高考物理一輪復(fù)習(xí)專題突破06圓周運(yùn)動(dòng)的復(fù)習(xí)與檢測（一）

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題突破06圓周運(yùn)動(dòng)的復(fù)習(xí)與檢測（一）一、單選題1．如圖所示，質(zhì)量相等的A、B兩物體緊貼在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒的豎直內(nèi)壁上，隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于兩物體受到的向心力，下列說法中正確的是（）A．由物體受到的重力提供向心力 B．由物體所受的彈力提供向心力C．由物體所受的摩擦力提供向心力 D．A、B的向心加速度大小相同2．在光滑水平面上，一根原長為L的輕質(zhì)彈簧的一端與豎直軸O連接，另一端與質(zhì)量為m的小球連接，如圖所示。當(dāng)小球以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v1時(shí)，彈簧的長度為1.5L；當(dāng)它以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v2時(shí)，彈簧的長度為2.0L，則v1與v2的比值為（）A． B．C． D．3．冬奧會(huì)上的花樣滑冰賽場，運(yùn)動(dòng)員高超優(yōu)美的滑姿讓觀眾們大飽眼福．如圖為男運(yùn)動(dòng)員以一只腳為支點(diǎn)，手拉女隊(duì)員保持如圖所示姿式原地旋轉(zhuǎn)，此時(shí)女隊(duì)員腳與手臂上A、B兩點(diǎn)角速度大小分別為、，線速度大小分別為、，向心加速度大小、，向心力大小分別為、，則A． B． C． D．4．小金屬球質(zhì)量為m、用長L的輕懸線固定于O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方L/2處釘有一顆釘子P，把懸線沿水平方向拉直，如圖所示，無初速度釋放，當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬時(shí)（設(shè)線沒有斷），則（）A．小球的角速度突然增大B．小球的線速度突然減小C．小球的向心加速度不變D．懸線的張力突然減小5．用一根細(xì)線一端系一小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，另一端固定在一光滑錐頂上，如圖所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω，線的張力為T，則T隨ω2變化的圖像是圖中的（）A．B．C．D．6．一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤半徑為R，甲、乙物體質(zhì)量分別為M和，它們與圓盤之間的最大靜摩擦力均為正壓力的倍，兩物體用一根長為的輕繩連在一起如圖所示，若將甲物體放在轉(zhuǎn)軸的位置上，甲、乙之間連線剛好沿半徑方向被拉直，要使兩物體與圓盤不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角速度最大不得超過兩物體均看做質(zhì)點(diǎn))（）A．B．C．D．7．如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒，其軸線垂直于水平面，圓錐筒固定在水平地面不動(dòng)。有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和小球B緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球B所在的高度為小球A所在高度的一半，則小球A、B（）A．所受的支持力大小之比為2：1 B．所受的支持力大小之比為1：1C．角速度之比為 D．線速度之比為2：18．如圖所示，傾斜放置的圓盤繞著中軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤的傾角為37°，在距轉(zhuǎn)動(dòng)中心處放一個(gè)小木塊，小木塊跟隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，假設(shè)木塊與圓盤的最大靜摩擦力與相同條件下的滑動(dòng)摩擦力相同。若要保持小木塊不相對(duì)圓盤滑動(dòng)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度最大不能超過（）A．2rad/s B．8rad/s C． D．二、多選題9．如圖所示，兩根長度不同的細(xì)線的上端固定在天花板上的同一點(diǎn)，下端分別系一相同的小球，現(xiàn)使兩個(gè)小球在同一水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，OA、OB分別與豎直線成60°、30°角，關(guān)于兩小球的受力和運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是（）A．兩球運(yùn)動(dòng)的周期之比為B．兩球線速度的大小之比為C．細(xì)線拉力的大小之比為D．向心加速度的大小之比為10．如圖所示，質(zhì)量之比為1：3的兩個(gè)小球A、B套在光滑的水平桿上，小球可以沿桿滑動(dòng)，且兩小球之間用一輕繩相連。