2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)作業(yè)16 圓周運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版

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1、課后限時(shí)作業(yè)16　圓周運(yùn)動(dòng) 時(shí)間：45分鐘 1.如圖所示為錐形齒輪的傳動(dòng)示意圖，大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大、小齒輪的角速度分別為ω1、ω2，兩齒輪邊緣處的線速度大小分別為v1、v2，則(　A　) A．ω1<ω2，v1＝v2 B．ω1>ω2，v1＝v2 C．ω1＝ω2，v1>v2 D．ω1＝ω2，v1r2，故根據(jù)v＝ωr可知ω1<ω2，選項(xiàng)A正確． 2．光盤驅(qū)動(dòng)器讀取數(shù)據(jù)的某種方式可簡化為以下模式：在讀取內(nèi)環(huán)數(shù)據(jù)時(shí)，以恒定角速度的方式讀取，而在讀取外環(huán)數(shù)據(jù)時(shí)，以恒定線速度的方式讀?。鐖D所示，

2、設(shè)內(nèi)環(huán)內(nèi)邊緣半徑為R1，內(nèi)環(huán)外邊緣半徑為R2，外環(huán)外邊緣半徑為R3.A、B、C分別為各邊緣上的點(diǎn)，則讀取內(nèi)環(huán)上A點(diǎn)時(shí)A點(diǎn)的向心加速度大小和讀取外環(huán)上C點(diǎn)時(shí)C點(diǎn)的向心加速度大小之比為(　D　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 解析：A、B兩點(diǎn)角速度相同，由an＝ω2r，可知aAaB＝R1R2；B、C兩點(diǎn)線速度大小相同，由an＝，可知aBaC＝R3R2，故aAaC＝R1R3R，D正確． 3.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)．當(dāng)圓筒的角速度增大后(物體不滑動(dòng))，下列說法正確的是(　D　) A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大 B．物體所受

3、彈力增大，摩擦力減小 C．物體所受彈力和摩擦力都減小 D．物體所受彈力增大，摩擦力不變 解析： 物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受到三個(gè)力的作用：重力G、筒壁對(duì)它的彈力FN和筒壁對(duì)它的摩擦力f，如圖所示．其中G和f是一對(duì)平衡力，筒壁對(duì)它的彈力FN提供它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不管其角速度為多大，只要物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)，則物體所受的(靜)摩擦力f大小就等于其重力大小．根據(jù)向心力公式得FN＝mrω2，當(dāng)角速度ω增大后，F(xiàn)N也增大，選項(xiàng)D正確． 4．如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)．有一質(zhì)量為m的小球A緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，筒口半

4、徑和筒高分別為R和H，小球A所在的高度為筒高的一半．已知重力加速度為g，則(　A　) A．小球A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω＝ B．小球A受到重力、支持力和向心力三個(gè)力作用 C．小球A受到的合力大小為 D．小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上 解析：對(duì)小球進(jìn)行受力分析，可知小球受重力、支持力兩個(gè)力的作用，兩個(gè)力的合力提供向心力，設(shè)筒壁與豎直方向夾角為θ，由向心力公式可得＝mω2r，其中tanθ＝，r＝，解得ω＝，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；小球受到的合力方向應(yīng)指向圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，提供向心力，所以合力大小為＝，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 5．在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低．如圖所示，在某路段

5、汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些，汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)內(nèi)、外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于(　B　) A. B. C. D. 解析：汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，沒有橫向摩擦力時(shí)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向沿水平方向，向心力F向＝mgtanθ，根據(jù)牛頓第二定律有F向＝m，又知tanθ＝，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度v＝ ，B正確． 6．某興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)滾筒式炒栗子機(jī)器，滾筒內(nèi)表面粗糙，內(nèi)徑為D.工作時(shí)

