[ID:6-6917595] 2020届高三高考物理复习知识点复习卷:圆周运动
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圆周运动 1.(多选)(2019·江苏高考)如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱(  ) A.运动周期为 B.线速度的大小为ωR C.受摩天轮作用力的大小始终为mg D.所受合力的大小始终为mω2R 2.(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高,其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是(  ) A.速率v一定时,r越小,要求h越大 B.速率v一定时,r越大,要求h越大 C.半径r一定时,v越小,要求h越大 D.半径r一定时,v越大,要求h越大 3.如图所示,叠放在一起的两物块A、B质量相等,随水平圆盘一起做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  ) A.B做圆周运动所需向心力是A做圆周运动所需向心力的2倍 B.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍 C.A有沿半径向外滑动的趋势,B有沿半径向内滑动的趋势 D.若B先滑动,则A、B之间的动摩擦因数μA小于B与盘之间的动摩擦因数μB 4.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自运动轨迹的最低点时,有(  ) A.P球的速度一定大于Q球的速度 B.P球的动能一定小于Q球的动能 C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 5.(2019·温州九校联考)环球飞车是一场将毫无改装的摩托车文化进行演绎的特技表演。如图所示,在舞台中固定一个直径为6.5 m的球形铁笼,其中有一辆摩托车在与球心共面的水平圆面上做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  ) A.摩托车受摩擦力、重力、弹力和向心力的作用 B.摩托车做圆周运动的向心力由弹力来提供 C.在此圆周运动中摩托车受到的弹力不变 D.摩托车受到水平圆面内与运动方向相同的摩擦力 6.(2019·合肥调研)如图所示,两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同时间内,它们通过的路程之比是3∶2,运动方向改变的角度之比是2∶1,则(  ) A.二者线速度大小之比为2∶3 B.二者角速度大小之比为1∶2 C.二者圆周运动的半径之比为1∶3 D.二者向心加速度大小之比为3∶1 7.(2019·沈阳一模)我国高铁技术发展迅猛,目前处于世界领先水平。已知某路段为一半径为5 600米的弯道,设计时速为216 km/h(此时车轮轮缘与轨道间无挤压),已知我国的高铁轨距约为1 400 mm,且角度较小时可近似认为tan θ=sin θ,重力加速度g取10 m/s2,则此弯道内、外轨高度差应为(  ) A.8 cm B.9 cm C.10 cm D.11 cm 8.如图所示,“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上。不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是(  ) A.A的速度比B的大 B.A与B的向心加速度大小相等 C.悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等 D.悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小 9.(多选)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点,如图所示,绳a与水平方向成θ角,绳b在水平方向且长为l,当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(  ) A.a绳的张力不可能为零 B.a绳的张力随角速度的增大而增大 C.当角速度ω>时,b绳将出现弹力 D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化 10.(多选)(2019·资阳一诊)如图甲所示,小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动,小球经过最高点时的速度大小为v,此时绳子的拉力大小为FT,拉力FT与速度的平方v2的关系图象如图乙所示,图象中的数据a和b,包括重力加速度g都为已知量,则以下说法正确的是(  ) 甲     乙  A.数据a与小球的质量无关 B.数据b与小球的质量无关 C.比值只与小球的质量有关,与圆周轨迹半径无关 D.利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径 11.(多选)如图所示,长为3L的轻杆绕水平转轴O转动,在杆两端分别固定质量均为m的球A、B(可视为质点),A球距转轴O的距离为L。现给系统一定的动能,使杆和球在竖直平面内转动。当B球运动到最高点时,水平转轴O对杆的作用力恰好为零,忽略空气阻力。已知重力加速度为g,则B球在最高点时,下列说法正确的是(  ) A.B球的速度为 B.A球的速度大于 C.杆对B球的弹力为零 D.杆对B球的弹力方向竖直向下 12.如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点,装置静止时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球的质量m=1 kg,细线AC长L=1 m,B点距C点的水平和竖直距离相等。(重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)若装置匀速转动的角速度为ω1,细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向夹角仍为37°,求角速度ω1的大小; (2)若装置匀速转动的角速度为ω2时,细线AB刚好竖直,且张力为零,求此时角速度ω2的大小。 13.长L=0.5 m、质量可忽略的细杆,其一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端固定着一个小球A。A的质量为m=2 kg,g取10 m/s2,如图所示,求在下列两种情况下,当A通过最高点时,杆对小球的作用力: (1)A在最低点的速率为 m/s; (2)A在最低点的速率为6 m/s。 答案 1.(多选)(2019·江苏高考)如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱(  ) A.运动周期为 B.线速度的大小为ωR C.受摩天轮作用力的大小始终为mg D.所受合力的大小始终为mω2R BD [由T=,v=ωR可知A错误,B正确。由座舱做匀速圆周运动,可知座舱所受的合力提供向心力,F=mω2R,方向始终指向摩天轮中心,则座舱在最低点时,其所受摩天轮的作用力为mg+mω2R,故C错误,D正确。] 2.