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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第11講 圓周運動(含解析)
1.一只小狗拉著雪橇在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速行駛,圖K11-1為雪橇受到的牽引力F及滑動摩擦力F1的示意圖(O為圓心),其中正確的是( )
A B
C D
圖K11-1
2.一根細(xì)繩一端系住一個質(zhì)量為m的小球,另一端懸在光滑水平桌面上方h處,繩長l大于h,使小球在桌面上做如圖K11-2所示的勻速圓周運動.若使小球不離開桌面,其轉(zhuǎn)速最大值是( )
圖K11-2
A. B.π
C. D.2π
3.如圖K11-3所示,物塊P置于水平
2、轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)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( )
圖K11-3
A.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時,P受摩擦力方向為a方向
B.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時,P受摩擦力方向可能為b方向
C.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時,P受摩擦力方向可能為c方向
D.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時,P受摩擦力方向可能為d方向
4.xx·蘭州模擬上海磁懸浮線路的最大轉(zhuǎn)彎處半徑達到8 000 m,近距離用肉眼看幾乎是一條直線,而轉(zhuǎn)彎處最小半徑也達到1 300 m.一個質(zhì)量為50 kg的乘客坐在車上以360 km/h不變速率隨車駛過半徑2 500 m彎道,下列說法錯誤的是( )
A.乘客受到的向心力大小約為200
3、N
B.乘客受到來自車廂的力大小約為200 N
C.乘客受到來自車廂的力大小約為539 N
D.彎道半徑設(shè)計特別大可以使乘客在轉(zhuǎn)彎時更舒適
5.(雙選)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形設(shè)計的.彎道處要求外軌比內(nèi)軌高,其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān),還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān).下列說法正確的是( )
A.v一定時,r越小則要求h越大
B.v一定時,r越大則要求h越大
C.r一定時,v越小則要求h越大
D.r一定時,v越大則要求h越大
6.xx·常州模擬一小球質(zhì)量為m,用長為L的懸繩(不可伸長,質(zhì)量不計)固定于O點,在O點正下方處釘有一顆釘子,如圖K11-4所示,將懸
4、線沿水平方向拉直無初速釋放后,當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬間,下列說法錯誤的是( )
圖K11-4
A.小球線速度沒有變化
B.小球的角速度突然增大到原來的2倍
C.小球的向心加速度突然增大到原來的2倍
D.懸線對小球的拉力突然增大到原來的2倍
7.xx·合肥模擬如圖K11-5所示,傾斜軌道AC與有缺口的圓軌道BCD相切于C,圓軌道半徑為R,兩軌道在同一豎直平面內(nèi),D是圓軌道的最高點,缺口DB所對的圓心角為90°,把一個小球從斜軌道上某處由靜止釋放,它下滑到C點后便進入圓軌道,要想使它上升到D點后再落到B點,不計摩擦,則下列說法正確的是( )
圖K11-5
A.釋放
5、點須與D點等高
B.釋放點須比D點高
C.釋放點須比D點高
D.使小球經(jīng)D點后再落到B點是不可能的
8.xx·大理模擬如圖K11-6所示,質(zhì)量為m的飛機以恒定速率v在空中水平盤旋,其做勻速圓周運動的半徑為R,重力加速度為g,則此時空氣對飛機的作用力大小為( )
圖K11-6
A.m
B.mg
C.m
D.m
9.有一種叫“飛椅”的游樂項目,示意圖如圖K11-7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(zhuǎn)盤邊緣,轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動.當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ,不計鋼繩的重力,求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度
6、ω與夾角θ的關(guān)系.
圖K11-7
10.xx·汕頭模擬物體做圓周運動時所需的向心力F需由物體運動情況決定,合力提供的向心力F供由物體受力情況決定.若某時刻F需=F供,則物體能做圓周運動;若F需>F供,物體將做離心運動;若F需
7、)在小球以速度v1=4 m/s水平拋出的瞬間,繩中的張力為多少?
(3)在小球以速度v2=1 m/s水平拋出的瞬間,繩中若有張力,求其大??;若無張力,試求繩子再次伸直時所經(jīng)歷的時間.
圖K11-8
課時作業(yè)(十一)
1.C [解析] 雪橇做勻速圓周運動,牽引力F及滑動摩擦力F1的合力提供向心力,指向圓心,A、B項錯誤;滑動摩擦力F1是阻力,與線速度反向,D項錯誤.
2.A [解析] 轉(zhuǎn)速最大時,小球?qū)ψ烂鎰偤脽o壓力,則F向=mgtan θ=mω2lsin θ,即ω=,其中cos θ=,所以n== ,故選A.
3.D [解析] 物塊做圓周運動,徑向方向一定受力;勻速轉(zhuǎn)動,
8、切向方向不受力,且變速轉(zhuǎn)動,切向方向一定受力,且加速沿a的方向,減速沿a的反方向.摩擦力即為徑向方向和切向方向上的合力.由此可知D正確.
4.B [解析] 根據(jù)向心力公式有F向=m=200 N,A正確;彎道半徑越大,向心力越小,乘客在轉(zhuǎn)彎時感覺更舒適,D正確;乘客受到來自車廂的力大小為F== N≈539 N,B錯誤,C正確.
5.AD [解析] 設(shè)軌道平面與水平方向的夾角為θ,由mgtan θ=m,得tan θ=.可見v一定時,r越大,tan θ越小,內(nèi)外軌道的高度差h越小,故A正確,B錯誤;當(dāng)r一定時,v越大,tan θ越大,內(nèi)外軌道的高度差越大,故C錯誤,D正確.
6.D [解析]
9、在小球通過最低點的瞬間,水平方向上不受外力作用,小球的切向加速度等于零,因此小球的線速度不會發(fā)生變化,選項A正確;在線速度不變時,半徑r突然減小到原來的一半,由v=ωr可知角速度增大為原來的2倍,選項B正確;由a=,可知向心加速度增大到原來的2倍,選項C正確;在最低點有F-mg=ma,可知選項D錯誤.
7.D [解析] 小球剛好過D點的速度為vD,由mg=m得,vD=,當(dāng)落至與B點等高的水平面上時,平拋的水平位移x=vD=R>R,故經(jīng)過D點后小球不可能落至B點,只有D正確.
8.C [解析] 飛機在空中水平盤旋時在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,受到重力和空氣的作用力兩個力的作用,其合力提
10、供向心力Fn=m.飛機受力情況示意圖如圖所示,根據(jù)勾股定理得:F==m.
9.ω=
[解析] 設(shè)座椅的質(zhì)量為m,勻速轉(zhuǎn)動時,座椅的運動半徑為
R=r+Lsin θ
受力分析如圖所示,由牛頓第二定律,有
mgtan θ=mω2R
聯(lián)立解得
ω=.
10.(1) m/s (2)3 N (3)0.6 s
[解析] (1)小球做圓周運動的臨界條件在A點為重力剛好提供物體做圓周運動的向心力,即
mg=m
解得v0== m/s.
(2)由于v1>v0,故繩中有張力.根據(jù)牛頓第二定律有
T+mg=m
解得T=3 N.
(3)因為v2