2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運動及其應(yīng)用課時提能演練 新人教版.doc

2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 第3講 圓周運動及其應(yīng)用課時提能演練 新人教版一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題只有一個選項正確)1.質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點的過程中,如果由于摩擦力的作用使木塊的速率不變,那么()A.因為速率不變,所以木塊的加速度為零B.木塊下滑過程中所受的合外力越來越大C.木塊下滑過程中所受的摩擦力大小不變D.木塊下滑過程中的加速度大小不變,方向始終指向球心【解析】選D。由于木塊沿圓弧下滑速率不變,故木塊做勻速圓周運動,存在向心加速度,選項A錯誤;由牛頓第二定律得:F合=man=m,而v的大小不變,故合外力的大小不變,選項B錯誤;由于木塊在滑動過程中與接觸面的正壓力是變化的,故滑動摩擦力在變化,選項C錯誤;木塊在下滑過程中,速度的大小不變,所以向心加速度的大小不變,方向始終指向圓心,選項D正確。2.如圖所示,一質(zhì)點沿螺旋線自外向內(nèi)運動,已知其走過的弧長s與運動時間t成正比,關(guān)于該質(zhì)點的運動,下列說法正確的是()A.小球運動的線速度越來越大B.小球運動的加速度越來越小C.小球運動的角速度越來越小D.小球所受的合外力越來越大【解析】選D。由于質(zhì)點走過的弧長s與運動時間t成正比,質(zhì)點運動的線速度大小不變,選項A錯誤;由于螺旋線的曲率半徑r越來越小,由向心加速度公式a=可知向心加速度越來越大,所受合外力越來越大,選項B錯誤、D正確;由角速度公式=可知角速度越來越大,選項C錯誤。3.如圖所示,光滑水平面上,小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動。若小球運動到P點時,拉力F發(fā)生變化,關(guān)于小球運動情況的說法正確的是()A.若拉力突然消失,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動B.若拉力突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動C.若拉力突然變大,小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動D.若拉力突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPc運動【解析】選A。若拉力突然消失,則小球沿著P點處的切線做勻速直線運動,選項A正確;若拉力突然變小,則小球做離心運動,但由于力與速度有一定的夾角,故小球做曲線運動,選項B、D錯誤;若拉力突然變大,則小球做近心運動,不會沿軌跡Pb做離心運動,選項C錯誤。4.質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上,桿端套有一個質(zhì)量為m的小球,今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運動,角速度為,如圖所示,則桿的上端受到的作用力大小為()A.m2RB.C.D.不能確定【解析】選C。小球受重力和桿的作用力如圖所示。小球做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得:F向=m2R,故F=,選項C正確。5.(xx上海高考)秋千的吊繩有些磨損。在擺動過程中,吊繩最容易斷裂的時候是秋千()A.在下擺過程中B.在上擺過程中C.擺到最高點時D.擺到最低點時【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下兩點:(1)重力和吊繩的拉力提供向心力;(2)拉力最大時,吊繩最容易斷裂。【解析】選D。當(dāng)秋千擺到最低點時速度最大,由F-mg=m知,吊繩中拉力F最大,吊繩最容易斷裂,選項D正確。6.如圖是自行車傳動結(jié)構(gòu)的示意圖,其中是半徑為r1的大齒輪,是半徑為r2的小齒輪,是半徑為r3的后輪,假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n,則自行車前進的速度為()A.B.C.D.【解析】選C。前進速度即為輪的線速度,由同一個輪上的角速度相等,同一皮帶傳動的兩輪邊緣的線速度相等可得1r1=2r2,3=2,再有1=2n,v=3r3,所以v=,選項C正確。7.如圖所示,某同學(xué)用硬塑料管和一個質(zhì)量為m的鐵質(zhì)螺絲帽研究勻速圓周運動,將螺絲帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持豎直并沿水平方向做半徑為r的勻速圓周運動,則只要運動角速度大小合適,螺絲帽恰好不下滑。假設(shè)螺絲帽與塑料管間的動摩擦因數(shù)為,認為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力。則在該同學(xué)用手轉(zhuǎn)動塑料管使螺絲帽恰好不下滑時,下述分析正確的是()A.螺絲帽受的重力與最大靜摩擦力平衡B.螺絲帽受到桿的彈力方向水平向外,背離圓心C.此時手轉(zhuǎn)動塑料管的角速度=D.若桿的轉(zhuǎn)動加快,螺絲帽有可能相對桿發(fā)生運動【解析】選A。當(dāng)螺絲帽恰好不下滑時,有mg=fmax,此時重力剛好與最大靜摩擦力平衡,選項A正確;螺絲帽隨塑料管做水平面內(nèi)的勻速圓周運動時,其合外力就是向心力,螺絲帽受到桿的彈力就是其合外力,應(yīng)沿半徑方向指向圓心,選項B錯;因mg=fmax=N,則N=,又N=m2r,故=,選項C錯;若桿轉(zhuǎn)動加快,彈力N增加,最大靜摩擦力增大,但螺絲帽仍相對桿靜止,選項D錯。8.