高考物理江蘇專版總復習課時作業(yè)： 十五 圓周運動及其應用 含解析

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1、 課時作業(yè) 十五 　圓周運動及其應用 第1課時　圓周運動 (限時：45分鐘) (班級________　姓名________) 1．下列關于勻速圓周運動的說法中，正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．是線速度不變的運動 B．是角速度不變的運動 C．是角速度不斷變化的運動 D．是相對圓心位移不變的運動 2．如圖所示為一皮帶轉動裝置，右輪半徑為r，a點在它的邊緣上．左輪半徑為2r，b點在它的邊緣上．若在轉動過程中，皮帶不打滑，則a點與b點的向心加速度大小之比為(　　) 第2題圖 A．1∶2 B．2∶1

2、C．4∶1 D．1∶4 3．如圖所示的齒輪傳動裝置中，主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，當主動輪以角速度ω順時針轉動時，從動輪的運動情況是(　　) 第3題圖 A．順時針轉動，周期為 B．逆時針轉動，周期為 C．順時針轉動，周期為 D．逆時針轉動，周期為 4．汽車在公路上行駛一般不打滑，輪子轉一周，汽車向前行駛的距離等于車輪的周長．某國產轎車的車輪半徑約為30 cm，當該型號的轎車在高速公路上行駛時，速率計的指針指在120 km/h上，可估算此時該車車輪的轉速為(　　) A．1 000 r/s B．1 000 r/min C．1

3、000 r/h D．2 000 r/s 5．(多選)如圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉圓臺上，動摩擦因數(shù)均為μ，A的質量是2 m，B和C的質量均為m，A、B離軸為R，C離軸為2R.當圓臺旋轉時，則(　　) 第5題圖 A．若A、B、C均未滑動，則C的向心加速度最大 B．若A、B、C均未滑動，則B的摩擦力最小 C．當圓臺轉速增大時，B比A先滑動 D．圓臺轉速增大時，C比B先滑動 6．如圖所示，從光滑的圓弧槽的最高點滑下的小滑塊，滑出槽口時速度方向為水平方向，槽口與一個半球頂點相切，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R

4、1，半球的半徑為R2，則R1和R2應滿足的關系是(　　) 第6題圖 A．R1≤R2 B．R1≤ C．R1≥R2 D．R1≥ 7．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．(圖中實線為其運動軌跡)若小球運動到P點時，拉力F發(fā)生變化，關于小球運動情況的說法正確的是(　　) 第7題圖 A．若拉力突然消失，小球將沿軌跡Pa做離心運動 B．若拉力突然變小，小球將沿軌跡Pa做離心運動 C．若拉力突然變大，小球將沿軌跡Pb做離心運動 D．若拉力突然變小，小球將沿軌跡Pc運動 8．某機器內有兩個圍繞各自固定軸勻速轉動的鋁盤A、B，A盤上固定

5、一個信號發(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盤上固定一個帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm.P、Q轉動的線速度均為4π m/s.當P、Q正對時，P發(fā)出的紅外線恰好進入Q的接收窗口，如圖所示，則Q每隔一定時間就能接收到紅外線信號，這個時間的最小值為(　　) 第8題圖 A．0.42 s B．0.56 s C．0.70 s D．0.84 s 9．如圖所示，一種向自行車車燈供電的小發(fā)電機的上端有一半徑r0＝1.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣接觸．當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而為發(fā)電機提供動力．自行

6、車車輪的半徑R1＝35 cm，小齒輪的半徑R2＝4.0 cm，大齒輪的半徑R3＝10.0 cm.求大齒輪的轉速n1和摩擦小輪的轉速n2之比．(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動) 第9題圖 10．如圖所示，小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內做勻速圓周運動，當它運動到圖中a點時，在圓形槽中心O點正上方h處，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平拋出，結果恰好在a點與A球相碰，求： 第11題圖 (1)B球拋出時的水平初速度． (2)A球運動的線速度最小值． (3)試確定A球做勻速圓周運動的周期的可能值．

