高考物理江蘇專版總復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)： 十五 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用 含解析

課時(shí)作業(yè) 十五 圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用第1課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)(限時(shí)：45分鐘)(班級(jí)_姓名_)1下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是() A是線速度不變的運(yùn)動(dòng) B是角速度不變的運(yùn)動(dòng) C是角速度不斷變化的運(yùn)動(dòng) D是相對(duì)圓心位移不變的運(yùn)動(dòng)2如圖所示為一皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，右輪半徑為r，a點(diǎn)在它的邊緣上左輪半徑為2r，b點(diǎn)在它的邊緣上若在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，皮帶不打滑，則a點(diǎn)與b點(diǎn)的向心加速度大小之比為()第2題圖 A12 B21 C41 D143如圖所示的齒輪傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪的齒數(shù)z124，從動(dòng)輪的齒數(shù)z28，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況是()第3題圖 A順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 C順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為4汽車在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車向前行駛的距離等于車輪的周長(zhǎng)某國(guó)產(chǎn)轎車的車輪半徑約為30 cm，當(dāng)該型號(hào)的轎車在高速公路上行駛時(shí)，速率計(jì)的指針指在120 km/h上，可估算此時(shí)該車車輪的轉(zhuǎn)速為() A1 000 r/s B1 000 r/min C1 000 r/h D2 000 r/s5(多選)如圖所示，A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，動(dòng)摩擦因數(shù)均為，A的質(zhì)量是2 m，B和C的質(zhì)量均為m，A、B離軸為R，C離軸為2R.當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，則()第5題圖 A若A、B、C均未滑動(dòng)，則C的向心加速度最大 B若A、B、C均未滑動(dòng)，則B的摩擦力最小 C當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，B比A先滑動(dòng) D圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，C比B先滑動(dòng)6如圖所示，從光滑的圓弧槽的最高點(diǎn)滑下的小滑塊，滑出槽口時(shí)速度方向?yàn)樗椒较?，槽口與一個(gè)半球頂點(diǎn)相切，半球底面為水平，若要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圓弧軌道的半徑為R1，半球的半徑為R2，則R1和R2應(yīng)滿足的關(guān)系是()第6題圖 AR1R2 BR1 CR1R2 DR17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(yùn)動(dòng)(圖中實(shí)線為其運(yùn)動(dòng)軌跡)若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法正確的是()第7題圖 A若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng) B若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng) C若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng) D若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc運(yùn)動(dòng)8某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤A、B，A盤上固定一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28 cm.B盤上固定一個(gè)帶窗口的紅外線信號(hào)接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm.P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度均為4 m/s.當(dāng)P、Q正對(duì)時(shí)，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖所示，則Q每隔一定時(shí)間就能接收到紅外線信號(hào)，這個(gè)時(shí)間的最小值為()第8題圖 A0.42 s B0.56 s C0.70 s D0.84 s9如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑r01.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣接觸當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力自行車車輪的半徑R135 cm，小齒輪的半徑R24.0 cm，大齒輪的半徑R310.0 cm.