿球面下滑至某一點(diǎn)N，便離開(kāi)球面做斜下拋運(yùn)動(dòng) C．按半徑大于R的新圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng) D．立即離開(kāi)半圓球做平拋運(yùn)動(dòng) 【答案】D 【解析】給A一個(gè)水平初速度v0＝，則F向＝＝mg，即重力恰好提供向心力，物體與半圓球無(wú)相互作用．A將不沿半圓球表面運(yùn)動(dòng)，而是脫離球表面做平拋運(yùn)動(dòng)． 5．下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)

5、法正確的是(　　) A．當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象 B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng) C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將沿切線(xiàn)方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 【答案】C 【解析】向心力是以效果命名的，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的向心力，是由它所受的某個(gè)力、某個(gè)力的分力或幾個(gè)力的合力提供的．因此，它并不受向心力和離心力的作用．它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是由于F合

6、從這時(shí)起做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故C正確，B、D錯(cuò)． 二、雙項(xiàng)選擇題 6．(xx·湛江模擬)甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度a隨半徑r變化的關(guān)系圖象如圖5所示．由圖象可以知道(　　) 圖5 A．甲球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)速度大小保持不變 B．甲球運(yùn)動(dòng)時(shí)，角速度大小保持不變 C．乙球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)速度大小保持不變 D．乙球運(yùn)動(dòng)時(shí)，角速度大小保持不變 【答案】BC 【解析】在加速度－時(shí)間圖象中，甲的加速度與半徑成正比，故角速度不變，B對(duì)．乙的加速度與半徑成反比，故線(xiàn)速度不變． 7．如圖6所示，小物塊從半球形碗的碗口下滑到碗底的過(guò)程中，如果小物塊的速度大小始終不變，則(　　) 圖6 A．

7、小物塊的加速度大小始終不變 B．碗對(duì)小物塊的支持力大小始終不變 C．碗對(duì)小物塊的摩擦力大小始終不變 D．小物塊所受的合力大小始終不變 【答案】AD 【解析】小物塊從碗口下滑到碗底的過(guò)程中，如果小物塊的速度大小始終不變，則小物塊的加速度大小始終不變，小物塊所受的合力大小始終不變，A、D正確；小物塊受力如圖所示，F(xiàn)N－Gcos θ＝m，f＝Gsin θ，由于v不變，θ變小，F(xiàn)N變大，f變小，故B、C錯(cuò)誤． 8．如圖7所示，質(zhì)量為m的物塊，沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下，半球形金屬殼豎直固定放置，開(kāi)口向上，滑到最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v，若物體與球殼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則物體在最低點(diǎn)時(shí)，

8、下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A．受到的向心力為mg＋m B．受到的摩擦力為μm C．受到的摩擦力為μ(mg＋m) D．受到的合力方向斜向左上方 【答案】CD 【解析】物體在最低點(diǎn)受豎直方向的合力Fy，方向向上，提供向心力，F(xiàn)y＝m，A錯(cuò)誤；而Fy＝FN－mg，得FN＝mg＋m，物體受滑動(dòng)摩擦力f＝μFN＝μ(mg＋m)，B錯(cuò)誤，C正確；f水平向左，故物體受到的f與Fy的合力，斜向左上方，D正確． 9.一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A．小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，桿所受到的彈

9、力可以等于零 B．小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是零 C．小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力一定隨速度增大而增大 D．小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力一定隨速度增大而減小 【答案】AB 【解析】因輕質(zhì)桿既可以提供拉力又可以提供支持力，所以在最高點(diǎn)桿所受彈力可以為零，A對(duì)；在最高點(diǎn)彈力也可以與重力等大反向，小球最小速度為零，B正確；隨著速度增大，桿對(duì)球的作用力可以增大也可以減小，C、D錯(cuò)． 10．如圖9所示，質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)．圓環(huán)半徑為R，小球經(jīng)過(guò)圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓環(huán)，則其通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)(　　) 圖9 A．小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mg B．小球受

10、到的向心力等于0 C．小球的線(xiàn)速度大小等于 D．小球的向心加速度大小等于g 【答案】CD 【解析】小球到最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓環(huán)，則圓環(huán)剛好對(duì)小球沒(méi)有作用力，小球只受重力，方向豎直向下提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得小球的向心加速度大小為a＝＝g，再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律得a＝＝g，解得v＝. 三、非選擇題 11．如圖，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半，內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊。求： 圖10 (1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大?。? (2)當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其

11、所受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。 【答案】(1)mg　mg (2) 【解析】(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡．設(shè)物塊所在斜面與水平面夾角為θ，由平衡條件得摩擦力的大小f＝mgsin θ＝mg 支持力的大小 N＝mgcos θ＝mg. (2)當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力和支持力的作用，它們的合力提供向心力．設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，有mgtan θ＝mω2· 由幾何關(guān)系得tan θ＝ 聯(lián)立以上各式解得ω＝. 12．如圖11所示，將一質(zhì)量為m＝0.1 kg的小球自水平平臺(tái)右端O點(diǎn)以

12、初速度v0水平拋出，小球飛離平臺(tái)后由A點(diǎn)沿切線(xiàn)落入豎直光滑圓軌道ABC，并沿軌道恰好通過(guò)最高點(diǎn)C，圓軌道ABC的形狀為半徑R＝2.5 m的圓截去了左上角127°的圓弧，CB為其豎直直徑(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，重力加速度g取10 m/s2)．求： 圖11 (1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)的速度大??； (2)小球運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)B時(shí)軌道對(duì)小球的支持力大??； (3)平臺(tái)右端O到A點(diǎn)的豎直高度H. 【答案】(1)5 m/s　(2)6.0 N　(3)3.36 m 【解析】(1)小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)C，由重力提供向心力，即mg＝m vC＝＝5 m/s. (2)從B點(diǎn)到C點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律得 mv＋mg·2R＝mv 在B點(diǎn)對(duì)小球進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有 FN－mg＝m 解得FN＝6.0 N. (3)從A到B由機(jī)械能守恒定律有 mv＋mgR(1－cos 53°)＝mv 所以vA＝ m/s 在A點(diǎn)對(duì)速度進(jìn)行分解有 vy＝vAsin 53° 所以H＝＝3.36 m．