(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高,其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是(  ) A.速率v一定时,r越小,要求h越大 B.速率v一定时,r越大,要求h越大 C.半径r一定时,v越小,要求h越大 D.半径r一定时,v越大,要求h越大 AD [火车转弯时,向心力由重力mg与轨道支持力FN的合力来提供,如图所示,设轨道平面与水平面的夹角为θ,则有mgtan θ=,且tan θ≈sin θ=,其中L为轨间距,是定值,有mg=,通过分析可知A、D正确。] 3.如图所示,叠放在一起的两物块A、B质量相等,随水平圆盘一起做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  ) A.B做圆周运动所需向心力是A做圆周运动所需向心力的2倍 B.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍 C.A有沿半径向外滑动的趋势,B有沿半径向内滑动的趋势 D.若B先滑动,则A、B之间的动摩擦因数μA小于B与盘之间的动摩擦因数μB B [A、B两物块随水平圆盘一起做匀速圆周运动,向心力F=mω2r,因为两物块的角速度大小相等,转动半径相等,质量相等,则向心力相等,故A错误;将A、B作为整体分析,fAB=2mω2r,对A分析,有fA=mω2r,可知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍,故B正确;A所受的静摩擦力方向指向圆心,可知A有沿半径向外滑动的趋势,B受到盘的静摩擦力方向指向圆心,有沿半径向外滑动的趋势,故C错误;若B先滑动,表明盘对B的摩擦力先达到二者之间的最大静摩擦力,当B恰要滑动时,有μB×2mg-fA=mvr,又mωr<μAmg,fA=mωr,解得μA>μB,故D错误。] 4.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自运动轨迹的最低点时,有(  ) A.P球的速度一定大于Q球的速度 B.P球的动能一定小于Q球的动能 C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 C [小球从静止释放运动到最低点的过程中,由机械能守恒得mgR=mv2,解得v=,式中R为绳长,则小球在最低点的速度只与绳长有关,可知vP时,b绳将出现弹力 D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化 AC [对小球受力分析,可得a绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力,解得Ta=,为定值,A正确,B错误。当Tacos θ=mω2l,即ω=时,b绳的弹力为零,若角速度大于该值,则b绳将出现弹力,C正确。由于绳b可能没有弹力,故绳b突然被剪断,则a绳的弹力可能不变,D错误。] 10.(多选)(2019·资阳一诊)如图甲所示,小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动,小球经过最高点时的速度大小为v,此时绳子的拉力大小为FT,拉力FT与速度的平方v2的关系图象如图乙所示,图象中的数据a和b,包括重力加速度g都为已知量,则以下说法正确的是(  ) 甲     乙  A.数据a与小球的质量无关 B.数据b与小球的质量无关 C.比值只与小球的质量有关,与圆周轨迹半径无关 D.利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径 AD [由题图乙可知,当v2=a时,此时绳子的拉力为零,小球的重力提供其做圆周运动的向心力,则由牛顿第二定律得mg=,解得v2=gr,故a=gr,与小球的质量无关,故A正确;当v2=2a时,对小球受力分析,则由牛顿第二定律得mg+b=,解得b=mg,与小球的质量有关,故B错误;根据上述分析可知=与小球的质量有关,与圆周轨迹半径也有关,故C错误;由上述可知r=,m=,故D正确。] 11.(多选)如图所示,长为3L的轻杆绕水平转轴O转动,在杆两端分别固定质量均为m的球A、B(可视为质点),A球距转轴O的距离为L。现给系统一定的动能,使杆和球在竖直平面内转动。当B球运动到最高点时,水平转轴O对杆的作用力恰好为零,忽略空气阻力。已知重力加速度为g,则B球在最高点时,下列说法正确的是(  ) A.B球的速度为 B.A球的速度大于 C.杆对B球的弹力为零 D.杆对B球的弹力方向竖直向下 BD [当B球运动到最高点时,水平转轴O对杆的作用力恰好为零时,说明杆对两球的作用力大小相等、方向相反,杆对B球的弹力方向竖直向下,D正确;由题图可知两球的角速度ω相等,由牛顿第二定律知,对B球有mg+T=2mLω2,对A球有T-mg=mω2L,联立解得ω=,T=3mg,B球的速度vB=2Lω=2,A球的速度vA=Lω=,故B正确,A、C错误。] 12.如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点,装置静止时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球的质量m=1 kg,细线AC长L=1 m,B点距C点的水平和竖直距离相等。(重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)若装置匀速转动的角速度为ω1,细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向夹角仍为37°,求角速度ω1的大小; (2)若装置匀速转动的角速度为ω2时,细线AB刚好竖直,且张力为零,求此时角速度ω2的大小。 [解析] (1)细线AB上的张力恰为零时有 mgtan 37°=mωLsin 37° 解得ω1== rad/s= rad/s。 (2)细线AB恰好竖直,但张力为零时, 由几何关系得cos θ′=,则有θ′=53° mgtan θ′=mωLsin θ′ 解得ω2= rad/s。 [答案] (1) rad/s (2) rad/s 13.长L=0.5 m、质量可忽略的细杆,其一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端固定着一个小球A。A的质量为m=2 kg,g取10 m/s2,如图所示,求在下列两种情况下,当A通过最高点时,杆对小球的作用力: (1)A在最低点的速率为 m/s; (2)A在最低点的速率为6 m/s。 [解析] 对小球A由最低点到最高点过程,由动能定理得 -mg·2L=mv2-mv ① 在最高点,假设细杆对A的弹力F向下,则A的受力图如图所示,以A为研究对象,由牛顿第二定律得 mg+F=m 所以F=m。 (1)当v0= m/s时, 由①式得v=1 m/s F=2× N=-16 N 负值说明F的实际方向与假设的向下的方向相反,即杆给A向上的16 N的支撑力。 (2)当v0=6 m/s时, 由①式得v=4 m/s F=2× N=44 N 正值说明杆对A施加的是向下的44 N的拉力。 [答案] (1)16 N 方向向上 (2)44 N 方向向下 PAGE
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  • 资料类型: 试卷
  • 资料版本:通用
  • 适用地区:全国
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