物理圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)典習(xí)題含詳細(xì)答案

1、領(lǐng)航教育 1 圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)題 1. 在觀看雙人花樣滑冰表演時(shí)，觀眾有時(shí)會(huì)看到女運(yùn)動(dòng)員被男運(yùn)動(dòng)員拉著離開冰面在空中做水平方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知通過目測(cè)估計(jì)拉住女運(yùn)動(dòng)員的男運(yùn)動(dòng)員的手臂和水平冰面的夾角約為45°，重力加速度為g10 m/s2，若已知女運(yùn)動(dòng)員的體重為35 kg，據(jù)此可估算該女運(yùn)動(dòng)員( ) A受到的拉力約為 3502 N B受到的拉力約為 350 N C向心加速度約為 10 m/s2 D向心加速度約為102 m/s2 圖4211 2.中央電視臺(tái)今日說法欄目最近報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故 家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻

2、在自家門口的場(chǎng)面，第八次有輛卡車沖進(jìn)李先生家，造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖4212所示交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認(rèn)為正確的是( ) A由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng) B由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng) C公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)(東)高外(西)低 D公路在設(shè)計(jì)上可能外(西)高內(nèi)(東)低 圖4212 3. (2010·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖4213所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)

3、，要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無作用力，則( ) A該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定小于 2Rg B該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定等于2Rg C盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能小于2mg D盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能大于2mg 圖4213 4.圖示所示, 為某一皮帶傳動(dòng)裝置主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2.已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑下列說法正確的是( ) A從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為r1r 2n D從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為r2r1n 領(lǐng)航教育 2 5.質(zhì)量為m的石塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的

4、過程中，如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變，如圖4217所示，那么( ) A因?yàn)樗俾什蛔?，所以石塊的加速度為零 B石塊下滑過程中受的合外力越來越大 C石塊下滑過程中受的摩擦力大小不變 D石塊下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心 圖4217 6. 2008年4月 28日凌晨，山東境內(nèi)發(fā)生兩列列車相撞事故，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失引發(fā)事故的主要原因是其中一列列車轉(zhuǎn)彎時(shí)超速行駛?cè)鐖D4218所示，是一種新型高速列車，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時(shí)，車廂會(huì)自動(dòng)傾斜，提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力；假設(shè)這種新型列車以360 km/h的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，彎道半徑為1.5 km，則質(zhì)量為75 kg的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所

5、受到的合外力為( ) A500 N B1 000 N C5002 N D0 圖4218 7.如圖4219甲所示，一根細(xì)線上端固定在S點(diǎn)，下端連一小鐵球A，讓小鐵球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此裝置構(gòu)成一圓錐擺(不計(jì)空氣阻力)下列說法中正確的是( ) A小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力、繩子的拉力和向心力作用 B小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度一定大于 gl(l為擺長(zhǎng)) C另有一個(gè)圓錐擺，擺長(zhǎng)更大一點(diǎn)，兩者懸點(diǎn)相同，如圖4219乙所示，如果改變兩小球的角速度，使兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則B球的角速度大于A球的角速度 D如果兩個(gè)小球的質(zhì)量相等，則在圖乙中兩條細(xì)線受到的拉力相等 圖4219 8

6、汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲車在乙車的外側(cè)兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙以下說法正確的是( ) AFf甲小于Ff乙 BFf甲等于Ff乙 CFf甲大于Ff乙 DFf甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān) 9. 在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低如圖4220所示，在某路段汽車向左拐彎，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)可看作是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路領(lǐng)航教育 3 基的水平寬度為d，路面的寬度為L(zhǎng).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( ) A. gRhL

7、 B. gRhd C. gRLh D. gRd h 圖4220 10. 如圖4224所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊隨圓錐筒一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法正確的是( ) A 小物塊所受合外力指向O點(diǎn) B當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度2 gHR時(shí)，小物塊不受摩擦力作用 C當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度> 2gH R時(shí)，小物塊受摩擦力沿AO方向 D當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度< 2gHR時(shí)，小物塊受摩擦力沿AO方向 圖4224 11. 如圖4225所示，一水平光滑、距地面高為h、邊長(zhǎng)為a的正方形MNPQ桌面上，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕繩

8、連接質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩小球，兩小球在繩子拉力的作用下，繞繩子上的某點(diǎn)O以不同的線速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心O與桌面中心重合，已知mA0.5 kg，L1.2 m，LAO0.8 m，a2.1 m，h1.25 m，A球的速度大小vA0.4 m/s，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)繩子上的拉力F以及B球的質(zhì)量mB； (2)若當(dāng)繩子與 MN平行時(shí)突然斷開，則經(jīng)過1.5 s兩球的水平距離；（與地面撞擊后。前進(jìn)方向的速度不變） (3)兩小球落至地面時(shí)，落點(diǎn)間的距離 領(lǐng)航教育 4 圖4225 12 圖4226 如圖4226所示，小球從光滑的圓弧軌道下滑至水平軌道末端時(shí)，光電裝置被觸動(dòng)，控制

9、電路會(huì)使轉(zhuǎn)筒立刻以某一角速度勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來轉(zhuǎn)筒的底面半徑為R，已知軌道末端與轉(zhuǎn)筒上部相平，與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸距離為L(zhǎng)，且與轉(zhuǎn)筒側(cè)壁上的小孔的高度差為h；開始時(shí)轉(zhuǎn)筒靜止，且小孔正對(duì)著軌道方向現(xiàn)讓一小球從圓弧軌道上的某處無初速滑下，若正好能鉆入轉(zhuǎn)筒的小孔(小孔比小球略大，小球視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g)，求： (1)小球從圓弧軌道上釋放時(shí)的高度為H； (2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度. 13、如圖所示，放置在水平地面上的支架質(zhì)量為M，支架頂端用細(xì)線拴著的擺球質(zhì)量為m，現(xiàn)將擺球拉至水平位置，而后釋放，擺球運(yùn)動(dòng)過程中，支架始終不動(dòng)，以下說法正確的是( ) A.在釋放前的瞬間，支架對(duì)地面的壓力為(mM)g

10、 B.在釋放前的瞬間，支架對(duì)地面的壓力為Mg C.擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，支架對(duì)地面的壓力為(mM)g D.擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，支架對(duì)地面的壓力為(3mM)g 14、【2011·濟(jì)南模擬】如圖所示，半徑為R0.8 m的四分之一圓弧形光滑軌道豎直放置，圓弧最低點(diǎn)B與長(zhǎng)為L(zhǎng)1 m的水平桌面相切于B點(diǎn)，BC離地面高為h0.45 m，質(zhì)量為m1.0 kg的小滑塊從圓弧頂點(diǎn)D由靜止釋放，已知滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.6，取g10 m/s2.求： (1)小滑塊剛到達(dá)圓弧面的B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧的壓力大?。?(2)小滑塊落地點(diǎn)與C點(diǎn)的水平距離 . 15. 一小球用輕繩懸掛在某固定點(diǎn)，現(xiàn)將輕繩水平拉直，然后由

11、靜止釋放小球，則小球由靜止開始運(yùn)動(dòng)至 A. B. C. D. 16.如圖1-5-3 所示，兩半徑不同而內(nèi)壁光滑的半圓軌道固定于地面，一個(gè)小球分別從與球心在同一領(lǐng)航教育 5 水平高度的A、 B 圖 1-5-3 A. B. C. D. 17.如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半 球形碗邊向碗底滑動(dòng)，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若物塊滑到最低點(diǎn) 時(shí)受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ( ) 圖1 A.Ff mg B.Ffmgmv2 R C.Ffmgmv2 R D.Ffmv2 R 18如圖2所示，天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B，系A(chǔ)的吊 繩較短，系B的吊繩較長(zhǎng)若天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止，

12、則兩吊繩 所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系為 ( ) AFA>FB BFA<FB 圖2 CFAFBmg DFAFB>mg 領(lǐng)航教育 6 圓周運(yùn)動(dòng)參考答案 1. 解析：本題考查了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析以女運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，受力分析如圖根據(jù)題意有Gmg350 N；則由圖易得女運(yùn)動(dòng)員受到的拉力約為 3502 N，A正確；向心加速度約為10 m/s2，C正確 答案：AC 2解析：由題圖可知發(fā)生事故時(shí)，卡車在做圓周運(yùn)動(dòng)，從圖可以看出卡車沖入民宅時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果外側(cè)高，卡車所受重力和支持力提供向心力，則卡車不會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)發(fā)生事故，故選項(xiàng)C正確答案：AC

