高三物理圓周運動專題復習試題試卷及參考答案

圓周運動專題復習(附參考答案)考點一．圓周運動中的運動學分析1．如圖所示為一皮帶傳動裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點，左側是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在轉(zhuǎn)動過程中，皮帶不打滑，則()A．a(chǎn)點與b點的線速度大小相等B．a(chǎn)點與b點的角速度大小相等C．a(chǎn)點與c點的線速度大小相等D．a(chǎn)點與d點的向心加速度大小相等2．如圖所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)動軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動時，由于摩擦作用，B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來．a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個點，則a、b、c三點在運動過程中的()A．線速度大小之比為3∶2∶2B．角速度之比為3∶3∶2C．轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D．向心加速度大小之比為9∶6∶4考點二．圓周運動中的向心力來源問題1．在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低．如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側的路面比右側的路面低一些．汽車的運動可看做是半徑為R的圓周運動．設內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應等于()A．eq\r(\f(gRh,L))B．eq\r(\f(gRh,d))C．eq\r(\f(gRL,h))D．eq\r(\f(gRd,h))2．“飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運動而不掉下來．如圖所示，已知桶壁的傾角為θ，車和人的總質(zhì)量為m，做圓周運動的半徑為r，若使演員騎車做圓周運動時不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是()A．人和車的速度為eq\r(grtanθ)B．人和車的速度為eq\r(grsinθ)C．桶壁對車的彈力為eq\f(mg,cosθ)D．桶壁對車的彈力為eq\f(mg,sinθ)3．公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶．如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當汽車行駛的速率為vc時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側滑動的趨勢．則在該彎道處()A．路面外側高內(nèi)側低B．車速只要低于vc，車輛便會向內(nèi)側滑動C．車速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側滑動D．當路面結冰時，與未結冰時相比，vc的值變小考點三．水平面內(nèi)的圓周運動1．如圖所示，質(zhì)量M＝0.64kg的物體置于可繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動的平臺上，M用細繩通過光滑的定滑輪與質(zhì)量為m＝0.3kg的物體相連．假定M與軸O的距離r＝0.2m，與平臺的最大靜摩擦力為2N．為使m保持靜止狀態(tài)，水平轉(zhuǎn)臺做圓周運動的角速度ω應在什么范圍？(取g＝10m/s2)2．如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著A、B、C三個物體，質(zhì)量分別是2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸距離分別是R、R、2R，與轉(zhuǎn)臺摩擦系數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時，下列說法正確的是：A．若三物均未動，C物向心加速度最大B．若三物均未動，B物所受向心力最小C．轉(zhuǎn)速增大，C物先動D．轉(zhuǎn)速增大，A物和B物先動，且一起動3．如圖所示，兩個可視為質(zhì)點的、相同的木塊A和B放在轉(zhuǎn)盤上且木塊A、B與轉(zhuǎn)盤中心在同一條直線上，兩木塊用長為L的細繩連接，木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍，A放在距離轉(zhuǎn)軸L處，整個裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸O1O2轉(zhuǎn)動．開始時，繩恰好伸直但無彈力，現(xiàn)讓該裝置從靜止轉(zhuǎn)動，角速度緩慢增大，以下說法不正確的是()A．當ω＞eq\r(\f(2kg,3L))時，A、B會相對于轉(zhuǎn)盤滑動B．當ω＞eq\r(\f(kg,2L))時，繩子一定有彈力C．ω在eq\r(\f(kg,2L))＜ω＜eq\r(\f(2kg,3L))范圍內(nèi)增大時，B所受摩擦力變大D．ω在0＜ω＜eq\r(\f(2kg,3L))范圍內(nèi)增大時，A所受摩擦力一直變大考點四．豎直面內(nèi)的圓周運動1．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑到最低點時的速度為v，若物塊滑到最低點時受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為()A．eq\f(Ff,mg)B．eq\f(Ff,mg＋m\f(v2,R))C．eq\f(Ff,mg－m\f(v2,R))D．eq\f(Ff,m\f(v2,R))2．