《2020届高考物理二轮复习疯狂专练6圆周运动规律的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理二轮复习疯狂专练6圆周运动规律的应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、圆周运动规律的应用圆周运动规律的应用 1 向心力 向心加速度的理解 2 竖直平面内圆周运动的问题分析 3 斜面 悬绳弹力的水平分力提供向 心力的实例分析问题 4 离心现象等 1 如图所示 运动员以速度v在倾角为 的倾斜赛道上做匀速圆周运动 已知运动员及自行车的总质量为 m 做圆周运动的半径为r 重力加速度为g 将运动员和自行车看作一个整体 则 A 受重力 支持力 摩擦力 向心力作用 B 受到的合力大小为F m v2 r C 若运动员加速 则一定沿倾斜赛道上滑 D 若运动员减速 则一定沿倾斜赛道下滑 2 如图所示 在粗糙水平面上静止放有一个半圆球 将一个很小的物块放在粗糙程度处处相同的球面上 用
2、 始终沿球面的力F拉着小物块从A点沿球面匀速率运动到最高点B 半圆球始终静止 对于该过程下列说法 正确的是 A 小物块所受合力始终为 0 B 半圆球对小物块的支持力一直增大 摩擦力也一直增大 C F大小一直不变 D 半圆球对地面的摩擦力始终向右 3 在离心浇铸装置中 电动机带动两个支承轮同向转动 管状模型放在这两个轮上靠摩擦转动 如图所示 铁水注入之后 由于离心作用 铁水紧紧靠在模型的内壁上 从而可得到密实的铸件 浇铸时转速不能过低 否则 铁水会脱离模型内壁 产生次品 已知管状模型内壁半径R 支承轮的半径为r 则支承轮转动的最小 角速度 为 A B gR r g R C D 2g R2 gR
3、r 4 多选 如图所示为用绞车拖物块的示意图 拴接物块的细线被缠绕在轮轴上 轮轴逆时针转动从而拖动物 块 已知轮轴的半径R 0 5 m 细线始终保持水平 被拖动物块质量m 1 kg 与地面间的动摩擦因数 0 5 轮轴的角速度随时间变化的关系是 kt k 2 rad s2 g取 10 m s2 以下判断正确的是 A 物块做匀速运动 B 细线对物块的拉力是 5 N C 细线对物块的拉力是 6 N D 物块做匀加速直线运动 加速度大小是 1 m s2 5 多选 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 重力加速度为g 则座舱 A 运动周期为
4、2 R B 线速度的大小为 R 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m 2R 6 多选 如图所示 放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R 质量为m的带孔小球穿于环上 同时有一长 为R的细绳一端系于球上 另一端系于圆环最低点 绳能承受的最大拉力为 2mg 重力加速度的大小为g 当 圆环以角速度 绕竖直直径转动时 下列说法中正确的是 A 圆环角速度 小于时 小球受到 2 个力的作用 g R B 圆环角速度 等于时 细绳恰好伸直 2g R C 圆环角速度 等于 2时 细绳将断裂 g R D 圆环角速度 大于时 小球受到 2 个力的作用 6g R 7 如图所示 一根细线下端拴一个
5、金属小球A 细线的上端固定在金属块B上 B放在带小孔的水平桌面上 小球A在某一水平面内做匀速圆周运动 现使小球A改到一个更低一些的水平面上做匀速圆周运动 图上未画 出 金属块B在桌面上始终保持静止 则后一种情况与原来相比较 下面的判断中正确的是 A 金属块B受到桌面的静摩擦力变大 B 金属块B受到桌面的支持力变小 C 细线的张力变大 D 小球A运动的角速度减小 8 如图所示 质点a b在同一平面内绕质点c沿逆时针方向做匀速圆周运动 它们的周期之比 Ta Tb 1 k k 1 为正整数 从图示位置开始 在b运动一周的过程中 A a b距离最近的次数为k次 B a b距离最近的次数为k 1 次 C
