(新課標(biāo))2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題三 曲線運(yùn)動(dòng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練14

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1、(新課標(biāo))2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題三 曲線運(yùn)動(dòng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練14 1.下列說法正確的是(  ) A.向心加速度的方向始終與線速度的方向垂直 B.向心加速度的方向保持不變 C.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的 D.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的大小不斷變化 [解析] 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心加速度的方向始終指向圓心,線速度的方向總是沿圓周的切線,所以向心加速度的方向始終與線速度的方向垂直,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的大小不變,方向時(shí)刻在變,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. [答案] A 2.下列關(guān)于向心力的說法中,正確的是(  ) A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生

2、了一個(gè)向心力 B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力就是它所受的合外力 C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力為恒力 D.向心力的方向始終指向圓心,所以其方向保持不變 [解析] 因?yàn)橛辛讼蛐牧?,物體才做圓周運(yùn)動(dòng),而不是由于物體做圓周運(yùn)動(dòng),而產(chǎn)生了向心力,A錯(cuò)誤;勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力始終指向圓心,方向在不斷改變,C、D錯(cuò)誤. [答案] B 3.如圖所示,洗衣機(jī)脫水筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),衣服貼靠在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上而不掉下來,則衣服(  ) A.受到重力、彈力、靜摩擦力和離心力四個(gè)力的作用 B.所需的向心力由重力提供 C.所需的向心力由彈力提供 D.轉(zhuǎn)速越快,彈力越大,摩擦力也越大 [解析]

3、 衣服只受重力、彈力和靜摩擦力三個(gè)力作用,A錯(cuò)誤;衣服做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為它所受到的合力,由于重力與靜摩擦力平衡,故彈力提供向心力,即FN=mω2r,轉(zhuǎn)速越大,F(xiàn)N越大,C正確,B、D錯(cuò)誤. [答案] C 4.如右圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑大小與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于摩擦作用,B輪也隨之無滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來.a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn),則a、b、c三點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的(  ) A.線速度大小之比為3∶2∶2 B.角速度之比為3∶3∶2 C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3

4、∶2 D.向心加速度大小之比為9∶6∶4 [解析] A、B輪摩擦傳動(dòng),故va=vb,ωaRA=ωbRB,ωa∶ωb=3∶2;B、C同軸,故ωb=ωc,=,vb∶vc=3∶2,因此va∶vb∶vc=3∶3∶2,ωa∶ωb∶ωc=3∶2∶2,故A、B錯(cuò)誤.轉(zhuǎn)速之比等于角速度之比,故C錯(cuò)誤.由a=ωv得:aa∶ab∶ac=9∶6∶4,D正確. [答案] D 5.如下圖為某一皮帶傳動(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n1,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)輪邊緣線速度大小為

5、n1 D.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n1 [解析] 主動(dòng)輪沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),傳送帶沿M→N方向運(yùn)動(dòng),故從動(dòng)輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;由ω=2πn、v=ωr可知,2πn1r1=2πn2r2,解得n2=n1,從動(dòng)輪邊緣線速度大小為2πn2r2=2πn1r1,故C、D錯(cuò)誤. [答案] B 6.(多選)(2016·浙江卷)如圖所示為賽車場的一個(gè)“梨形”賽道,兩個(gè)彎道分別為半徑R=90 m的大圓弧和r=40 m的小圓弧,直道與彎道相切.大、小圓弧圓心O、O′距離L=100 m.賽車沿彎道路線行駛時(shí),路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍.假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在彎道上做

6、勻速圓周運(yùn)動(dòng).要使賽車不打滑,繞賽道一圈時(shí)間最短(發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大,重力加速度g取10 m/s2,π=3.14),則賽車(  ) A.在繞過小圓弧彎道后加速 B.在大圓弧彎道上的速率為45 m/s C.在直道上的加速度大小為5.63 m/s2 D.通過小圓弧彎道的時(shí)間為5.58 s [解析] 賽車在彎道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)最大徑向靜摩擦力提供向心力,設(shè)最大徑向靜摩擦力與賽車重力的比值為k,則kmg=m,得在小圓弧賽道的最大速率v1==30 m/s,在大圓弧賽道的最大速率為v2==45 m/s,B正確;為確保所用時(shí)間最短,需要在以v2=30 m/s繞過小圓弧賽道后加速以v2=45 m

