2013年高考物理 考前回歸教材限時訓練十三 勻速圓周運動

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1、2013年高考物理考前回歸教材之限時訓練十三 勻速圓周運動 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 圖1 1．如圖1所示，物塊P置于水平轉盤上隨轉盤一起運動，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說法正確的是 (　　) A．當轉盤勻速轉動時，P受摩擦力方向為a方向 B．當轉盤加速轉動時，P受摩擦力方向可能為b方向 C．當轉盤加速轉動時，P受摩擦力方向可能為c方向 D．當轉盤減速轉動時，P受摩擦力方向可能為d方向 答案：BD 圖2 2．質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)木架上的A點和C點，如圖2所示，當輕桿

2、繞軸BC以角速度ω勻速轉動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當小球運動到圖示位置時，繩b被燒斷的同時桿子停止轉動，則 (　　) A．小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運動 B．在繩被燒斷瞬間，a繩中張力突然增大 C．若角速度ω較小，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動 D．若角速度ω較大，小球可在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做圓周運動 解析：繩b燒斷前，豎直方向合力為零，即Fa＝ma，燒斷b后，因慣性，要在豎直面內(nèi)做圓周運動，且F′a－mg＝m，所以F′a>Fa，A錯B對，當ω足夠小時，小球不能擺過AB所在高度，C對，當ω足

3、夠大時，小球在豎直面內(nèi)能通過AB上方最高點，從而做圓周運動，D對． 答案：BCD 圖3 3．如圖3所示，皮帶傳動裝置，主動輪O1上兩輪的半徑分別為3r和r，從動輪O2的半徑為2r，A、B、C分別為輪子邊緣上的三點，設皮帶不打滑，則A、B、C三點的角速度之比，線速度大小之比分別為 (　　) A．2∶2∶1,3∶1∶1　　　　　 B．1∶1∶2,3∶1∶1 C．2∶2∶1,3∶3∶1 D．1∶1∶2,1∶1∶3 答案：A 圖4 4．如圖4所示，A、B、C三個物塊放在水平的圓盤上，它們的質(zhì)量關系是mA＝2mB＝2mC，它們與轉軸

4、的距離的關系是2rA＝2rB＝rC，三個物塊與圓盤表面的動摩擦因數(shù)都為μ，且它們與圓盤間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，當圓盤轉動時，A、B、C都沒有滑動，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．當圓盤轉速增大時，B比A先滑動 D．當圓盤轉速增大時，C比B先滑動 解析：三個物塊做圓周運動的角速度ω相同，向心加速度a＝ω2r，C離轉軸最遠，向心加速度最大．三個物塊做圓周運動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?。籅與C相比，m相同，r小，所以B的摩擦力最?。攬A盤轉速增大時，物塊將要滑動，靜

5、摩擦力達到最大值，最大靜摩擦力提供向心力，μmg＝mω2r，即ω＝，與質(zhì)量無關，由于2rA＝2rB＝rC，B與A同時開始滑動，C比B先滑動．選項A、B、D正確． 答案：ABD 圖5 5．在光滑的圓錐漏斗的內(nèi)壁，兩個質(zhì)量相同的小球A和B，分別緊貼著漏斗在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，其中小球A的位置在小球B的上方，如圖5所示．下列判斷正確的是 (　　) A．A球的速率大于B球的速率 B．A球的角速度大于B球的角速度 C．A球對漏斗壁的壓力大于B球對漏斗壁的壓力 D．A球的轉動周期大于B球的轉動周期 圖6 解析：此題涉及物理量較多，當比較多個量中兩個量的關系時，必須抓

6、住不變量，而后才能比較變量．先對A、B兩球進行受力分析，兩球均只受重力和漏斗給的支持力FN.如圖6所示，對A球依牛頓第二定律： FNAsinα＝mg① FNAcosα＝m＝mωrA② 對B球依牛頓第二定律： FNBsinα＝mg③ FNBcosα＝m＝mωrB④ 由兩球質(zhì)量相等可得FNA＝FNB，不選C項．由②④可知，兩球所受向心力相等： m＝m，因為rA>rB，所以vA>vB，A項正確．mωrA＝mωrB，因為rA>rB，所以ωA<ωB，B項是錯誤的．又因為ω＝，所以TA>TB，D項是正確的． 答案：AD 圖7 6．如圖7所示，一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球