13、 3解析：要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無作用力，則有mgmv2 R，解得該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度v gR，該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2R v 2Rg.選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，盒子與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，由Fmg mv2R，解得F2mg，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤 答案：B 4解析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng)因?yàn)橹鲃?dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由于通過皮帶傳動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的速度相等，所以由2nr12n2r2 n為頻率，2n為角速度，得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n2 nr1r2，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤 答案：BC

14、 5解析：由于石塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，只存在向心加速度，大小不變，方向始終指向球心，D對(duì)，A錯(cuò)由F合F向ma向知合外力大小不變，B錯(cuò)，又因石塊在運(yùn)動(dòng)方向(切線方向)上合力為零，才能保證速率不變，在該方向重力的分力不斷減小，所以摩擦力不斷減小，C錯(cuò)答案：D 6解析：360 km/h100 m/s，乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受的合外力提供向心力F mv2r75×1002 1.5×103 N500 N. 答案：A 7 解析：如下圖所示，小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到重力和繩子的拉力，而向心力 是由重力和拉力的合力提供，故A項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式可得：mgtan ml2sin

15、， 即g/lcos .當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定大于零，即cos 一定小于 1，因此，當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)角速度一定大于g/l，故B項(xiàng)正確設(shè)點(diǎn)S到點(diǎn)O的距離為h，則mgtan mh2tan ， 即g/h，若兩圓錐擺的懸點(diǎn)相同，且兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的角速度大小一定相等，即C項(xiàng)錯(cuò)誤如右上圖所示，細(xì)線受到的拉力大小為FT mgcos ，當(dāng)兩個(gè)小球的質(zhì)量相等時(shí)，由于AB，即cos Acos B，所示A球受到的拉力小于B球受到的拉力，進(jìn)而可以判斷兩條細(xì)線受到的拉力大小不相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：B 8解析：本題重點(diǎn)考查的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的知識(shí)根據(jù)題中的條件可知，兩車在

16、水平面做勻領(lǐng)航教育 7 速圓周運(yùn)動(dòng)，則地面對(duì)車的摩擦力來提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則F向f，又有向心力的表達(dá)式F向mv2 r，因?yàn)閮绍嚨馁|(zhì)量相同，兩車運(yùn)行的速率相同，因此軌道半徑大的車的向心力小，即摩擦力小，A正確 答案：A 9解析：考查向心力公式汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向mgtan ，根據(jù)牛頓第二定律： F向mv2 R，tan hd，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速v gRhd，B對(duì)答案：B 10解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受合外力提供向心力，指向物體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，A項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)小物塊在A點(diǎn)隨圓錐筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)

17、，小物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力和支持力的作用，它們的合力提供向心力，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，有：mgtan m2·R2，由幾何關(guān)系得：tan HR，聯(lián)立以上各式解得 2gHR，B項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變大時(shí)，小物塊所需向心力增大，故摩擦力沿AO方向，其水平方向分力提供部分向心力，C項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變小時(shí)，小物塊所需向心力減小，故摩擦力沿OA方向，抵消部分支持力的水平分力，D項(xiàng)錯(cuò)答案：BC 11解析：(1)FmA v2ALOA 0.5×0.420.8 N0.1 N，由FmA2LOAmB2LOB得mBm ALOALOB1 kg. (2)x(vAvB)t10.6×1.5 m 0.9

18、 m，水平距離為sx2 L20.921.22 m1.5 m. (3)t2 2hg 2×1.2510 s0.5 s，x(vAvB)t2a0.6×0.5 m2.1 m2.4 m 距離為sx2 L22.421.22 m 655 m.答案：(1)1 kg (2)1.5 m (3)655 m 12解析：(1)設(shè)小球離開軌道進(jìn)入小孔的時(shí)間為t，則由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h12gt2， LRv0t 小球在軌道上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，故有mgH12mv20 聯(lián)立解得：t 2hg，H( LR)24h. (2)在小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，圓筒必須恰好轉(zhuǎn)整數(shù)轉(zhuǎn)，小球才能鉆進(jìn)小孔， 即t2n(n1,2,3)所以 n 2gh(n1,2,3) 答案：(1)( LR)24h (2) n 2gh(n1,2,3) 13.【答案】選B、D. 14.【解析】 (1)滑塊由D到B過程中：mgR12mv2B 在B點(diǎn)F mgmv2BR 解得vB4 m/s，F(xiàn)30 N 由牛頓第三