7、/s的速率在大圓弧賽道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A正確;直道的長度l==50 m,在小彎道上的最大速度v1=30 m/s,在大彎道上的最大速度v2=45 m/s,故在直道上的加速度大小為a== m/s2=6.50 m/s2,C錯(cuò)誤;小圓弧彎道的長度為x=,則通過小圓弧彎道的時(shí)間t===2.80 s,D錯(cuò)誤. [答案] AB 7.(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒,其軸線垂直于水平面,圓錐筒固定在水平地面上靜止不動(dòng).有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和小球B緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),小球B所在的高度為小球A所在高度的一半.下列說法中正確的是(  ) A.小球A、B所受的支持力大小之比為

8、2∶1 B.小球A、B的加速度大小之比為1∶1 C.小球A、B的角速度之比為∶1 D.小球A、B的線速度大小之比為∶1 [解析] 設(shè)圓錐筒軸線與圓錐壁的夾角為θ,對(duì)小球A進(jìn)行受力分析可得圓錐筒內(nèi)壁對(duì)小球的支持力FNA=mg/sinθ,同理可得FNB=mg/sinθ,故小球A、B所受的支持力大小之比為1∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)小球A、B進(jìn)行受力分析可得FA=FB=mg/tanθ,又因?yàn)閮尚∏蛸|(zhì)量相等,由牛頓第二定律可知,二者的加速度大小之比為1∶1,選項(xiàng)B正確;設(shè)小球B距圓錐筒底端的高度為h,則由牛頓第二定律可得FA=mω·2htanθ,F(xiàn)B=mω·htanθ,聯(lián)立可得=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由v=

9、ωr可得==,選項(xiàng)D正確. [答案] BD 8.一輛質(zhì)量m=2.0 t的小轎車,駛過半徑R=90 m的一段圓弧形橋面,重力加速度g=10 m/s2. (1)若橋面為凹形,汽車以20 m/s的速度通過橋面最低點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力是多大? (2)若橋面為凸形,汽車以10 m/s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力是多大? (3)汽車以多大速度通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面剛好沒有壓力? [解析] (1)如圖所示,圓弧形軌道的圓心在汽車的上方,支持力FN1與重力G=mg的合力提供汽車通過橋面最低點(diǎn)時(shí)的向心力,即F向=FN1-mg,由牛頓第二定律得FN1-mg=m 解得橋面的支持力大小為

10、 FN1=m+mg=2.89×104 N 根據(jù)牛頓第三定律可知,汽車通過橋面最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力大小為2.89×104 N. (2)如圖所示,圓弧形軌道的圓心在汽車的下方,重力G=mg與支持力FN2 的合力提供汽車通過橋面最高點(diǎn)時(shí)的向心力,即F向=mg-FN2,由牛頓第二定律得mg-FN2=m 解得橋面的支持力大小為 FN2=mg-m=1.78×104 N 根據(jù)牛頓第三定律可知,汽車通過橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力大小為1.78×104 N. (3)設(shè)汽車以速度vm通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面剛好沒有壓力,根據(jù)牛頓第二定律有mg=m 解得vm==30 m/s 故汽車以30

11、m/s的速度通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面剛好沒有壓力. [答案] (1)2.89×104 N (2)1.78×104 N (3)30 m/s [素能培養(yǎng)] 9.如圖所示為自行車的傳動(dòng)裝置示意圖,已知鏈輪的半徑r1=10 cm,飛輪的半徑r2=5 cm,后輪的半徑r3=30 cm,A、B、C(圖中未畫出)分別為鏈輪、飛輪和后輪邊緣上的點(diǎn).若腳蹬勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所需要的時(shí)間為1 s,則在自行車勻速前進(jìn)的過程中下列說法正確的是(  ) A.鏈輪、飛輪和后輪的角速度大小之比為2∶1∶1 B.A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比為2∶1∶6 C.A、B、C三點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶2∶6 D