7、 11．如圖甲所示，一長為L的輕繩一端固定于O點，另一端系一質量為m的小球在豎直平面內做圓周運動，則： (1)小球在最高點的最小速度為多大？ (2)若讓在繩拉著小球在傾角為θ的光滑斜面上做圓周運動，如圖乙所示，則小球經(jīng)過最高點的最小速度為多大？ 　　　　　　甲　　　　　　　　乙 第11題圖 第2課時　圓周運動的實例分析 (限時：45分鐘) (班級________　姓名________) 1．如圖所示，用細線將一小球懸掛在勻速前進的車廂里，當車廂突然制動時(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第1題圖

8、 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法判斷 2．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為(　　) A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 3．(多選)空間站在圍繞地球做勻速圓周運動，關于其中的宇航員，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．質量為m的飛機以恒定速率v在空中水平盤旋(如圖所示)

9、，做勻速圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，則此時空氣對飛機的作用力大小為(　　) 第4題圖 A．m B．mg C．m D．m 5．如圖所示，長為L的輕桿，一端固定著一個小球，另一端可繞光滑的水平軸轉動，使小球在豎直平面內運動．設小球在最高點的速度為v，則(　　) 第5題圖 A．v的最小值為 B．v若增大，此時所需的向心力將減小 C．當v由逐漸增大時，桿對球的彈力也逐漸增大 D．當v由逐漸減小時，桿對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動的情形，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

10、上轉彎，圖丁為旋轉著的脫水筒，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處于超重狀態(tài) B．汽車過拱形橋頂部時處于超重狀態(tài) C．汽車轉彎速率越大，越不容易側翻 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在豎直平面內逆時針方向做勻速圓周運動，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b的過程中A的向心加速度越來越大 B．從水平位置a到最高點b的過程中B對A的摩擦力越來越小 C．在a處時A對B的壓力等于A的重力，A所受的

11、摩擦力達到最大值 D．在過圓心的水平線以下A對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，盛水的杯子在豎直平面內做圓周運動，當杯子經(jīng)過最高點時，里面的水也不會流出來，這是因為(　　) 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，使水做圓周運動 D．杯子特殊，杯底對水有吸引力 9．某高速公路的一個出口路段如圖所示，情景簡化：轎車從出口A進入匝道，先勻減速直線通過下坡路段至B點(通過B點前后速率不變)，再勻速率通過水平圓弧路段至C點，最后從C點沿平直路段勻減速到D點停下．已知轎車在A點的

12、速度v0＝72 km/h，AB長L1＝150 m；BC為四分之一水平圓弧段，限速(允許通過的最大速度)v＝36 km/h，輪胎與BC段路面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，CD段為平直路段，長為L2＝50 m，重力加速度g取10 m/s2. 第9題圖 (1)若轎車到達B點速度剛好為v＝36 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點到D點全程的最短時間． 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的水平轉

13、臺上，轉臺轉軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合．轉臺以一定角速度ω勻速轉動．一質量為m的小物塊落入陶罐內，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉動且相對罐壁靜止，它和O點的連線與OO′之間的夾角θ為60°.重力加速度大小為g. (1)若ω＝ω0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求ω0； (2)ω＝(1±k)ω0，且0＜k＜1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向． 第10題圖　　　 11．如圖所示，長為L的輕桿，兩端各連接一個質量都是m的小球，使它們以輕桿中點為軸在豎直平面內做勻速圓周運動，周期T＝2π，求它們通過豎直位置時桿分別對上下兩球的作用力，并

14、說明是拉力還是支持力． 第11題圖　 課時作業(yè)(十五)　圓周運 動及其應用第1課時　圓周運動 1．B　【解析】　勻速圓周運動，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時刻變化，A、C錯誤，B正確；相對圓心的位移大小不變，方向時刻變化，D錯誤． 2．A　【解析】　有傳送帶傳送的兩個輪子邊緣上的點線速度相等，所以va＝vb，由公式a＝得，ra＝2rb，則aa∶ab＝1∶2，故選A. 3．B　【解析】　主動輪順時針轉動，從動輪逆時針轉動，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關系知主動輪轉一周時，從動輪轉三周，故T從＝，B正確． 4