當(dāng)該裝置繞中心軸線以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩小球保持相對(duì)靜止，則A、B兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的（）A．向心加速度大小之比為1：3B．向心加速度大小之比為3：1C．軌道半徑之比為1：3D．軌道半徑之比為3：111．如圖，兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的相同小球1、2分別在兩豎直光滑圓錐的內(nèi)側(cè)面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知兩圓錐面與水平面的夾角分別為30°和45°，則1球與2球（）A．向心加速度大小之比為1：B．做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1：1C．線速度大小之比為1：D．離地面的高度之比為1：312．如圖所示，在水平圓盤上放有質(zhì)量分別為m、m、2m的可視為質(zhì)點(diǎn)的三個(gè)物體A、B、C，圓盤可繞垂直圓盤的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。三個(gè)物體與圓盤的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。三個(gè)物體與軸O共線且OA=OB=BC=r=0.2m，現(xiàn)將三個(gè)物體用輕質(zhì)細(xì)線相連，保持細(xì)線伸直且恰無張力。若圓盤從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度極其緩慢地增大，已知重力加速度為g=10m/s2，則對(duì)于這個(gè)過程，下列說法正確的是（）A．A、B兩個(gè)物體同時(shí)達(dá)到最大靜摩擦力B．B、C兩個(gè)物體的靜摩擦力先增大后不變C．當(dāng)時(shí)整體會(huì)發(fā)生滑動(dòng)D．當(dāng)時(shí)，在增大的過程中B、C間的拉力不斷增大三、實(shí)驗(yàn)題13．如圖所示，圖甲為“用向心力演示器探究向心力大小與質(zhì)量、角速度和半徑間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)示意圖，圖乙為俯視圖。圖中槽分別與輪同軸固定，且輪半徑相同，兩輪在皮帶的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了___________（填選項(xiàng)的字母）來探究向心力大小與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系。A．理想實(shí)驗(yàn)法B．控制變量法C．等效替代法（2）兩槽轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度___________（選填“>”“=”或“<”）。（3）現(xiàn)有兩質(zhì)量相同的鋼球，①球放在A槽的邊緣，②球放在B槽的邊緣，它們到各自轉(zhuǎn)軸的距離之比為。則鋼球①、②的線速度大小之比為___________；受到的向心力大小之比為___________。四、解答題14．汽車試車場中有一個(gè)檢測汽車在極限狀態(tài)下的車速的試車道，試車道呈錐面（漏斗狀），側(cè)面圖如圖所示。測試的汽車質(zhì)量m＝1t，車道轉(zhuǎn)彎半徑r＝150m，路面傾斜角θ＝45°，路面與車胎的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.25，設(shè)路面與車胎的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2，求：(1)若汽車恰好不受路面摩擦力，則其速度應(yīng)為多大？(2)汽車在該車道上所能允許的最小車速。15．如圖所示為常見的高速公路出口匝道，某汽車在AB段做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在BC段做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓弧段最高限速，已知汽車與匝道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，AB段長度，汽車在出口A的速度為，：(1)若汽車到達(dá)B點(diǎn)速度恰好為36km/h，求汽車在AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小;(2)為保證行車安全(車輪不打滑)，求水平圓弧段BC半徑R的最小值。16．“太極球”是近年來在廣大市民中較流行的一種健身器材。做該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，健身者半馬步站立，手持太極球拍，拍上放一橡膠太極球，健身者舞動(dòng)球拍時(shí)，球卻不會(huì)掉落地上?，F(xiàn)將球拍和太極球簡化成如圖甲所示的平板和小球，熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)到圖中的A、B、C、D位置時(shí)球與板間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢。A為圓周的最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B、D與圓心O等高。