6、滾筒繞固定的水平中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)．為使栗子受熱均勻，要求栗子到達(dá)滾筒最高處前與筒壁脫離，則(重力加速度為g)(　A　) A．滾筒的角速度ω應(yīng)滿足ω< B．滾筒的角速度ω應(yīng)滿足ω> C．栗子脫離滾筒的位置與其質(zhì)量有關(guān) D．若栗子到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)脫離滾筒，栗子將自由下落 解析：栗子在最高點(diǎn)恰好不脫離時(shí)，有mg＝mω2，解得ω＝ ，要求栗子到達(dá)滾筒最高處前與筒壁脫離，則ω< ，故A正確，B錯(cuò)誤；栗子脫離滾筒的位置與其質(zhì)量無關(guān)，故C錯(cuò)誤；若栗子到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)脫離滾筒，由于栗子此時(shí)的速度不為零，則栗子的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤． 7．(多選)如圖所示，水平桿兩端有擋板，質(zhì)量為m的小木塊A穿在水平

7、桿上，輕質(zhì)彈簧一端與桿左側(cè)擋板連接，另一端與A連接．初始時(shí)彈簧處于伸長狀態(tài)，彈力恰好等于A與水平桿間的最大靜摩擦力，A與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，A到豎直軸OO′的距離為L.現(xiàn)使桿繞豎直軸OO′由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.若小木塊A不與擋板接觸，則下列說法正確的是(　AC　) A．彈簧伸長量先保持不變后逐漸增大 B．彈簧伸長量保持不變 C．當(dāng)ω＝ 時(shí)，摩擦力為零 D．當(dāng)ω＝ 時(shí)，彈簧彈力為零 解析：初始時(shí)，彈簧彈力大小為μmg.ω較小時(shí)，摩擦力f背離豎直軸OO′，有μmg－f＝mLω2，ω越大，則f越小，當(dāng)ω＝ 時(shí)，f為零；ω較大時(shí)，摩擦力f指向豎直軸

8、OO′，有μmg＋f＝mLω2，當(dāng)ω> 時(shí)，A將沿遠(yuǎn)離OO′方向移動(dòng)，彈簧彈力增大，伸長量增大．綜上分析，B、D錯(cuò)誤，A、C正確． 8．如圖所示，在光滑的水平面上，兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A、B用兩根等長的輕繩連接，并系于固定桿C上．現(xiàn)讓兩小球A、B以C為圓心、以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球的向心加速度為a1，B球的向心加速度為a2，A、C間繩所受拉力記為F1，A、B間繩所受拉力記為F2，則下列說法中正確的是(　D　) A．a(chǎn)1a2＝11 B．a(chǎn)1a2＝14 C．F1F2＝12 D．F1F2＝32 解析：設(shè)輕繩長度為l，兩球角速度相等，根據(jù)an＝rω2，有

9、a1a2＝l2l＝12，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)B球，有F2＝m·2lω2，對(duì)A球，有F1－F2＝mlω2，聯(lián)立解得F1F2＝32，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 9.如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于光滑水平面，交點(diǎn)O的上方h高處(A點(diǎn))固定細(xì)繩的一端，細(xì)繩的另一端拴接一質(zhì)量為m的小球B，繩長l>h，重力加速度為g，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)小球在光滑水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω逐漸增大時(shí)，下列說法正確的是(　C　) A．小球始終受三個(gè)力的作用 B．細(xì)繩上的拉力始終保持不變 C．要使小球不離開水平面，角速度的最大值為 D．若小球離開了水平面，則角速度為 解析：當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω逐漸增大時(shí)，小球可

10、能只受重力和細(xì)繩的拉力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩的拉力在豎直方向的分力與水平面對(duì)小球的支持力的合力大小等于小球的重力大小，細(xì)繩的拉力在水平方向的分力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω逐漸增大時(shí)，所需向心力逐漸增大，細(xì)繩的拉力逐漸增大，而當(dāng)小球離開水平面后，角速度增大時(shí)，繩子與豎直方向的夾角變大，拉力變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；要使小球剛好不離開水平面，則有mgtanθ＝mω2r，其中tanθ＝，r＝，聯(lián)立解得ω＝ ，選項(xiàng)C正確；若小球離開了水平面，則角速度大于 ，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 10．(多選)如圖甲所示，一長為l的輕繩一端穿在過O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端系一質(zhì)量未知的小球，整個(gè)