求大齒輪的轉(zhuǎn)速n1和摩擦小輪的轉(zhuǎn)速n2之比(假定摩擦小輪與自行車輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng))第9題圖10如圖所示，小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到圖中a點(diǎn)時(shí)，在圓形槽中心O點(diǎn)正上方h處，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平拋出，結(jié)果恰好在a點(diǎn)與A球相碰，求：第11題圖 (1)B球拋出時(shí)的水平初速度(2)A球運(yùn)動(dòng)的線速度最小值(3)試確定A球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期的可能值11如圖甲所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則：(1)小球在最高點(diǎn)的最小速度為多大？(2)若讓在繩拉著小球在傾角為的光滑斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，則小球經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度為多大？甲乙第11題圖第2課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析(限時(shí)：45分鐘)(班級(jí)_姓名_)1如圖所示，用細(xì)線將一小球懸掛在勻速前進(jìn)的車廂里，當(dāng)車廂突然制動(dòng)時(shí)()第1題圖 A線的張力不變 B線的張力突然減小 C線的張力突然增大 D線的張力如何變化無(wú)法判斷2一汽車通過拱形橋頂點(diǎn)時(shí)速度為10 m/s，車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐模绻蛊囋跇蝽攲?duì)橋面沒有壓力，車速至少為() A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s3(多選)空間站在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于其中的宇航員，下列說法正確的是() A宇航員仍受重力的作用 B宇航員受力平衡 C宇航員受重力等于所需的向心力 D宇航員不受重力的作用4質(zhì)量為m的飛機(jī)以恒定速率v在空中水平盤旋(如圖所示)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則此時(shí)空氣對(duì)飛機(jī)的作用力大小為()第4題圖 Am Bmg Cm Dm5如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，一端固定著一個(gè)小球，另一端可繞光滑的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，則()第5題圖 Av的最小值為 Bv若增大，此時(shí)所需的向心力將減小 C當(dāng)v由逐漸增大時(shí)，桿對(duì)球的彈力也逐漸增大 D當(dāng)v由逐漸減小時(shí)，桿對(duì)球的彈力也逐漸減小6下列各圖為日常生活的一些物體做圓周運(yùn)動(dòng)的情形，其中，圖甲表示汽車過凹形橋，圖乙表示汽車過拱形橋，圖丙為汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎，圖丁為旋轉(zhuǎn)著的脫水筒，下列說法正確的是()甲 乙丙丁第6題圖 A汽車過凹形橋底部時(shí)處于超重狀態(tài) B汽車過拱形橋頂部時(shí)處于超重狀態(tài) C汽車轉(zhuǎn)彎速率越大，越不容易側(cè)翻 D衣物越靠近脫水筒中心，脫水效果越好7(多選)如圖所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是()第7題圖 A從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中A的向心加速度越來(lái)越大 B從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小 C在a處時(shí)A對(duì)B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值 D在過圓心的水平線以下A對(duì)B的壓力一定大于A的重力8如圖，雜技演員在表演水流星節(jié)目時(shí)，盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，里面的水也不會(huì)流出來(lái)，這是因?yàn)?)第8題圖 A水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用 B水受的合力為零 C水受的合力提供向心力，使水做圓周運(yùn)動(dòng) D杯子特殊，杯底對(duì)水有吸引力9某高速公路的一個(gè)出口路段如圖所示，情景簡(jiǎn)化：轎車從出口A進(jìn)入匝道，先勻減速直線通過下坡路段至B點(diǎn)(通過B點(diǎn)前后速率不變)，再勻速率通過水平圓弧路段至C點(diǎn)，最后從C點(diǎn)沿平直路段勻減速到D點(diǎn)停下已知轎車在A點(diǎn)的速度v072 km/h，AB長(zhǎng)L1150 m；BC為四分之一水平圓弧段，限速(允許通過的最大速度)v36 km/h，輪胎與BC段路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，CD段為平直路段，長(zhǎng)為L(zhǎng)250 m，重力加速度g取10 m/s2.第9題圖(1)若轎車到達(dá)B點(diǎn)速度剛好為v36 km/h，求轎車在AB下坡段加速度的大小；(2)為保證行車安全，車輪不打滑，求水平圓弧段BC半徑R的最小值；(3)轎車從A點(diǎn)到D點(diǎn)全程的最短時(shí)間10如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對(duì)稱軸OO重合轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止，它和O點(diǎn)的連線與OO之間的夾角為60°.重力加速度大小為g.