高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題16 圓周運(yùn)動(dòng)練含解析1

1、專題16 圓周運(yùn)動(dòng)（練）1一根長(zhǎng)為l的細(xì)線上端固定，另一端連接一小球，現(xiàn)設(shè)法使小球在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球運(yùn)動(dòng)的周期t與細(xì)線和豎直直線之間的夾角的關(guān)系是： （ ）a角越小，周期t越長(zhǎng) b角越小，周期t越短c周期t的長(zhǎng)短與角的大小無(wú)關(guān) d條件不足，無(wú)法確定【答案】a【名師點(diǎn)睛】本題是圓錐擺問(wèn)題，關(guān)鍵是通過(guò)分析受力情況確定向心力的來(lái)源要注意小球圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不等于繩長(zhǎng)2（多選）如圖所示，半徑為r，內(nèi)徑很小的光滑半圓細(xì)管豎直放置，一質(zhì)量為m的小球a以某一速度從下端管口進(jìn)入，并以速度通過(guò)最高點(diǎn)c時(shí)與管壁之間的彈力大小為0.6mg，另一質(zhì)量也為m的小球b以某一速度從下端管口進(jìn)入，并以速度通過(guò)最高點(diǎn)

2、c時(shí)與管壁之間的彈力大小為0.3mg，且，。當(dāng)a、b兩球落地時(shí)，落地點(diǎn)與下端管口之間的水平距離之比可能為： （ ）a、 b、 c、 d、【答案】ab【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式及平拋運(yùn)動(dòng)基本公式的直接應(yīng)用，關(guān)鍵判斷出兩種情況下軌道對(duì)小球的彈力方向，分析時(shí)抓住平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等。3（多選）如圖所示，質(zhì)量為m=1kg的薄壁細(xì)圓管豎直放置在固定的底座上，圓管內(nèi)部光滑，圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多。已知圓的半徑r=0.4m，一質(zhì)量m=0.5kg的小球，在管內(nèi)最低點(diǎn)a的速度大小為m/s，g取10m/s2，則以下說(shuō)法正確的是： （ ）a.小球恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng) b.小球沿圓軌道上升的最大高度為

3、0.4mc.圓管對(duì)底座的最大壓力為15n d.圓管對(duì)底座的最大壓力等于25n【答案】bd【解析】小球在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，管壁對(duì)小球的作用力垂直于速度方向，不做功，只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理可得，解得：，而小球要做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，需要上升的高度為0.8m，故不能上升到最高點(diǎn)，a錯(cuò)誤b正確；在最低點(diǎn)時(shí)，速度最大，球?qū)A管的壓力最大，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得：，即球?qū)A管的壓力為15n，則圓管對(duì)地的最大壓力為，c錯(cuò)誤d正確?！久麕燑c(diǎn)睛】小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出小球沿圓軌道上升的最大高度，判斷能不能上升到最高點(diǎn)，在最低點(diǎn)時(shí)，球?qū)A管的壓力最大，此時(shí)圓管對(duì)地的壓力最大

4、，根據(jù)向心力公式和平衡條件列式求解。4（多選）如圖所示，內(nèi)部光滑的半球形容器固定放置，兩個(gè)完全相同的小氣a、b分別沿容器內(nèi)部，在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是： （ ）a、a的內(nèi)壁的壓力小于b對(duì)內(nèi)壁的壓力b、a的周期小于b的周期c、a的角速度小于b的角速度d、a的向心加速度大小大于b的向心加速度大小【答案】bd【名師點(diǎn)睛】分析受力情況，確定小球向心力的來(lái)源，以任意一球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)牛頓第二定律得出角速度、周期、向心加速度和小球所受支持力的表達(dá)式，再比較其大小。5如圖所示，m是水平放置的半徑足夠大的圓盤，繞過(guò)其圓心的豎直軸oo勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定經(jīng)過(guò)圓心d點(diǎn)且水平向右為礴由正方向。在

5、d點(diǎn)正上方距盤面高為h=1.25m處有一個(gè)可間斷滴水的容器，從t=0時(shí)刻開始容器沿水平軌道向x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。已知t=0時(shí)刻滴下第一滴水，以后每當(dāng)前一滴水剛好落到盤面時(shí)再滴下一滴水。則：(取g=l0m/s2)(1)每一滴水離開容器后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間滴落到盤面上？(2)要使每一滴水在盤面上的落點(diǎn)都位于同一直線上，圓盤的角速度應(yīng)為多大？(3)當(dāng)圓盤的角速度為2rad/s時(shí)，第二滴水與第三滴水在盤面上落點(diǎn)間的距離2m，求容器的加速度a為多少？【答案】（1）t=0.5s；（2）=2k，其中k=1，2，3，；（3）a=1.45m/s2【解析】（1）水滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，有，解得