11、裝置繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力F與其速度二次方v2的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為g.下列判斷正確的是(　BD　) A．圖線的函數(shù)表達(dá)式為F＝m＋mg B．重力加速度g＝ C．若繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實(shí)驗(yàn)，則得到的圖線斜率更大 D．若繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實(shí)驗(yàn)，則圖線上b點(diǎn)的位置不變 解析：在最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有F＋mg＝m，可得圖線的函數(shù)表達(dá)式為F＝m－mg，A錯(cuò)誤；圖乙中橫軸截距為b，代入函數(shù)表達(dá)式，有0＝m－mg，得重力加速度g＝，若l不變，則b不變，b與m無關(guān)，B、D正確；由圖線的函數(shù)表達(dá)式可知，圖線斜率k＝，若

12、l不變，m變小，則k減小，C錯(cuò)誤． 11．(多選)如圖所示，質(zhì)量為M的物體內(nèi)有一光滑圓形軌道，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的小滑塊沿該圓形軌道在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．A、C兩點(diǎn)分別為圓周的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，B、D兩點(diǎn)是與圓心O在同一水平線上的點(diǎn)．重力加速度為g.小滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體在地面上靜止不動(dòng)，則關(guān)于物體對(duì)地面的壓力FN和地面對(duì)物體的摩擦力的說法正確的是(　BC　) A．小滑塊在A點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N>Mg，摩擦力方向向左 B．小滑塊在B點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N＝Mg，摩擦力方向向右 C．小滑塊在C點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N>(M＋m)g，物體與地面無摩擦 D．小滑塊在D點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N＝(M＋m)g，摩擦力方向向左 解析：因?yàn)檐壍拦饣?/p>

13、所以小滑塊與軌道之間沒有摩擦力．小滑塊在A點(diǎn)時(shí)，與軌道沒有水平方向的作用力，所以物體與地面間沒有運(yùn)動(dòng)趨勢，即摩擦力為零；小滑塊的速度v＝時(shí)，對(duì)軌道的壓力為零，物體對(duì)地面的壓力FN＝Mg，小滑塊的速度v>時(shí)，對(duì)軌道的壓力向上，物體對(duì)地面的壓力FN(M＋m)g，故選項(xiàng)C正確；小滑塊在D點(diǎn)時(shí)

14、，地面對(duì)物體有向左的摩擦力，物體對(duì)地面的壓力FN＝Mg，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 12．如圖所示，在圓柱形房屋的天花板中心O點(diǎn)懸掛一根長為L的細(xì)繩，繩的下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，重力加速度為g.已知繩能承受的最大拉力為2mg，小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度逐漸增大到繩斷裂后，小球恰好以速度v2＝落到墻腳邊．求： (1)繩斷裂瞬間小球的速度v1； (2)圓柱形房屋的高度H和半徑R. 解析：(1)小球在繩斷前瞬間受力如圖所示． 由牛頓第二定律得 豎直方向上，有FTmcosθ－mg＝0 水平方向上，有FTmsinθ＝m 由幾何關(guān)系得r＝Lsinθ 又知FTm＝2mg　聯(lián)立解得v1＝ (2)小球從飛出到落地，由機(jī)械能守恒定律得 mv＋mgh1＝mv　解得h1＝＝L 則H＝h1＋Lcosθ＝ 設(shè)小球由飛出至落地的水平射程為x，如圖所示． 水平方向上，有x＝v1t 豎直方向上，有h1＝gt2 由幾何關(guān)系得R＝ 聯(lián)立解得R＝3L 答案：(1)　(2)　3L 9