(1)若0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求0；(2)(1±k)0，且0k1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向第10題圖11如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，兩端各連接一個(gè)質(zhì)量都是m的小球，使它們以輕桿中點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期T2，求它們通過豎直位置時(shí)桿分別對(duì)上下兩球的作用力，并說明是拉力還是支持力第11題圖課時(shí)作業(yè)(十五)圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用第1課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)1B【解析】勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時(shí)刻變化，A、C錯(cuò)誤，B正確；相對(duì)圓心的位移大小不變，方向時(shí)刻變化，D錯(cuò)誤2A【解析】有傳送帶傳送的兩個(gè)輪子邊緣上的點(diǎn)線速度相等，所以vavb，由公式a得，ra2rb，則aaab12，故選A.3B【解析】主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關(guān)系知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)三周，故T從，B正確4B【解析】由題意得v120 km/hm/s，r0.3 m，又v2nr，得n18 r/s1 000 r/min.5ABD【解析】三個(gè)物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由合力提供向心力對(duì)任意一個(gè)受力分析，如圖第5題圖支持力與重力平衡，F(xiàn)合fF向由于A、B、C三個(gè)物體共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，根據(jù)題意，rc2ra2rb2R由向心力公式F向m2r，得三物體的向心力分別為：Fa2m2RFbm2RFc2m2R三個(gè)物體的角速度相等，由向心加速度a2r，知C的半徑最大，所以C的向心加速度最大，故A正確；對(duì)任意一物體，由于摩擦力提供向心力，有fm2r，由上面的向心力表達(dá)式可知，B需要的向心力最小，故B受到的摩擦力最小故B正確當(dāng)變大時(shí)，所需要的向心力也變大，當(dāng)達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，物體開始滑動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，A、C所需向心力同步增加，且保持相等B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力與B所需的向心力保持21關(guān)系由于B和C受到的最大靜摩擦力始終相等，都比A小，所以C先滑動(dòng)，A和B后同時(shí)滑動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確故選ABD.6D【解析】小物塊滑出槽口后不沿球面下滑而做平拋運(yùn)動(dòng)，槽口處的速度v，由機(jī)械能守恒得v，故滿足的條件R1，D正確7A【解析】若拉力突然消失，則小球沿著P點(diǎn)處的切線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；若拉力突然變小，則小球做離心運(yùn)動(dòng)，但由于力與速度有一定的夾角，故小球做曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；若拉力突然變大，則小球做近心運(yùn)動(dòng)，不會(huì)沿軌跡Pb做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤8B【解析】P的周期TP0.14 sQ的周期TQ0.08 s因?yàn)榻?jīng)歷的時(shí)間必須等于它們周期的整數(shù)倍，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56 s，所以經(jīng)歷的時(shí)間最小為0.56 s故B正確，A、C、D錯(cuò)誤92175【解析】共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，故小齒輪和車輪角速度相等12；靠摩擦傳動(dòng)以及靠鏈條傳動(dòng)，線速度大小相等，故大齒輪和小齒輪邊緣點(diǎn)線速度相等，車輪與摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度也相等；設(shè)大齒輪的轉(zhuǎn)速n1，則大齒輪邊緣點(diǎn)線速度為2R3n1，大齒輪和小齒輪邊緣點(diǎn)線速度相等，故小齒輪邊緣點(diǎn)線速度也為2R3n1，車輪線速度為：·R1，車輪與摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度相等，故摩擦小輪邊緣點(diǎn)線速度為·R1；故n1n2n12175.10(1)R(2)2R(3) (n1，2，3，)【解析】(1)小球B做平拋運(yùn)動(dòng)，其在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則Rv0t.在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，則hgt2.由得v0R.(2)A球的線速度取最小值時(shí)，A球剛好轉(zhuǎn)過一圈的同時(shí)，B球落到a點(diǎn)與A球相碰，則A球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期正好等于B球的飛行時(shí)間，即T，所以vA2R.(3)能在a點(diǎn)相碰，則A球在平拋的B球飛行時(shí)間內(nèi)又回到a點(diǎn)即平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于A球周期的整數(shù)倍，所以tnT，T(n1，2，3，)11(1)(2)【解析】(1)在最高點(diǎn)，當(dāng)重力完全充當(dāng)向心力時(shí)，小球的速度最小，mgm得v.(2)在最高點(diǎn)，當(dāng)重力的下滑分力完全充當(dāng)向心力時(shí)，小球的速度最小，mgsinm得v.