2020版高考物理總復(fù)習(xí) 沖A方案 課時(shí)訓(xùn)練（九）第9講 圓周運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版

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1、課時(shí)訓(xùn)練(九) 　【圓周運(yùn)動(dòng)】　 【基礎(chǔ)過(guò)關(guān)】 圖Z9-1 1.圖Z9-1為套腳跳跳球繞著小朋友某一靜止的腳踝運(yùn)動(dòng)瞬間的照片,繩上的P、Q兩點(diǎn)的角速度分別為ωP和ωQ,線速度大小分別為vP和vQ,則 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.vP>vQ B.vPωQ D.ωP<ωQ 圖Z9-2 2.[2019·嘉興期末] 如圖Z9-2所示是某品牌手動(dòng)榨汁機(jī),榨汁時(shí)手柄繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn),則手柄上B、C兩點(diǎn)的周期、角速度及線速度等物理量的關(guān)系是 (　　) A.TB=TC,vB>vC B.TB=TC,vBωC,vB=

2、vC D.ωB<ωC,vB

3、3 4.如圖Z9-3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).若圓筒和物體以更大的角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.物體所受彈力增大,摩擦力也增大 B.物體所受彈力增大,摩擦力不變 C.物體所受彈力增大,摩擦力減小 D.物體所受彈力減小,摩擦力也減小 圖Z9-4 5.汽車在水平公路上行駛,當(dāng)汽車以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),車輪與路面間的靜摩擦力恰好等于汽車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力,汽車沿如圖Z9-4所示的圓形路徑(虛線)運(yùn)動(dòng).如果汽車轉(zhuǎn)彎速度大于v,則汽車最有可能的運(yùn)動(dòng)路徑是 (　　) A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ 6.如圖Z9-5所示,旋轉(zhuǎn)

4、飛椅帶著游客勻速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中 (　　) 圖Z9-5 A.所有游客的轉(zhuǎn)速相等 B.所有游客的線速度相等 C.離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的游客角速度一定越大 D.離轉(zhuǎn)軸越近的游客需要的向心力一定越小 7.如圖Z9-6所示,餐桌上的水平玻璃轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上的物品相對(duì)于轉(zhuǎn)盤靜止,則 (　　) 圖Z9-6 A.物品所受摩擦力與其運(yùn)動(dòng)方向相反 B.越靠近圓心的物品摩擦力越小 C.越靠近圓心的物品角速度越小 D.越靠近圓心的物品加速度越小 圖Z9-7 8.男子體操運(yùn)動(dòng)員做“雙臂大回環(huán)”,用雙手抓住單杠,伸展身體,以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng).如圖Z9-7所示,若運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為50 kg,

5、此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受的總拉力至少約為(忽略空氣阻力,g取10 m/s2) (　　) A. 500 N B. 2000 N C. 2500 N D. 3000 N 9.圖Z9-8甲和乙分別是兩種不同規(guī)格的洗衣機(jī)圖片,二者的脫水桶內(nèi)筒壁上有很多光滑的突起和小孔.洗衣機(jī)脫水時(shí),衣物(可理想化為質(zhì)點(diǎn))緊貼著筒壁分別在豎直、水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖丙、丁所示.圖丙中,A、C分別為最高和最低位置,B、D與脫水筒圓心等高.將同一衣物分別放入兩桶中脫水,在脫水過(guò)程中某一極短時(shí)間內(nèi),不考慮脫水引起的質(zhì)量變化,下列說(shuō)法中正確的是 (　　) 圖Z9-8 A.圖丙中衣物在A、B、C、

6、D四個(gè)位置的加速度相同 B.圖丙中衣物在B、D位置和圖丁中衣物在脫水筒各處受到的摩擦力均相同 C.圖丁中衣物對(duì)筒壁的壓力保持不變 D.圖丁中脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,衣物對(duì)筒壁的摩擦力越大 10.雜技演員表演“水流星”,在長(zhǎng)為1.6 m的細(xì)繩的一端系一個(gè)與水的總質(zhì)量為m=0.5 kg 的盛水容器,以繩的另一端為圓心,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),如圖Z9-9所示,若“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為4 m/s,則下列說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2) (　　) 圖Z9-9 A.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),有水從容器中流出 B.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩的張力及容器底部受到的壓力均為零 C.