設(shè)球的重力為1N，不計(jì)拍的重力。則∶(1)健身者在C處所需施加的力比在A處大多少？(2)設(shè)在A處時(shí)健身者需施加的力為F，當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到B、D位置時(shí)，板與水平方向需有一定的夾角θ，請(qǐng)作出tanθF的關(guān)系圖像。17．一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小環(huán)通過鉸鏈連接，輕桿長均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上，套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長為L，裝置靜止時(shí)，彈簧長為L，轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)AB桿中彈力為零時(shí)，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω0。參考答案1．B【詳解】ABC．物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，由筒壁對(duì)物體的彈力提供，垂直于筒壁而指向轉(zhuǎn)軸；摩擦力沿筒壁豎直向上，與物體所受的重力等大反向，所以物體不會(huì)沿筒壁下滑，故AC錯(cuò)誤、B正確；D．兩物體的角速度相等，向心加速度分別為由于，所以，故D錯(cuò)誤。故選B。2．C【詳解】設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)小球以v1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力提供向心力，可得當(dāng)小球以v2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力提供向心力，可得兩式之比得故選C。3．B【分析】根據(jù)同體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同判斷角速度大??；根據(jù)判斷線速度大??；根據(jù)判斷向心加速度大??；質(zhì)量不知道，向心力大小無法判斷．【詳解】A、B兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，故，A錯(cuò)誤；因?yàn)?，根?jù)可知，B正確；因?yàn)椋鶕?jù)可知，C錯(cuò)誤；女隊(duì)員腳與手臂上A、B兩點(diǎn)質(zhì)量關(guān)系不知道，無法判斷向心力的大小，D錯(cuò)誤．【點(diǎn)睛】同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等，同一條皮帶相連線速度相等．4．A【解析】當(dāng)細(xì)線碰到釘子瞬間，線速度的大小不變．據(jù)v=rω知，碰到釘子后，半徑變小，則角速度增大．故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)a=知，線速度大小不變，半徑變小，則向心加速度增大,故C錯(cuò)誤；根據(jù)Tmg=m知，T=mg+m，線速度大小不變，半徑變小，則拉力變大,故D錯(cuò)誤．故選A.點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵抓住線速度的大小不變，并知道線速度、角速度、向心加速度和半徑的關(guān)系，去分析角速度、向心加速度等變化．5．C【詳解】小球角速度較小時(shí)，小球未離開錐面，細(xì)線的張力為T，線的長度為L，設(shè)錐面對(duì)小球的支持力為FN，則有，可解得可見隨由0開始增加，T由開始隨的增大，線性增大，當(dāng)角速度增大到小球飄離錐面時(shí)得可見T隨的增大而增大，T與成正比，故圖線的反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，且圖線斜率增大了，綜上所述，只有C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。6．D【詳解】當(dāng)繩子的拉力等于A的最大靜摩擦力時(shí)，角速度達(dá)到最大，則有T+μmg=mLω2，T=μMg．聯(lián)立解得：ω=，故D正確，ABC錯(cuò)誤．故選D．7．B【詳解】AB．兩球均貼著圓筒的內(nèi)壁，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由重力和筒壁的支持力的合力提供向心力，如圖所示。由圖可知，筒壁對(duì)兩球的支持力均為支持力大小之比為1：1，故A錯(cuò)誤，B正確；C．由牛頓第二定律，可得解得小球A、B的軌道半徑之比為2：1，則角速度之比為，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)牛頓第二定律，可得解得小球A、B的軌道半徑之比為2：1，A、B的線速度之比為，故D錯(cuò)誤。故選B。8．