如圖是滑道壓力測試的示意圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面相切，滑道底部B處安裝一個壓力傳感器，其示數(shù)FN表示該處所受壓力的大?。郴瑝K從斜面上不同高度h處由靜止下滑，通過B時，下列表述正確的有()A．FN小于滑塊重力 B．FN大于滑塊重力C．FN越大表明h越大 D．FN越大表明h越小3．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未滑動．當圓筒的角速度增大的過程中，下列說法正確的是()A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大了B．物體所受彈力增大，摩擦力減小了C．物體所受彈力增大，摩擦力不變D．物體所受彈力和摩擦力都減小了4．一般的曲線運動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替．如圖甲所示，曲線上A點的曲率圓定義為：通過A點和曲線上緊鄰A點兩側的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫做A點的曲率圓，其半徑ρ叫做A點的曲率半徑．現(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出，如圖乙所示．則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是()A．eq\f(v\o\al(2,0),g)B．eq\f(v\o\al(2,0)sin2α,g)C．eq\f(v\o\al(2,0)cos2α,g)D．eq\f(v\o\al(2,0)cos2α,gsinα)5．如圖所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上．不考慮空氣阻力的影響，當旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是()A．A的速度比B的大B．A與B的向心加速度大小相等C．懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D．懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小6．如圖所示，有一固定的且內(nèi)壁光滑的半球面，球心為O，最低點為C，在其內(nèi)壁上有兩個質(zhì)量相同的小球(可視為質(zhì)點)A和B，在兩個高度不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，A球的軌跡平面高于B球的軌跡平面，A、B兩球與O點的連線與豎直線OC間的夾角分別為α＝53°和β＝37°，以最低點C所在的水平面為重力勢能的參考平面，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則()A．A、B兩球所受支持力的大小之比為4∶3B．A、B兩球運動的周期之比為4∶3C．A、B兩球的動能之比為16∶9D．A、B兩球的機械能之比為112∶51考點五．豎直面內(nèi)圓周運動的臨界問題分析1．半徑為R的光滑圓環(huán)軌道豎直放置,一質(zhì)量為m的小球恰能在此圓軌道內(nèi)做圓周運動，則小球在軌道最低點處對軌道的壓力大小為（）A．3mgB．4mgC．5mgD．6mg2．有一長度為L＝0.50m的輕質(zhì)細桿OA，A端有一質(zhì)量為m＝3.0kg的小球，如圖所示，小球以O點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速度是2.0m/s，g取10m/s2，則此時細桿OA受到()A．6.0N的拉力 B．6.0N的壓力C．24N的拉力 D．24N的壓力3．英國特技演員史蒂夫·特魯加里亞曾飛車挑戰(zhàn)世界最大環(huán)形車道．環(huán)形車道豎直放置，直徑達12m，若汽車在車道上以12m/s恒定的速率運動，演員與汽車的總質(zhì)量為1000kg，重力加速度g取10m/s2，則()A．汽車通過最低點時，演員處于超重狀態(tài)B．汽車通過最高點時對環(huán)形車道的壓力為1.4×104NC．若要挑戰(zhàn)成功，汽車不可能以低于12m/s的恒定速率運動D．汽車在環(huán)形車道上的角速度為1rad/s4．如圖甲所示，一輕桿一端固定在O點，另一端固定一小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動．小球運動到最高點時，桿與小球間彈力大小為FN，小球在最高點的速度大小為v，F(xiàn)N－v2圖象如圖乙所示．下列說法正確的是()A．當?shù)氐闹亓铀俣却笮閑q\f(R,b)B．小球的質(zhì)量為eq\f(a,b)RC．v2＝c時，桿對小球彈力方向向上D．若v2＝2b，則桿對小球彈力大小為2a5．如圖所示，豎直環(huán)A半徑為r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左右兩側各有一擋板固定在地上，B不能左右運動，在環(huán)的最低點放有一小球C，A、B、C的質(zhì)量均為m.現(xiàn)給小球一水平向右的瞬時速度v，小球會在環(huán)內(nèi)側做圓周運動，為保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使環(huán)在豎直方向上跳起(不計小球與環(huán)的摩擦阻力)，瞬時速度必須滿足()A．最小值eq\r(4gr) B．最大值eq\r(6gr)C．最小值eq\r(5gr) D．最大值eq\r(7gr)考點六．平拋運動與圓周運動的組合問題1．如圖所示，AB為半徑R＝0.50m的四分之一圓弧軌道，B端距水平地面的高度h＝0.45m．一質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊從圓弧軌道A端由靜止釋放，到達軌道B端的速度v＝2.0m/s.忽略空氣的阻力．取g＝10m/s2.則下列說法正確的是()A．小滑塊在圓弧軌道B端受到的支持力大小FN＝16NB．小滑塊由A端到B端的過程中，克服摩擦力所做的功W＝3JC．