6、t=0.5s（3）第二滴水離開o點(diǎn)的距離為第三滴水離開o點(diǎn)的距離為又=t=6.28×0.5=即第二滴水和第三滴水分別滴落在圓盤上x軸方向及負(fù)x軸的方向上，所以：解得：a=1.45m/s2；【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了勻速圓周運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)。屬于難度較大的題目。本題涉及到運(yùn)動(dòng)的合成與分解，圓周運(yùn)動(dòng)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律，特別注意水滴離開容器后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，注意兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性，圓周運(yùn)動(dòng)的周期性。1將一物體沿與水平面角的方向以速度v0拋出，重力加速度為g，如圖所示。在其軌跡最高點(diǎn)p處附近的一小段曲線可近似為一段圓弧，則該圓弧

7、所在的圓的半徑是： （ ）ab c d【答案】c【名師點(diǎn)睛】曲率半徑，一個(gè)新的概念，平時(shí)不熟悉，但根據(jù)題目的介紹可知，求曲率半徑也就是求在該點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，讀懂題目的真正意圖，本題就可以解出了2（多選）如圖所示，小木塊a、b和c (可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a、b兩個(gè)質(zhì)量均為m， c的質(zhì)量為m/2，a與轉(zhuǎn)軸oo的距離為l，b、c與轉(zhuǎn)軸oo的距離為2l且均處于水平圓盤的邊緣.木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g，若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是： （ ）ab、c所受的摩擦力始終相等，故同時(shí)從水平圓盤上滑落b當(dāng)a、b和c均未相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)，a

8、、c所受摩擦力的大小相等cb和c均未相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)，它們的線速度相同db開始相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速是【答案】bd【解析】物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于物體與轉(zhuǎn)盤之間的靜摩擦力，根據(jù)可知，b所受的摩擦力大于c，a、c所受摩擦力的大小相等，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，b正確；根據(jù)v=r可知，b和c均未相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)，它們的線速度大小相同，方向不同，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；b開始相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)滿足：，解得n=，故選項(xiàng)d正確；故選d. 【名師點(diǎn)睛】此題考查了牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中的應(yīng)用問(wèn)題；要知道物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由靜摩擦力來(lái)提供的，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，不足于提供向心力了，物體就要產(chǎn)生滑動(dòng)；此題意在考查學(xué)生基本規(guī)律的運(yùn)用

9、能力.3（多選）如圖所示，兩物塊a、b套在水平粗糙的cd桿上，并用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，整個(gè)裝置能繞過(guò)cd中點(diǎn)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知兩物塊質(zhì)量相等，桿cd對(duì)物塊a、b的最大靜摩擦力大小相等，開始時(shí)繩子處于自然長(zhǎng)度（繩子恰好伸直但無(wú)彈力），物塊b到軸的距離為物塊a到軸距離的兩倍，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)速逐漸慢慢增大，在從繩子處于自然長(zhǎng)度到兩物塊a、b即將滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是： （ ）a、a受到的靜摩擦力一直增大b、b受到的靜摩擦力先增大后保持不變c、a受到的靜摩擦力是先增大后減小再增大d、b受到的合外力先增大后保持不變【答案】bc【名師點(diǎn)睛】在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，兩物體都需要向心力來(lái)維持，一開始

10、是靜摩擦力作為向心力，當(dāng)摩擦力不足以做向心力時(shí)，繩子的拉力就會(huì)來(lái)做補(bǔ)充，速度再快，當(dāng)這2個(gè)力的合力都不足以做向心力時(shí)，物體將會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，根據(jù)向心力公式進(jìn)行討論即可求解。4（多選）如圖所示，水平桿固定在豎直桿上，兩者互相垂直，水平桿上0、a兩點(diǎn)連接有兩輕繩，兩繩的另一端都系在質(zhì)量為m的小球上，oa=ob=ab，現(xiàn)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)豎直桿，使水平桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三角形oab始終在豎直平面內(nèi)，若轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程oa、ab兩繩始終處于拉直狀態(tài)，則下列說(shuō)法正確的是（ ）aob繩的拉力范圍為0bob繩的拉力范圍為，cab繩的拉力范圍為0dab繩的拉力范圍為0【答案】bc【名師點(diǎn)睛】本題考查圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，

