【綠色通道】2020高考物理第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力 圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí) 新人教版

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1、第4章 第3課時(shí)必考內(nèi)容 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，如圖為雪橇受到的牽引力F及摩擦力F1的示意圖(O為圓心)，其中正確的是(　　) 答案：C 解析：雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，牽引力F及摩擦力F1的合力提供向心力，指向圓心，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；滑動(dòng)摩擦力F1是阻力，與線速度反向，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．游客乘坐過山車，在圓弧軌道最低點(diǎn)處獲得的向心加速度達(dá)到20 m/s2，g取10 m/s2，那么此位置座椅對(duì)游客的作用力相當(dāng)于游客重力的(　　) A．1倍　　　 B．2倍　　　 C．3倍　　　 D．4倍 答案：C 解析：游客的重力mg和座椅對(duì)游客的支持

2、力FN的合力來提供游客做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律FN－mg＝ma，即FN＝mg＋ma＝3mg. 3．如圖所示，甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦傳動(dòng)，相互之間不打滑，其半徑分別為r1、r2、r3.若甲輪的角速度為ω1，則丙輪的角速度為(　　) A. B. C. D. 答案：A 解析：對(duì)甲輪邊緣的線速度v1＝r1ω1 對(duì)乙輪邊緣的線速度v2＝r2ω2 對(duì)丙輪邊緣的線速度v3＝r3ω3 由各輪邊緣的線速度相等得：r1ω1＝r2ω2＝r3ω3 所以ω3＝，A選項(xiàng)正確． 4．如圖所示，一只小球在固定的豎直平面內(nèi)的圓環(huán)內(nèi)側(cè)連續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它第4次經(jīng)過

3、最低點(diǎn)時(shí)速率為7 m/s，第5次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速率為5 m/s，那么當(dāng)它第6次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速率應(yīng)該為(在所研究的過程中小球始終沒有脫離圓周軌道)(　　) A．一定是3 m/s B．一定是1 m/s C．一定大于1 m/s D．一定小于1 m/s 答案：C 解析：因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)的速度減小，所以N減小，所以f減小． 故Ek4－Ek5>Ek5－Ek6. 即49－25>25－Ek6. 解得v6>1 m/s 5．(2020·長沙模擬)質(zhì)量為m的小球，用長為l的細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方處有一光滑的釘子P，把小球拉到與釘子P等高的位置，擺線被釘子擋住．如圖讓小球從靜止釋放

4、，當(dāng)小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)(　　) A．小球運(yùn)動(dòng)的線速度突然減小 B．小球的角速度突然減小 C．小球的向心加速度突然減小 D．懸線的拉力突然增大 答案：BC 解析：小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，線速度大小不變，A錯(cuò)誤．由ω＝，r突然變大，ω突然減小，B正確．由a向＝，r突然變大，a向突然減小，C正確，懸線拉力F＝mg＋m＝mg＋ma向應(yīng)突然減小，D錯(cuò)誤． 6．(2020·泰安模擬)如圖所示，直徑為d的紙制圓筒以角速度ω繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(圖示為截面)．從槍口發(fā)射的子彈沿直徑穿過圓筒．若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)，在圓周上留下a、b兩個(gè)彈孔，已知aO與bO夾角為θ，求子彈的速度．

5、答案： 解析：子彈射出后沿直線運(yùn)動(dòng)，從a點(diǎn)射入，從b點(diǎn)射出，該過程中圓筒轉(zhuǎn)過的角度為π－θ. 設(shè)子彈速度為v，則子彈穿過筒的時(shí)間t＝ 此時(shí)間內(nèi)筒轉(zhuǎn)過的角度α＝π－θ 據(jù)α＝ωt得，π－θ＝ω 則子彈速度v＝ 7．如圖所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置．主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2.已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑．下列說法正確的是(　　) A．從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B．從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n D．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n 答案：BC 解析：因?yàn)橹鲃?dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；由于

6、通過皮帶傳動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的速度相等，所以由2πnr1＝2πn2r2，得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n2＝，C正確，D錯(cuò)誤． 8．皮帶傳送機(jī)傳送礦石的速度v大小恒定，在輪緣A處礦石和皮帶恰好分離，如圖所示．若輪子的半徑為R，則通過A點(diǎn)的半徑OA和豎直方向OB的夾角θ為(　　) A．a(chǎn)rcsin B．a(chǎn)rccot C．a(chǎn)rctan D．a(chǎn)rccos 答案：D 解析：礦石和皮帶分離時(shí)兩者之間的彈力為零，將重力沿半徑OA方向和垂直于OA的方向分解，有mgcos θ＝m，則θ＝arccos ，D正確． 9．如圖所示，A、B、C三個(gè)物塊放在水平的圓盤上，它們的質(zhì)量關(guān)系是m