15、．B　【解析】　由題意得v＝120 km/h＝m/s，r＝0.3 m，又v＝2πnr， 得n＝≈18 r/s≈1 000 r/min. 5．ABD　【解析】　三個物體都做勻速圓周運動，由合力提供向心力．對任意一個受力分析，如圖 第5題圖 支持力與重力平衡，F(xiàn)合＝f＝F向 由于A、B、C三個物體共軸轉動，角速度ω相等， 根據(jù)題意，rc＝2ra＝2rb＝2R 由向心力公式F向＝mω2r，得三物體的向心力分別為： Fa＝2mω2R Fb＝mω2R Fc＝2mω2R 三個物體的角速度相等，由向心加速度a＝ω2r，知C的半徑最大，所以C的向心加速度最大，故A正確；對任意一物體，

16、由于摩擦力提供向心力，有f＝mω2r，由上面的向心力表達式可知，B需要的向心力最小，故B受到的摩擦力最?。蔅正確．當ω變大時，所需要的向心力也變大，當達到最大靜摩擦力時，物體開始滑動．當轉速增加時，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2∶1關系．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，A和B后同時滑動，故C錯誤，D正確．故選ABD. 6．D　【解析】　小物塊滑出槽口后不沿球面下滑而做平拋運動，槽口處的速度v≥，由機械能守恒得v＝，故滿足的條件R1≥，D正確． 7．A　【解析】　若拉力突然消失，則小球沿著P

17、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BD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． 8．B　【解析】　P的周期TP＝＝0.14 s．Q的周期TQ＝＝0.08 s．因為經(jīng)歷的時間必須等于它們周期的整數(shù)倍，根據(jù)數(shù)學知識，0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56 s，所以經(jīng)歷的時間最小為0.56 s．故B正確，A、C、D錯誤． 9．2∶175　【解析】　共軸轉動，角速度相等，故小齒輪和車輪角速度相等ω1＝ω2；靠摩擦傳動以及靠鏈條傳動，線速度大小相等，故大齒輪和小齒輪邊緣點線

18、速度相等，車輪與摩擦小輪邊緣點線速度也相等；設大齒輪的轉速n1，則大齒輪邊緣點線速度為2πR3n1，大齒輪和小齒輪邊緣點線速度相等，故小齒輪邊緣點線速度也為2πR3n1，車輪線速度為：·R1，車輪與摩擦小輪邊緣點線速度相等，故摩擦小輪邊緣點線速度為·R1；故n1∶n2＝n1∶＝2∶175. 10．(1)R　(2)2πR (3) (n＝1，2，3，…) 【解析】　(1)小球B做平拋運動，其在水平方向上做勻速直線運動，則R＝v0t.① 在豎直方向上做自由落體運動， 則h＝gt2.② 由①②得v0＝＝R. (2)A球的線速度取最小值時，A球剛好轉過一圈的同時，B球落到a點與A球相碰，

19、則A球做圓周運動的周期正好等于B球的飛行時間， 即T＝， 所以vA＝＝2πR. (3)能在a點相碰，則A球在平拋的B球飛行時間內又回到a點．即平拋運動的時間等于A球周期的整數(shù)倍，所以 t＝＝nT，T＝(n＝1，2，3，…)． 11．(1)　(2) 　【解析】　(1)在最高點，當重力完全充當向心力時，小球的速度最小，mg＝m得v＝. (2)在最高點，當重力的下滑分力完全充當向心力時，小球的速度最小，mgsinθ＝m得v＝. 第2課時　圓周運動的實例分析 1．C　【解析】　原來勻速運動時，求處于平衡狀態(tài)，繩子對球的拉力與球受到的重力是一對平衡力，F(xiàn)拉＝G當車廂突然制動時，球由于慣

20、性繼續(xù)保持原來的速度運動，但由于繩子的作用做圓周運動，繩子對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動所需要的向心力．F拉－G＝m所以F拉＞G，繩的拉力突然變大，故C正確，ABD錯誤．故選C. 2．B　【解析】　當FN＝G時，因為G－FN＝m，所以G＝m，當FN＝0時，G＝m，所以v′＝2v＝20 m/s. 3．AC　【解析】　因為空間站在圍繞地球做勻速圓周運動需要向心力，所受重力充當向心力；故選AC. 4．C　【解析】　飛機在盤旋時在水平面內做勻速圓周運動，受到重力和空氣的作用力兩個力的作用，合力提供向心力Fn＝m.飛機運動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：