7、，以另一端O為圓心，使小球做半徑為R的圓周運動，以下說法正確的是 (　　) A．小球過最高點時，桿所受的彈力可以等于零 B．小球過最高點時的最小速度為 C．小球過最高點時，桿對球的作用力可以與球所受重力方向相反 D．小球過最高點時，桿對球作用力一定與小球所受重力方向相反 答案：AC 圖8 7．如圖8所示，將完全相同的兩小球A、B，用長L＝0.8 m的細繩懸于以v＝4 m/s向右勻速運動的車廂頂部，兩球分別與小車前后壁接觸，由于某種原因，車廂突然停止，此時懸線的張力之比FT1∶FT2為(g取10 m/s2) (　　) A．1∶1

8、 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 解析：車突然停止時，A球隨之停下來，則張力FT1＝mg，而B球會以懸點為圓心向右擺動起來，則有 FT2－mg＝m，F(xiàn)T2＝m(g＋) 所以＝＝. 答案：C 8．圖9為一種“滾輪——平盤無極變速器”的示意圖，它由固定于主動軸上的平盤和可隨從動軸移動的圓柱形滾輪組成．由于摩擦的作用，當平盤轉動時，滾輪就會跟隨轉動，如果認為滾輪不會打滑，那么，主動軸的轉速n1、從動軸的轉速n2、滾輪半徑r以及滾輪中心距離主動軸軸線的距離x之間的關系是 (　　) 圖9 A．n2＝n1 B．n1＝

9、n2 C．n2＝n1 D．n2＝n1 解析：由題可知，平盤邊緣與滾輪的線速度相同，又因為v＝rω＝r×2πf，故xf1＝rf2，轉速n與f成正比，故n1x＝n2r.A選項正確． 答案：A 二、計算題(3×12′＝36′) 圖10 9．如圖10用細線吊著一個小球，使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動；圓周運動的水平面與懸點的距離為h，與水平地面的距離為H.若細線突然在A處斷裂，求小球在地面上的落點P與A的水平距離． 解析：設小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動的速度為v 圖11 根據(jù)F向＝m有 mgtanθ＝mg＝m 則v＝R 若細線突

10、然在A處斷裂，小球以速度v做平拋運動，在地面上落點P的位置與A處的切線在同一豎直平面上，設與A處的水平距離為x；則有 H＝gt2　x＝vt 解得x＝R 答案：R 圖12 10．如圖12所示，半徑為R的圓盤勻速轉動，距圓心高度h處以平行OB方向水平拋出一個小球，為使小球和圓盤只碰撞一次且落點為B，求： (1)小球的初速度大?。? (2)圓盤轉動的角速度． 解析：(1)設小球在空中的飛行時間為t1，初速度為v0，圓盤的角速度為ω，則小球平拋時間為t1＝，而R＝v0t1，故v0＝＝R . (2)當OB再次與v0平行時，圓盤運動時間 t2＝nT(n＝1,2,3,4，…)，

11、T＝ 依題意有t1＝t2，即 ＝(n＝1,2,3,4，…)解得ω＝nπ(n＝1,2,3,4，…) 答案：(1)R 　(2)ω＝nπ (n＝1,2,3,4，…) 圖13 11．質(zhì)點P以O為圓心做半徑為R的勻速圓周運動，如圖13所示，周期為T.當P經(jīng)過圖中D點時，有一質(zhì)量為m的另一質(zhì)點Q受到力F的作用從靜止開始做勻加速直線運動．為使P、Q兩質(zhì)點在某時刻的速度相同，則F的大小應滿足什么條件？ 解析：速度相同包括大小相等和方向相同，由質(zhì)點P的旋轉情況可知，只有當P運動到圓周上的C點時P、Q的速度和方向才相同，即質(zhì)點P轉過周(n＝0,1,2,3，…)，經(jīng)歷的時間t＝T(n＝0,1,2,3，…)， 質(zhì)點P的速率為v＝. 在同樣的時間內(nèi)，質(zhì)點Q做勻加速直線運動，速度應達到v，由牛頓第二定律及速度公式得v＝t， 聯(lián)立以上三式，解得F＝(n＝0,1,2,3，…)．