6、 a b c共线的次数为 2k次 D a b c共线的次数为 2k 2 次 9 多选 如图所示 光滑轨道ABCD是大型游乐设施过山车轨道的简化模型 最低点B处的入 出口靠近但 相互错开 C是半径为R的圆形轨道的最高点 BD部分水平 末端D点与右端足够长的水平传送带无缝连接 传送带以恒定速度v逆时针转动 现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放 A离水 平轨道BD高度差为h 滑块能通过C点后再经D点滑上传送带 设滑块与传送带之间动摩擦因数为 则 A 固定位置A到B点的竖直高度可能为 2R B 滑块在传送带上向右运动的最大距离 h x C 滑块一定能重新回到出发点A处 D A离水
7、平轨道BD高度差为h越大 滑块与传送带摩擦产生的热量越多 10 多选 如图所示 水平转台上的小物体A B通过轻弹簧连接 并随转台一起匀速转动 A B的质量分 别为m 2m 离转台中心的距离分别为 1 5r r 已知弹簧的原长为 1 5r 劲度系数为k A B与转台的动 摩擦因数都为 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 且有kr 2 mg 则以下说法中正确的是 A 当B受到的摩擦力为 0 时 转台转动的角速度为 k m B 当A受到的摩擦力为 0 时 转台转动的角速度为 2k 3m C 当B刚好要滑动时 转台转动的角速度为 k 2m g 2r D 当A刚好要滑动时 转台转动的角速度为 2k 3m 2
8、g 3r 11 汽车试车场中有一个检测汽车在极限状态下的车速的试车道 试车道呈锥面 漏斗状 侧面图如图所示 测试的汽车质量m 1 t 车道转弯半径r 150 m 路面倾斜角 45 路面与车胎的动摩擦因数 0 25 设路面与车胎的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 g 10 m s2 求 1 若汽车恰好不受路面摩擦力 则其速度应为多大 2 汽车在该车道上所能允许的最小车速 12 如图甲所示 竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成 AB和BCD相切于B点 OB与 OC夹角为 37 CD连线是圆轨道竖直方向的直径 C D为圆轨道的最低点和最高点 可视为质点的小滑块 从轨道AB上高H处的某点由
9、静止滑下 用力传感器测出滑块经过圆轨道最低点C时对轨道的压力为F 并得 到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象 该图线截距为 2 N 且过 0 5 m 4N 点 取g 10 m s2 1 求滑块的质量和圆轨道的半径 2 若要求滑块不脱离圆轨道 则静止滑下的高度为多少 3 是否存在某个H值 使得滑块经过最高点D飞出后落在圆心等高处的轨道上 若存在 请求出H值 若不 存在 请说明理由 答案 1 答案答案 B 解析解析 将运动员和自行车看作一个整体 受到重力 支持力 摩擦力作用 向心力是按照力的作用效果命 名的力 不是物体受到的力 故 A 错误 运动员骑自行车在倾斜赛道上做匀速圆周运动 合力指向圆心
10、 提 供匀速圆周运动需要的向心力 所以F m 故 B 正确 若运动员加速 由向上运动的趋势 但不一定沿斜 v2 r 面上滑 故 C 错误 若运动员减速 有沿斜面向下运动的趋势 但不一定沿斜面下滑 故 D 错误 2 答案答案 B 解析解析 小物块做匀速圆周运动 所以所受合外力不为 0 故 A 错误 假设小物块与圆心连线与水平方向的 夹角为 当小物块沿圆弧上滑时 根据牛顿第二定律则有 mgsin FN m 由于f FN 可知 v2 r 增大 支持力增大 则滑动摩擦力也增大 故 B 正确 根据题意则有 F mgcos FN mgcos mgsin m 对 cos sin 分析可知 从 0 增大到 9
11、0 F先增大后减小 故 C 错误 v2 r 对半圆球进行受力分析可知半圆球所受摩擦力向右 所以半圆球对地面的摩擦力始终向左 故 D 错误 3 答案答案 A 解析解析 经过最高点的铁水要紧压模型内壁 临界情况是重力恰好提供向心力 根据牛顿第二定律 有 mg m 2R 又有 r R 解得 故 A 正确 gR r 4 答案答案 CD 解析解析 由题意知 物块的速度为 v R 2t 0 5 1t 又v at 故可得 a 1 m s2 所以物块做匀 加速直线运动 加速度大小是 1 m s2 故 A 错误 D 正确 由牛顿第二定律可得 物块所受合外力为 F ma 1 N F T f 地面摩擦阻力为 f m