小滑塊的落地點與B點的水平距離x＝0.6mD．小滑塊的落地點與B點的水平距離x＝0.3m2．如圖所示，半徑為R、內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置，兩個質(zhì)量均為m的小球A、B以不同的速度進入管內(nèi)．A通過最高點C時，對管壁上部壓力為3mg，B通過最高點C時，對管壁下部壓力為0.75mg，求A、B兩球落地點間的距離．3．如圖，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運動．現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移的大小x＝0.4m．設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物塊做平拋運動的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)μ.4．如圖所示，從A點以v0＝4m/s的水平速度拋出一質(zhì)量m＝1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)，當物塊運動至B點時，恰好沿切線方向進入光滑圓弧軌道BC，經(jīng)圓弧軌道后滑上與C點等高、靜止在粗糙水平面的長木板上，圓弧軌道C端切線水平，已知長木板的質(zhì)量M＝4kg，A、B兩點距C點的高度分別為H＝0.6m、h＝0.15m，R＝0.75m，物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.5，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.2，g＝10m/s2.求：(1)小物塊運動至B點時的速度大小和方向；(2)小物塊滑動至C點時，對圓弧軌道C點的壓力；(3)長木板至少為多長，才能保證小物塊不滑出長木板．5．如圖所示，是游樂場翻滾過山車示意圖，斜面軌道AC、彎曲、水平軌道CDE和半徑R＝7.5m的豎直圓形軌道平滑連接．質(zhì)量m＝100kg的小車，從距水平面H＝20m高處的A點靜止釋放，通過最低點C后沿圓形軌道運動一周后進入彎曲、水平軌道CDE.重力加速度g＝10m/s2，不計摩擦力和空氣阻力．求：(1)若小車從A點靜止釋放到達圓形軌道最低點C時的速度大??；(2)小車在圓形軌道最高點B時軌道對小車的作用力；(3)為使小車通過圓形軌道的B點，相對于C點的水平面小車下落高度的范圍．【鞏固練習】1．由光滑細管組成的軌道如圖所示，其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m的小球，從距離水平地面高為H的管口D處靜止釋放，最后能夠從A端水平拋出落到地面上．下列說法正確的是()A．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細管A端水平拋出的條件是H＞2RD．小球能從細管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)R2．m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點)，A為終端皮帶輪，如圖所示，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會打滑，當m可被水平拋出時，A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是()A．eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))B．eq\r(\f(g,r))C．eq\r(gr)D．eq\f(1,2π)eq\r(gr)3．小球質(zhì)量為m，用長為L的輕質(zhì)細線懸掛在O點，在O點的正下方L/2處有一釘子P，把細線沿水平方向拉直，如圖-2所示，無初速度地釋放小球，當細線碰到釘子的瞬間，設線沒有斷裂，則下列說法錯誤的是A．小球的角速度突然增大B．小球的瞬時速度突然增大C．小球的向心加速度突然增大D．小球?qū)揖€的拉力突然增大4．如圖所示，在傾角為α＝30°的光滑斜面上，有一根長為L＝0.8m的細繩，一端固定在O點，另一端系一質(zhì)量為m＝0.2kg的小球，小球沿斜面做圓周運動，若要小球能通過最高點A，則小球在最低點B的最小速度是()A．2m/sB．2eq\r(10)m/sC．2eq\r(5)m/sD．2eq\r(2)m/s5．如圖所示，小球從距地面高度為2R的斜面上P點無初速度釋放，分別滑上甲、乙、丙、丁四個軌道，甲為半徑為1.2R的半圓軌道，乙為半徑為2R的14圓軌道、軌道和地面連接處有一段小圓弧，丙為半徑為R的半圓軌道，丁為高為1.5R的斜面、斜面和地面連接處有一段小圓弧，所有接觸面均光滑，則滑上四個軌道后運動到的最高點能和P等高的是()A．甲B．乙C．乙和丙D．甲、乙、丙、丁6．飛鏢比賽是一項極具觀賞性的體育比賽項目，2011年的IDF(國際飛鏢聯(lián)合會)飛鏢世界杯賽在上海進行．某一選手在距地面高h，離靶面的水平距離L處，將質(zhì)量為m的飛鏢以速度v0水平投出，結果飛鏢落在靶心正上方．如只改變h、L、m、v0四個量中的一個，可使飛鏢投中靶心的是(不計空氣阻力)()A．適當減小v0B．適當提高hC．適當減小mD．適當減小L7．如圖所示光滑管形圓軌道半徑為R(管徑遠小于R)，小球a、b大小相同，質(zhì)量均為m，其直徑略小于管徑，能在管中無摩擦運動．兩球先后以相同速度v通過軌道最低點，且當小球a在最低點時，小球b在最高點，以下說法正確的是()A．當小球b在最高點對軌道無壓力時，小球a比小球b所需向心力大5mgB．當v＝eq\r(5gR)時，小球b在軌道最高點對軌道無壓力C．速度v至少為eq\r(5gR)，才能使兩球在管內(nèi)做圓周運動D．只要v≥eq\r(5gR)，小球a對軌道最低點的壓力比小球b對軌道最高點的壓力都大6mg8．在如圖所示的裝置中，兩個光滑的定滑輪的半徑很小，表面粗糙的斜面固定在地面上，斜面的傾角為θ＝30°，用一根跨過定滑輪的細繩連接甲、乙兩物體，把甲物體放在斜面上且連線與斜面平行，把乙物體懸在空中，并使懸線拉直且偏離豎直方向α＝60°?，F(xiàn)同時釋