7、“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),處于完全失重狀態(tài),不受力的作用 D.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩子的拉力大小為5 N 11.[2019·金華十校期末] 如圖Z9-10所示是兩種不同的過(guò)山車過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的情形,圖甲情形中,乘客經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí)頭朝上,圖乙情形中,乘客經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí)頭朝下,假設(shè)兩種圓軌道的半徑均為R.重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖Z9-10 A.圖甲中,乘客經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí),若v

8、用力方向豎直向下 D.圖乙中,乘客經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí),若v>gR,則座椅對(duì)乘客的作用力方向豎直向上 12.為確保彎道行車安全,汽車進(jìn)入彎道前必須減速.如圖Z9-11所示,AB為進(jìn)入彎道前的平直公路,BC為水平圓弧形彎道.已知AB段的距離sAB=14 m,彎道半徑R=24 m.汽車到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度vA=16 m/s,汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.6,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2.要確保汽車進(jìn)入彎道后不側(cè)滑.求: (1)汽車在彎道上行駛的最大速度; (2)汽車在AB段做勻減速運(yùn)動(dòng)的最小加速度. 圖Z9-11 【領(lǐng)先沖A】 13.暑假期間,小明去游樂(lè)場(chǎng)游玩,坐

9、了一次名叫“搖頭飛椅”的游藝機(jī),如圖Z9-12甲所示,該游藝機(jī)頂上有一個(gè)半徑為4.5 m的“傘蓋”,“傘蓋”在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中帶動(dòng)下面的懸繩轉(zhuǎn)動(dòng),其示意圖如圖乙所示.“傘蓋”高O1O2=5.8 m,繩長(zhǎng)為5 m.小明挑選了一個(gè)懸掛在“傘蓋”邊緣的椅子坐下,他與座椅的總質(zhì)量為40 kg.小明和椅子的轉(zhuǎn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng).在某段時(shí)間內(nèi),“傘蓋”保持在水平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn),繩與豎直方向的夾角為37°.g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求座椅受到繩子的拉力大小; (2)求小明運(yùn)動(dòng)的線速度大小; (3)若小明隨身帶的玻璃球從座椅上不慎滑落,求玻璃球落地點(diǎn)與游藝機(jī)轉(zhuǎn)軸

10、(即圖中O1點(diǎn))的距離. 甲　　　　　　　　乙 圖Z9-12 14.如圖Z9-13所示,豎直平面內(nèi)的34圓弧形不光滑管道半徑R=0.8 m,A端與圓心O等高,AD為水平面,B點(diǎn)為管道的最高點(diǎn).一個(gè)小球質(zhì)量m=0.5 kg,直徑略小于管道內(nèi)徑,在A點(diǎn)正上方高h(yuǎn)=2.0 m處的P點(diǎn)由靜止釋放,自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入管道并通過(guò)B點(diǎn),過(guò)B點(diǎn)時(shí)小球的速度vB=4 m/s,小球最后落到AD面上的C點(diǎn)處.不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2.求: (1)小球過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度vA的大小; (2)小球過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)管壁的壓力; (3)落點(diǎn)C到A點(diǎn)的距離. 圖Z9-13 課時(shí)訓(xùn)練(九)

11、 1.A　[解析] 套腳跳跳球在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P、Q的角速度相等,根據(jù)v=rω可知,P點(diǎn)線速度較大,選項(xiàng)A正確. 2.B　 3.C　[解析] 每隔2 s“點(diǎn)”一下,一共均勻“點(diǎn)”上10個(gè)奶油,則在剛“點(diǎn)”完第10個(gè)后,再經(jīng)歷2 s,圓盤恰好轉(zhuǎn)動(dòng)一周,所以圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T=2×10 s=20 s,角速度ω=2πT=π10 rad/s,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)角速度和線速度的關(guān)系可知,蛋糕邊緣奶油的線速度v=ωr=π80 m/s,C正確;根據(jù)向心加速度公式知,蛋糕邊緣奶油的向心加速度約為a=ω2r=π2800 m/s2,D錯(cuò)誤. 4.B　[解析] 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),豎直方向上重力和靜摩擦力平衡,水平