12、.自行車前進(jìn)的速度大小約為13.6 km/h [解析] 由于鏈輪與飛輪用鏈條傳動(dòng),故其線速度大小相等,而飛輪與后輪是同軸傳動(dòng),故其角速度大小相等.由于ω1r1=ω2r2,故鏈輪與飛輪的角速度之比為ω1∶ω2=1∶2,而ω2∶ω3=1∶1,故ω1∶ω2∶ω3=1∶2∶2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題意可知,A點(diǎn)與B點(diǎn)的線速度大小之比為v1∶v2=1∶1,由于飛輪與后輪的角速度大小相同,故有=,解得=,所以A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比為1∶1∶6,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;向心加速度大小a=ω2r=ωv,故A、B、C三點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶2∶12,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;腳蹬勻速轉(zhuǎn)一圈,后輪要轉(zhuǎn)兩圈,由v=可得v=≈13.

13、6 km/h,選項(xiàng)D正確. [答案] D 10.如圖所示,一個(gè)圓形框架以豎直的直徑為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在框架上套著兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A、B,小球A、B到豎直轉(zhuǎn)軸的距離相等,它們與圓形框架保持相對(duì)靜止.下列說法正確的是(  ) A.小球A的合力小于小球B的合力 B.小球A與框架間可能沒有摩擦力 C.小球B與框架間可能沒有摩擦力 D.圓形框架以更大的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),小球B受到的摩擦力一定增大 [解析] 由于合力提供向心力,依據(jù)向心力表達(dá)式F=mrω2,已知兩球質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)半徑和角速度都相同,可知向心力相同,即合力相同,故A錯(cuò)誤;小球A受到重力和彈力的合力不可能垂直指向OO′軸,故一定存在摩

14、擦力,而B球的重力和彈力的合力可能垂直指向OO′軸,故B球摩擦力可能為零,故B錯(cuò)誤,C正確;由于不知道B是否受到摩擦力,故而無法判定圓形框架以更大的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),小球B受到的摩擦力的變化情況,故D錯(cuò)誤. [答案] C 11.(2017·福建漳州三聯(lián))兩根長度不同的細(xì)線下面分別懸掛兩個(gè)小球,細(xì)線上端固定在同一點(diǎn),若兩個(gè)小球以相同的角速度,繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則兩個(gè)擺球在運(yùn)動(dòng)過程中,相對(duì)位置關(guān)系示意圖正確的是(  ) [解析] 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)其受力分析如圖所示,則有mgtanθ=mω2Lsinθ,整理得:Lcosθ=,則兩球處于同一高度,故B正確. [

15、答案] B 12.(2017·湖南高三聯(lián)考)汽車試車場中有一個(gè)檢測汽車在極限狀態(tài)下的車速的試車道,試車道呈錐面(漏斗狀),側(cè)面圖如圖所示.測試的汽車質(zhì)量m=1 t,車道轉(zhuǎn)彎半徑r=150 m,路面傾斜角θ=45°,路面與車胎的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.25,設(shè)路面與車胎的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,(g取10 m/s2)求 (1)若汽車恰好不受路面摩擦力,則其速度應(yīng)為多大? (2)汽車在該車道上所能允許的最小車速. [解析] (1)汽車恰好不受路面摩擦力時(shí),由重力和支持力的 合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得:mgtanθ=m 解得:v≈38.7 m/s. (2)當(dāng)車道對(duì)車的摩擦力沿車道向上且等于最大靜摩擦力時(shí),車速最小,受力如圖,根據(jù)牛頓第二定律得: FNsinθ-Ffcosθ=m FNcosθ+Ffsinθ-mg=0 Ff=μFN 解得:vmin=30 m/s. [答案] (1)38.7 m/s (2)30 m/s

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