7、A＝2mB＝2mC，它們與轉(zhuǎn)軸的距離的關(guān)系是2rA＝2rB＝rC，三個(gè)物塊與圓盤表面的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，且它們與圓盤間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B、C都沒有滑動(dòng)，則下列判斷正確的是(　　) A．C的向心加速度最大 B．B的摩擦力最小 C．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，B比A先滑動(dòng) D．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，C比B先滑動(dòng) 答案：ABD 解析：三個(gè)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω相同，向心加速度a＝ω2r，C離轉(zhuǎn)軸最遠(yuǎn)，向心加速度最大．三個(gè)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由靜摩擦力Ff提供，F(xiàn)f＝mω2r，B與A相比，r相同，m??；B與C相比，m相同，r小，所以B的摩擦力最?。?dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，

8、物塊將要滑動(dòng)，靜摩擦力達(dá)到最大值，最大靜摩擦力提供向心力，μmg＝mω2r，即ω＝，與質(zhì)量無關(guān)，由于2rA＝2rB＝rC，B與A同時(shí)開始滑動(dòng)，C比B先滑動(dòng)．選項(xiàng)A、B、D正確． 10．(2020·寧德模擬)如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心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： (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)如圖所示，當(dāng)圓錐筒靜止時(shí)，物塊受到重

9、力mg、摩擦力Ff和支持力FN.由題意可知： Ff＝mgsin θ＝mg，① FN＝mgcos θ＝mg.② (2)物塊受到重力和支持力的作用，設(shè)圓筒和物塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω， 豎直方向FNcos θ＝mg，③ 水平方向FNsin θ＝mω2r，④ 聯(lián)立③④，得ω＝，其中tan θ＝，r＝， ω＝. 11．如圖所示，把一個(gè)質(zhì)量m＝1 kg的物體通過兩根等長的細(xì)繩與豎直桿上A、B兩個(gè)固定點(diǎn)相連接，繩a、b長都是1 m，AB長度是1.6 m，直桿和球旋轉(zhuǎn)的角速度等于多少時(shí)，b繩上才有張力？ 答案：ω>3.5 rad/s 解析：已知a、b繩長均為1 m，即 ＝＝1 m，＝＝0

10、.8 m 在△AOm中，cos θ＝＝＝0.8， sin θ＝0.6，θ＝37° 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r＝＝·sin θ＝1×0.6 m＝0.6 m. b繩被拉直但無張力時(shí)，小球所受的重力mg與a繩拉力FTa的合力F為向心力，其受力分析如圖所示，由圖可知小球的向心力為 F＝mgtan θ 根據(jù)牛頓第二定律得 F＝mgtan θ＝mr·ω2 解得直桿和球的角速度為 ω＝＝ rad/s＝3.5 rad/s. 當(dāng)直桿和球的角速度ω>3.5 rad/s時(shí)，b中才有張力． 12．(2020·上海理綜)小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)后，設(shè)計(jì)了一個(gè)課題，名稱為：快速測(cè)量自行

11、車的騎行速度．他的設(shè)想是：通過計(jì)算踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，推算自行車的騎行速度．經(jīng)過騎行，他得到如下數(shù)據(jù)：在時(shí)間t內(nèi)踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為N，那么踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝________；要推算自行車的騎行速度，還需要測(cè)量的物理量有________；自行車騎行速度的計(jì)算公式v＝________. 答案：2π　牙盤的半徑r1(牙盤的齒數(shù)m)、飛輪的半徑r2(飛輪的齒數(shù)n)、自行車后輪的半徑R　2πR或2πR 解析：牙盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度等于踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2πn＝2π，鏈條的線速度為v＝ωr1＝2πr1，設(shè)牙盤的半徑為r1，飛輪的半徑為r2、自行車后輪的半徑為R，自行車飛輪邊緣與鏈條有相同的線速度

12、，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω′＝＝2π，后輪與飛輪有相同的角速度，自行車的騎行速度為后輪邊緣的線速度v′＝ω′R＝2πR.若牙盤的齒數(shù)為m、飛輪的齒數(shù)為n，則＝，所以v′＝2πR＝2πR. 13．(2020·全國卷Ⅰ)如圖甲是利用激光測(cè)轉(zhuǎn)速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料．當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號(hào)轉(zhuǎn) 變成電信號(hào)，在示波器顯示屏上顯示出來(如圖乙所示)． (1)若圖乙中示波器顯示屏上橫向的每大格(5小格)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為5.00×10－2s，則圓盤的轉(zhuǎn)速為________r/s.(保留3位有效數(shù)字) (2)若測(cè)得圓盤直徑為10.20 cm，則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長度為________cm.(保留3位有效數(shù)字) 答案：(1)4.55　(2)1.46 解析：(1)由圖乙可知圓盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間在橫坐標(biāo)上顯示22格，由題意知圖乙中橫坐標(biāo)上每小格表示1.00×10－2 s，所以圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是0.22 s，則轉(zhuǎn)速為4.55r/s.(2)反光引起的電流圖象在圖乙中的橫坐標(biāo)上每次一小格，說明反光涂層的長度占圓盤周長的，為＝ cm＝1.46 cm.