12、方向的彈力提供向心力,且FN=mω2r,隨角速度增大而增大,選項(xiàng)B正確. 5.B　[解析] 如果汽車做圓周運(yùn)動(dòng),則速度最大時(shí)需要的向心力是最大靜摩擦力,即μmg=mv2r,如果在轉(zhuǎn)彎時(shí)速度大于v,則需要的向心力會(huì)超過(guò)最大靜摩擦力,此刻汽車就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)路徑可能為軌跡Ⅱ,選項(xiàng)B正確. 6.A　[解析] 旋轉(zhuǎn)飛椅在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,飛椅的轉(zhuǎn)動(dòng)周期一樣大,所以轉(zhuǎn)速一樣,角速度相等,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;根據(jù)v=rω可知游客的線速度不相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)F=mrω2可知,由于游客質(zhì)量關(guān)系不明確,所以無(wú)法比較各游客的向心力大小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 7.D　[解析] 物品所受的摩擦力提供向心力,指向圓心,

13、故A錯(cuò)誤;由摩擦力提供向心力可知,f=mω2r,由于物品的質(zhì)量大小不知道,所以無(wú)法比較摩擦力大小,故B錯(cuò)誤;繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物品角速度相同,故C錯(cuò)誤;由公式a=ω2r可知,越靠近圓心的物品加速度越小,故D正確. 8.C　[解析] 設(shè)人伸展后身體的長(zhǎng)度為l,其重心約在人體中點(diǎn),做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在最高點(diǎn)的最小速度為0,由動(dòng)能定理得mgl=12mv2,解得在最低點(diǎn)的速度v=2gl,由牛頓第二定律得F-mg=mv2l2,解得F=5mg=2500 N,選項(xiàng)C正確. 9.B　[解析] 衣物隨滾筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小為a=v2r,故加速度大小相等,但方向不同,故A錯(cuò)誤;圖丙中衣物在B

14、、D位置和圖丁中衣物在脫水筒各處均是由彈力提供向心力,豎直方向上摩擦力與重力大小相等、方向相反,與角速度大小無(wú)關(guān),故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;圖丁中筒壁對(duì)衣物彈力提供向心力,由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng),則向心力大小不變,但是方向時(shí)刻變化,即衣物對(duì)筒壁的壓力大小保持不變,但是方向變化,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 10.B　[解析] “水流星”在最高點(diǎn)的臨界速度v=gR=4 m/s,由此知繩的拉力恰為零,容器底部不受壓力,且水恰不流出,處于完全失重狀態(tài),但受到重力,故選項(xiàng)B正確. 11.B　[解析] 圖甲中,若過(guò)最高點(diǎn)只有重力提供向心力,則有mg=mv2R,速度為v=gR,若v

15、持力,故A錯(cuò)誤,B正確;圖乙中, 若過(guò)最高點(diǎn)只有重力提供向心力,則有mg=mv2R,速度為v=gR,此時(shí)座椅對(duì)人沒(méi)有作用力,若v>gR,則合力大于重力,人受到座椅施加的向下的壓力,故C、D錯(cuò)誤. 12.(1)12 m/s　(2)4 m/s2 [解析] (1)最大靜摩擦力提供向心力,即μmg=mv2R 解得v=μgR=12 m/s. (2)汽車從A到B過(guò)程中做勻減速運(yùn)動(dòng),有v2-vA2=2as 解得a=-4 m/s2. 13.(1)500 N　(2)7.5 m/s　 (3)8.8 m [解析] (1)對(duì)座椅受力分析,可知拉力T=mgcos37°=500 N (2)由牛頓第二定律得

16、mgtan 37°=mv2R0 其中R0=7.5 m 解得v=7.5 m/s (3)由幾何關(guān)系知,座椅離地高度h=1.8 m,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得 x=vt h=12gt2 解得x=4.5 m 由勾股定理得,玻璃球落地點(diǎn)與游藝機(jī)轉(zhuǎn)軸的距離為r=R02+x2=1.534 m≈8.8 m 14.(1)210 m/s　(2)5 N,方向豎直向上　(3)0.8 m [解析] (1)對(duì)小球,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得2gh=vA2 解得vA=210 m/s. (2)小球過(guò)B點(diǎn)時(shí),設(shè)管壁對(duì)其壓力為F,方向豎直向下,由向心力公式有F+mg=mvB2R 解得F=5 N,方向豎直向下 由牛頓第三定律可知,小球?qū)鼙诘膲毫? N,方向豎直向上. (3)小球從B到C的過(guò)程中,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得 x=vBt R=12gt2 故xAC=x-R=0.8 m. - 6 -