A【詳解】只要小木塊轉(zhuǎn)過最低點(diǎn)時(shí)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)就能始終不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，設(shè)其經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)所受靜摩擦力為f，由牛頓第二定律有f﹣mgsinθ=mrω2為保證不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)需要滿足f≤μmgcosθ聯(lián)立解得ω≤2rad/s故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A?！军c(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道只要小木塊轉(zhuǎn)過最低點(diǎn)時(shí)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)就能始終不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，結(jié)合牛頓第二定律和最大靜摩擦力進(jìn)行求解。9．ABD【詳解】對(duì)其中一個(gè)小球受力分析，如圖，受重力，繩子的拉力，由于小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故由合力提供向心力將重力與拉力合成，合力指向圓心，由幾何關(guān)系得，合力為由向心力公式得設(shè)懸點(diǎn)到圓心的高度為，由幾何關(guān)系，得聯(lián)立以上三式解得周期為相同，則線速度大小為則得細(xì)線拉力的大小之比為向心加速度的大小則得故選ABD。10．BD【解析】【詳解】兩球同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同，由繩子的拉力提供向心力，則有：m1ω2rA=m2ω2rB，解得半徑之比為rArB=m2m1=31，故D正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)a=rω2知，半徑之比為3：1，角速度相等，則向心加速度之比為311．AD【解析】試題分析：先對(duì)兩個(gè)小球進(jìn)行受力分析，得出向心力，從而可得知向心加速度的比值，從而可判知選項(xiàng)A的正誤．再利用向心加速度的公式結(jié)合向心加速度的比值，即可判知選項(xiàng)B的正誤．利用線速度的公式即可得知兩球的線速度的大小之比，繼而可得知選項(xiàng)C的正誤．利用半徑和角度的關(guān)系可得知兩球離地面的高度之比，由此可知選項(xiàng)D的正誤．設(shè)小球的質(zhì)量為m，兩個(gè)小球運(yùn)動(dòng)的向心力為兩球受到的合外力，分別為：①；②；由①式得小球1的加速度為；由②式得小球2的加速度為；所以，A正確；由向心加速度的公式結(jié)合向心加速度的比值得：，B錯(cuò)誤；由線速度的公式得兩球的線速度大小之比為，C錯(cuò)誤；球1離地面的高度，球2離地面的高度，所以兩球離地面的高度之比為，D正確．12．BC【詳解】ABC．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，由靜摩擦力提供向心力。三個(gè)物體的角速度相等，由可知，因?yàn)镃的半徑最大，質(zhì)量最大，故C所需要的向心力增加最快，最先達(dá)到最大靜摩擦力，此時(shí)計(jì)算得出當(dāng)C的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力之后，BC間繩子開始提供拉力，B的摩擦力增大，達(dá)最大靜摩擦力后，AB之間繩子開始有力的作用，隨著角速度增大，A的摩擦力將減小到零然后反向增大，當(dāng)A與B的摩擦力也達(dá)到最大時(shí)，且BC的拉力大于AB整體的摩擦力時(shí)物體將會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)A與B還受到繩的拉力，對(duì)C可得對(duì)AB整體可得計(jì)算得出當(dāng)時(shí)整體會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，故A錯(cuò)誤，BC正確；D．在時(shí)，B、C間的拉力為零，當(dāng)時(shí)，在增大的過程中B、C間的拉力逐漸增大，故D錯(cuò)誤。故選BC。13．B=2：12：1【詳解】(1)[1]本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，即要研究一個(gè)量與另外一個(gè)量的關(guān)系，需要控制其它量不變。故B正確。故選B。(2)[2]皮帶傳送，邊緣上的點(diǎn)線速度大小相等，所以a輪、b輪半徑之比為1：1，共軸的點(diǎn)，角速度相等，兩個(gè)鋼球的角速度分別與共軸輪子的角速度相等，則(3)[3]根據(jù)題意可知根據(jù)則，線速度之比為2：1。[4]根據(jù)又知兩鋼球質(zhì)量相同，故向心力之比為2：1。14．(1)v≈38.7m/s；(2)vmin＝30m/s【詳解】(1)汽車恰好不受路面摩擦力時(shí)，由重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得解得；(2)當(dāng)車道對(duì)車的摩擦力沿車道向上且等于最大靜摩擦力時(shí)，車速最小，根據(jù)牛頓第二定律得解得【點(diǎn)睛】熟記摩擦力公式和向心力公式是解決本題的關(guān)鍵，分析向心力是由哪些力提供的。通常這樣找向心力：沿半徑方向的所有力的合力提供該物