21、F＝＝ m，C正確．故選C. 5．C　【解析】　由于桿能支撐小球，因此v的極小值為零．故A錯誤．根據(jù)向心力公式FN＝m知，速度逐漸增大，向心力也逐漸增大．故B錯誤．當v＝時，桿對球沒有作用力，v由逐漸增大，桿對球有向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律得：F＋mg＝m，可見，v增大，F(xiàn)增大．故C正確．v由逐漸減小時，桿對球有向上的支持力， 有mg－F＝m，速度減小，則桿子的彈力增大．故D錯誤．故選C. 6．A　【解析】　對汽車進行受力分析，受到重力G、牽引力F、路面的支持力N和阻力f.因為物體做勻速圓周運動，合力提供向心力，汽車過凹形橋底部時，N－mg＝，則得，N＞mg所以汽車處于超重狀態(tài)，故A

22、正確；汽車過拱形橋頂部時mg－N＝，N＜mg，汽車處于失重狀態(tài)，故B錯誤；汽車轉彎速度越大，需要的向心力F＝越大，越容易側翻．故C錯誤；衣物越靠近脫水桶中心，F(xiàn)＝越小，脫水效果越不好，故D錯誤．故選A. 7．BCD　【解析】　由于木塊A在豎直平面內做勻速圓周運動，A的向心加速度大小不變，A錯誤；從水平位置a到最高點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A的摩擦力越來越小，B正確；在a處時A的向心加速度水平向左，豎直方向上A處于平衡，A對B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達到最大值，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A處于超重狀態(tài)，A對B的壓力大

23、于A的重力，D正確． 8．C　【解析】　A．當杯子經(jīng)過最高點時，里面的水處于失重狀態(tài)，但失重時物體的重力并未變化，故A錯誤；B.當杯子經(jīng)過最高點時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不為零，故B錯誤；C.水做圓周運動，經(jīng)過最高點時，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正確；D.杯底對水只有向下的彈力，無吸引力，故D錯誤；故選C. 9．(1)1 m/s2　(2)20 m　(3)23.14 s　【解析】　(1)v0＝72 km/h＝20 m/s，AB長L1＝150 m，v＝36 km/h＝10 m/s，對AB段勻減速直線運動有v2－v＝－2aL1，代入數(shù)據(jù)解得a＝1 m/s2.

24、 (2)汽車在BC段做圓周運動，靜摩擦力提供向心力，有Ff＝m，為了確保安全，則須滿足Ff≤μmg，解得R≥20 m，即Rmin＝20 m. (3)設AB段時間為t1，BC段時間為t2，CD段時間為t3，全程所用最短時間為t. L1＝t1·，而πR＝vt2， L2＝t3，t＝t1＋t2＋t3，解得t＝23.14 s. 10．(1)　(2)當ω＝(1＋k)ω0時，摩擦力方向沿罐壁切線向下，大小為f＝mg.當ω＝(1－k)ω0時，摩擦力方向沿罐壁切線向上，大小為f＝mg　【解析】　(1)當摩擦力為零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtanθ＝mRsinθω，解得ω0＝. (2)當ω

25、＝(1＋k)ω0時，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°ω2 fsin60°＋mg＝Nsin30° 聯(lián)立兩式解得：f＝mg 當ω＝(1－k)ω0時，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°ω2. mg＝Nsin30°＋fsin60° 聯(lián)立兩式解得f＝mg. 11．最低點：mg，拉力　最高點：mg，支持力 【解析】　對小球受力分析，得 在最低點處F1－mg＝m()2·， 所以F1＝mg，方向向上，為拉力． 在最高點處，設球受桿拉力為F2，F(xiàn)2＋mg＝m()2·. 所以F2＝－mg，故知F2方向向上，為支持力．