11、意在考查學(xué)生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題，難度中等轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為零時(shí)，ob繩的拉力最小，ab繩的拉力最大，當(dāng)ab繩的拉力剛好為零時(shí)，ob繩的拉力最大，根據(jù)共點(diǎn)力平衡和牛頓第二定律進(jìn)行求解5如圖所示，豎直平面內(nèi)的圓弧形光滑軌道半徑為r，a端與圓心o等高，ad為與水平方向成45°角的斜面b端在o的正上方一個(gè)小球在a點(diǎn)正上方由靜止開始釋放，自由下落至a點(diǎn)后進(jìn)入圓形軌道并恰能到達(dá)b點(diǎn)，求：（1）釋放點(diǎn)距a點(diǎn)的豎直高度；（2）小球落到斜面上c點(diǎn)時(shí)的速度大小【答案】（1）釋放點(diǎn)距a點(diǎn)的豎直高度是1.5r (2)小球落到斜面上c點(diǎn)時(shí)的速度大小為【名師點(diǎn)睛】（1）小球恰能到達(dá)b點(diǎn)，說(shuō)明此時(shí)

12、恰好是物體的重力作為向心力，由向心力的公式可以求得在b點(diǎn)的速度大?。粡拈_始下落到b的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，從而可以求得小球釋放時(shí)距a點(diǎn)的豎直高度（2）離開b點(diǎn)后小球做平拋運(yùn)動(dòng)，落點(diǎn)仍在斜面上，根據(jù)水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)，有，求得豎直分速度，再利用速度的合成求得小球落到斜面上時(shí)的速度1【2016·上海卷】風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測(cè)器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪圓盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤上的凸輪經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)光被擋住。已知風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。若某段時(shí)間內(nèi)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖（b）所示，

13、則該時(shí)間段內(nèi)風(fēng)輪葉片： （ ）a轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為b轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為c轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為d轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為【答案】b【方法技巧】先通過(guò)圖示判斷圓盤凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，再通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系計(jì)算葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速率。2【2016·全國(guó)新課標(biāo)卷】如圖，在豎直平面內(nèi)有由圓弧ab和圓弧bc組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)b平滑連接。ab弧的半徑為r，bc弧的半徑為。一小球在a點(diǎn)正上方與a相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)a點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)。（1）求小球在b、a兩點(diǎn)的動(dòng)能之比；（2）通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)。【答案】（1） （2）小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)【

14、解析】（1）設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在a點(diǎn)的動(dòng)能為，由機(jī)械能守恒可得設(shè)小球在b點(diǎn)的動(dòng)能為，同理有由聯(lián)立可得根據(jù)可知，小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)?！痉椒记伞糠治銮宄∏虻倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程，把握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)臨界速度的求法：重力等于向心力，同時(shí)要熟練運(yùn)用機(jī)械能守恒定律。3【2015·海南·4】如圖，一半徑為r的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端登高。質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)p由靜止開始滑下，滑到最低點(diǎn)q時(shí)，對(duì)軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g，質(zhì)點(diǎn)自p滑到q的過(guò)程中，克服摩擦力所做的功為： （ ）a b c d【答案】c【解析】在q點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)受到豎直向下的重力，和豎直向上的支持力，兩

15、力的合力充當(dāng)向心力，所以有，聯(lián)立解得，下落過(guò)程中重力做正功，摩擦力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可得，解得，所以克服摩擦力做功，c正確?！久麕燑c(diǎn)睛】在解決圓周運(yùn)動(dòng)的向心力問(wèn)題時(shí)，一定要明確向心力的來(lái)源，在運(yùn)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題時(shí)，需要注意過(guò)程中有哪些力做功，做什么功。4【2014·安徽卷】如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止，物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），盤面與水平面間的夾角為30°，g取10m/s2。則的最大值是： （ ）arad/s brad/s c1.0rad/s d0.5rad/s 【答案】c【解析】隨著角速度的增大，小物體最先相對(duì)于圓盤發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的位置為轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)對(duì)小物體有，解得，此即為小物體在最低位置發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界角速度，故選c?！痉椒记伞縿蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，合外力提供向心力，重點(diǎn)是找到向心力的來(lái)源，分析出發(fā)生滑動(dòng)的臨界狀態(tài)。5【2014·全國(guó)卷】（多選）圖，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b（可視為