第2課時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析1C【解析】原來(lái)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求處于平衡狀態(tài)，繩子對(duì)球的拉力與球受到的重力是一對(duì)平衡力，F(xiàn)拉G當(dāng)車廂突然制動(dòng)時(shí)，球由于慣性繼續(xù)保持原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng)，但由于繩子的作用做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子對(duì)球豎直向上的拉力和球受到的重力的合力提供它做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力F拉Gm所以F拉G，繩的拉力突然變大，故C正確，ABD錯(cuò)誤故選C.2B【解析】當(dāng)FNG時(shí)，因?yàn)镚FNm，所以Gm，當(dāng)FN0時(shí)，Gm，所以v2v20 m/s.3AC【解析】因?yàn)榭臻g站在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，所受重力充當(dāng)向心力；故選AC.4C【解析】飛機(jī)在盤旋時(shí)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力和空氣的作用力兩個(gè)力的作用，合力提供向心力Fnm.飛機(jī)運(yùn)動(dòng)情況和受力情況示意圖如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則得：Fm，C正確故選C.5C【解析】由于桿能支撐小球，因此v的極小值為零故A錯(cuò)誤根據(jù)向心力公式FNm知，速度逐漸增大，向心力也逐漸增大故B錯(cuò)誤當(dāng)v時(shí)，桿對(duì)球沒有作用力，v由逐漸增大，桿對(duì)球有向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律得：Fmgm，可見，v增大，F(xiàn)增大故C正確v由逐漸減小時(shí)，桿對(duì)球有向上的支持力，有mgFm，速度減小，則桿子的彈力增大故D錯(cuò)誤故選C.6A【解析】對(duì)汽車進(jìn)行受力分析，受到重力G、牽引力F、路面的支持力N和阻力f.因?yàn)槲矬w做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力提供向心力，汽車過凹形橋底部時(shí)，Nmg，則得，Nmg所以汽車處于超重狀態(tài)，故A正確；汽車過拱形橋頂部時(shí)mgN，Nmg，汽車處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；汽車轉(zhuǎn)彎速度越大，需要的向心力F越大，越容易側(cè)翻故C錯(cuò)誤；衣物越靠近脫水桶中心，F(xiàn)越小，脫水效果越不好，故D錯(cuò)誤故選A.7BCD【解析】由于木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A的向心加速度大小不變，A錯(cuò)誤；從水平位置a到最高點(diǎn)b的過程中，A的向心加速度沿水平方向的分量逐漸減小，即此過程B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小，B正確；在a處時(shí)A的向心加速度水平向左，豎直方向上A處于平衡，A對(duì)B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值，C正確；在過圓心的水平線以下有向上的加速度的分量，此時(shí)A處于超重狀態(tài)，A對(duì)B的壓力大于A的重力，D正確8C【解析】A當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，里面的水處于失重狀態(tài)，但失重時(shí)物體的重力并未變化，故A錯(cuò)誤；B.當(dāng)杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不為零，故B錯(cuò)誤；C.水做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正確；D.杯底對(duì)水只有向下的彈力，無(wú)吸引力，故D錯(cuò)誤；故選C.9(1)1 m/s2(2)20 m(3)23.14 s【解析】(1)v072 km/h20 m/s，AB長(zhǎng)L1150 m，v36 km/h10 m/s，對(duì)AB段勻減速直線運(yùn)動(dòng)有v2v2aL1，代入數(shù)據(jù)解得a1 m/s2.(2)汽車在BC段做圓周運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力提供向心力，有Ffm，為了確保安全，則須滿足Ffmg，解得R20 m，即Rmin20 m.(3)設(shè)AB段時(shí)間為t1，BC段時(shí)間為t2，CD段時(shí)間為t3，全程所用最短時(shí)間為t.L1t1·，而Rvt2，L2t3，tt1t2t3，解得t23.14 s.10(1)(2)當(dāng)(1k)0時(shí)，摩擦力方向沿罐壁切線向下，大小為fmg.當(dāng)(1k)0時(shí)，摩擦力方向沿罐壁切線向上，大小為fmg【解析】(1)當(dāng)摩擦力為零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtanmRsin，解得0.(2)當(dāng)(1k)0時(shí)，重力和支持力的合力不夠提供向心力，摩擦力方向沿罐壁切線向下，根據(jù)牛頓第二定律得，fcos60°Ncos30°mRsin60°2fsin60°mgNsin30°聯(lián)立兩式解得：fmg當(dāng)(1k)0時(shí)，摩擦力方向沿罐壁切線向上，根據(jù)牛頓第二定律得，Ncos30°fcos60°mRsin60°2.mgNsin30°fsin60°聯(lián)立兩式解得fmg.11最低點(diǎn)：mg，拉力最高點(diǎn)：mg，支持力【解析】對(duì)小球受力分析，得在最低點(diǎn)處F1mgm()2·，所以F1mg，方向向上，為拉力在最高點(diǎn)處，設(shè)球受桿拉力為F2，F(xiàn)2mgm()2·.所以F2mg，故知F2方向向上，為支持力