12、g 0 5 1 10 N 5 N 故可得物块受细线拉力为 T f F 5 N 1 N 6 N 故 B 错误 C 正确 5 答案答案 BD 解析解析 由于座舱做匀速圆周运动 由公式 解得 T 故 A 错误 由圆周运动的线速度与角 2 T 2 速度的关系可知 v R 故 B 正确 由于座舱做匀速圆周运动 所以座舱受到摩天轮的作用力是变力 不 可能始终为mg 故 C 错误 由匀速圆周运动的合力提供向心力可得 F合 m 2R 故 D 正确 6 答案答案 ABD 解析解析 设角速度 在 0 1范围时绳处于松弛状态 球受到重力与环的弹力两个力的作用 弹力与竖直 方向夹角为 则有 mgtan mRsin 2
13、 即为 当绳恰好伸直时有 60 对 cos g R 应 故 A B 正确 设在 1 2时绳中有张力且小于 2mg 此时有 FNcos 60 1 2g R mg FTcos 60 FNsin 60 FTsin 60 m 2Rsin 60 当FT取最大值 2mg时代入可得 即 2 6g R 当时绳将断裂 小球又只受到重力 环的弹力两个力的作用 故 C 错误 D 正确 6g R 7 答案答案 D 解析解析 设A B质量分别为m M A做匀速圆周运动的向心加速度为a 细线与竖直方向的夹角为 对B 研究 B受到的摩擦力f Tsin 对A 有Tsin ma Tcos mg 解得a gtan 变小 a减 小
14、 则静摩擦力变小 故 A 错误 以整体为研究对象知 B受到桌面的支持力大小不变 应等于 M m g 故 B 错误 细线的拉力T 变小 T变小 故 C 错误 设细线长为l 则a gtan 2lsin mg cos 变小 变小 故 D 正确 g lcos 8 答案答案 D 解析解析 设每隔时间T a b相距最近 则 a b T 2 所以T 故b 2 a b 2 2 Ta 2 Tb TaTb Tb Ta 运动一周的过程中 a b相距最近的次数为 n k 1 即a b距离最近的次数为 Tb T Tb Ta Ta kTa Ta Ta k 1 次 故 A B 均错误 设每隔时间t a b c共线一次 则
15、a b t 所以t a b 故b运动一周的过程中 a b c共线的次数为 n 2 Ta 2 Tb TaTb 2 Tb Ta Tb t 2 Tb Ta Ta 2k 2 故 C 错误 D 正确 2kTa 2Ta Ta 9 答案答案 BD 解析解析 若滑块恰能通过C点时AB的高度最低 有 由A到C根据动能定理知 2 C v mgm R 2 1 2 ACC mghmv 联立解得 则AB最低高度为 A 错误 设滑块在传送带上滑行的最远距离为x 则 1 2 AC hR 1 22 5 2 RRR 有动能定理有mgh mgx 0 解得 摩擦力做功转化为热量 所以该等式也可以写作mgh Q 0 即 h x Q
16、mgh 所以A离水平轨道BD高度差为 h 越大 滑块与传送带摩擦产生的热量越多 B D 正确 若滑块从 传送带最右端回到D点速度时速度大小不变即与滑上传送带时的速度大小相等时 则滑块可重新回到出发点 A点 若小于这个速度 则不能回到A点 C 错误 10 答案答案 BD 解析解析 当B受到的摩擦力为 0 时 由弹簧弹力提供向心力 则有k 1 5r r 1 5r 2m 2r 解得 故 A 错误 当A受到的摩擦力为 0 时 由弹簧弹力提供向心力 则有k 1 5r r 1 5r k 2m m 2 1 5r 解得 故 B 正确 假设B先滑动 则当B刚好要滑动时 摩擦力达到最大静摩擦 2k 3m 力 弹簧弹力与静摩擦力的合力提供向心力 则有 k 1 5r r 1 5r 2mg 2m 2r 解得 故 C 错误 假设A先滑动 则当A刚好要滑动时 摩擦力达到最大静摩擦力 弹簧弹力与静摩擦 k 2m g r 力的合力提供向心力 则有k 1 5r r 1 5r mg m 2 1 5r 解得 即 2k 3m 2 g 3r k 2m g r A B同时开始滑动 故 D 正确 11 解析解析 1 汽车恰好不受路面