如圖所示,“殲20”在豎直平面內(nèi)做橫“8”字形飛行表演,其飛行軌跡1234561,如果飛機的軌跡可以視為兩個相切的等圓,且飛行速率恒定,在A、B、C、D四個位置時飛行座椅或保險帶對飛行員的作用力分別為FNA、FNB、FNC、FND,那么以下關(guān)于這四個力的大小關(guān)系說法正確的是()A.FNA=FNB<FNC=FNDB.FNA=FNB>FNC=FNDC.FNC>FNA=FNB>FNDD.FND>FNA=FNB>FNC【解析】選A。飛機在A點和B點時受力情況相同,即FNA=FNB,在A點對飛行員由牛頓第二定律得FNA+mg=m,解得FNA=m-mg;飛機在C點和D點時受力情況相同,即FNC=FND,在C點對飛行員由牛頓第二定律得FNC-mg=m,解得FNC=m+mg,故FNA=FNB<FNC=FND,選項A正確。9.長為L的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球,另一端可繞固定光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,C為圓周的最高點,若小球通過圓周最低點D的速度大小為,不計一切阻力,則小球過C點時()A.速度大小等于0B.速度大小等于C.受到輕桿向上的彈力,大小為mgD.受到輕桿向下的彈力,大小為mg【解析】選D。小球通過最低點D時速度大小為,由機械能守恒定律得:m=mg(2L)+m,則vC=,選項A、B均錯;由圓周運動規(guī)律知,mg+T=m,則T=mg,方向豎直向下,指向圓心O,因此,選項C錯誤,而選項D正確?！咀兪絺溥x】小明同學(xué)在學(xué)習(xí)中勤于思考,并且善于動手,在學(xué)習(xí)了圓周運動知識后,他自制了一個玩具,如圖所示,用長為r的細桿粘住一個質(zhì)量為m的小球,使之繞另一端O在豎直平面內(nèi)做圓周運動,小球運動到最高點時的速度v=,在這點時()A.小球?qū)殫U的拉力是B.小球?qū)殫U的壓力是C.小球?qū)殫U的拉力是mgD.小球?qū)殫U的壓力是mg【解析】選B。解法一:在最高點時,若細桿對小球沒有彈力作用,則有mg=,得v0=。由于v=<v0,所以細桿對小球有豎直向上的彈力作用,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mg-FN=,得FN=。由牛頓第三定律知,小球?qū)殫U的壓力FN=FN=。故選B。解法二:假設(shè)細桿對小球有豎直向下的拉力,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mg+FN=,得FN=-,負號說明細桿對小球有豎直向上的支持力。由牛頓第三定律知,小球?qū)殫U的壓力FN=FN=。故選B。10.(xx江蘇高考)如圖所示,“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時,下列說法正確的是()A.A的速度比B的大B.A與B的向心加速度大小相等C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小【解題指南】(1)要理解同軸轉(zhuǎn)動角速度相等。不能想到這點也可以結(jié)合實際,旋轉(zhuǎn)秋千時各個座椅相對靜止。(2)題干中提到座椅做勻速圓周運動,所以合力提供向心力。【解析】選D。在轉(zhuǎn)動過程中,A、B兩座椅的角速度相等,但由于B座椅的半徑比較大,故B座椅的速度比較大,向心加速度也比較大,A、B項錯誤;A、B兩座椅所需向心力不等,而重力相同,故纜繩與豎直方向的夾角不等,C項錯誤;根據(jù)F=m2r判斷A座椅的向心力較小,所受拉力也較小,D項正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(14分)如圖所示,有一長為L的細線,細線的一端固定在O點,另一端拴一質(zhì)量為m的小球,現(xiàn)使小球恰好能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動。已知水平地面上的C點位于O點正下方,且到O點的距離為1.9L。不計空氣阻力。(1)求小球通過最高點A時的速度vA;(2)若小球通過最低點B時,細線對小球的拉力FT恰好為小球重力的6倍,且小球經(jīng)過B點的瞬間讓細線斷裂,求小球落地點到C點的距離?！窘馕觥?1)小球恰好能做完整的圓周運動,則小球通過A點時細線的拉力剛好為零,根據(jù)向心力公式有:mg=m(2分)解得:vA=。(2分)(2)小球在B點時根據(jù)牛頓第二定律有:FT-mg=m(2分)其中FT=6mg解得小球在B點的速度大小為vB=(2分)細線斷裂后,小球從B點開始做平拋運動,則由平拋運動的規(guī)律得:豎直方向上1.9L-L=gt2(2分)水平方向上x=vBt(2分)解得:x=3L(2分)即小球落地點到C點的距離為3L。答案:(1)(2)3L12.(能力挑戰(zhàn)題)(xx福建高考)(16分)如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0kg的小球?，F(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當(dāng)它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點。地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0m,B點離地高度H=1.0m,A、B兩點的高度差h=0.5m,重力加速度g取10m/s2,不計空氣影響,求:(1)地面上DC兩點間的距離s;(2)輕繩所受的最大拉力大小?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)明確以下三點:(1)小球由A到B的過程中機械能守恒;(2)小球在B點時所受拉力最大;(3)小球由B到C的過程做平拋運動?！窘馕觥?1)小球從A到B機械能守恒,有mgh=m(3分)小球從B到C做平拋運動,水平方向有s=vBt(2分)豎直方向有H=gt2(2分)聯(lián)立式解得s=1.41m(2分)(2)小球下擺到B,繩子的拉力和小球重力的合力提供向心力,據(jù)牛頓第二定律有:F-mg=m(3分)聯(lián)立式解得F=20N據(jù)牛頓第三定律F=F(2分)輕繩所受的最大拉力為20N(2分)答案:(1)1.41m(2)20