2024年物理高考二輪復習水平面內(nèi)的圓周運動作業(yè)含解析

PAGE1-水平面內(nèi)的圓周運動1.近年很多電視臺推出戶外有獎沖關(guān)的嬉戲節(jié)目，如圖（俯視圖）是某臺設(shè)計的沖關(guān)活動中的一個環(huán)節(jié).要求挑戰(zhàn)者從平臺上跳到以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤上，而不落入水中.已知平臺到轉(zhuǎn)盤盤面的豎直高度為1.25m，平臺邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離和轉(zhuǎn)盤半徑均為2m，轉(zhuǎn)盤以12.5r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動.轉(zhuǎn)盤邊緣間隔勻稱地固定有6個相同障礙樁，障礙樁及樁和樁之間的間隔對應的圓心角均相等.若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時刻從平臺邊緣以水平速度沿方向跳離平臺，把人視為質(zhì)點，不計樁的厚度，g取，則能穿過間隙跳上轉(zhuǎn)盤的最小起跳速度為（）A.4m/s B.5m/s C.6m/s D.7m/s2.如圖所示為賽車拉力賽的賽道示意圖，賽道可看成水平面內(nèi)的半圓，寬度，圓心為O，和分別為賽道的內(nèi)半圓弧和外半圓弧，半圓弧的半徑.賽車從端面駛?cè)耄裳芈窂舰伲ㄙ惖纼?nèi)圓?。ⅱ冢ㄙ惖劳鈭A?。┗颌郏ㄟ^b和且與賽道內(nèi)圓弧相切）做勻速圓周運動，并從端面駛出.已知路面對賽車輪胎的最大徑向靜摩擦力為車重的1.5倍，賽車行駛過程中不打滑，重力加速度，下列說法正確的是()

A.賽車輪胎受到的徑向靜摩擦力方向沿半徑向外B.賽車沿路徑③行駛，則最大速度為C.賽車沿路徑①行駛，則通過彎道最短時間為5.1sD.賽車沿路徑②通過彎道最短時間是沿路徑①的2倍3.如圖所示,強度足夠的、不行伸長的輕線一端系著一個小球P,另一端套在圖釘A上,圖釘A正上方有距它h的圖釘B,兩圖釘均固定,此時小球在光滑的面積足夠大的水平平臺上做半徑為a的勻速圓周運動.現(xiàn)拔掉圖釘A,則()A.小球接著做勻速圓周運動B.小球做遠離O的曲線運動,直到被圖釘B拉住時小球停止運動C.不管小球做什么運動,直到被圖釘B拉住時小球通過的位移肯定大于hD.依據(jù)題中的已知條件能求出拔掉圖釘A瞬間到小球再次做勻速圓周運動的時間4.兩個質(zhì)量相同的小球用長度不等的細線拴在天花板上的同一點并在空中同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示，則關(guān)于兩小球說法正確的是()A．球角速度大于球角速度B．球線速度大于球線速度C．球向心力等于球向心力D．球向心加速度小于球向心加速度5.如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊在水平圓盤上，離圓盤中心距離為r，其與盤面間相互作用的靜摩擦力的最大值為其重力的k倍，重力加速度為g。該物塊隨圓盤一起繞豎直中心軸做勻速圓周運動。下列說法正確的是()A.圓盤突然停止，則物塊將沿圓周運動半徑向外滑動B.物塊與圓盤之間的摩擦力突然消逝，物塊將沿圓周運動半徑向外滑動C.物塊與盤面間不發(fā)生相對滑動，則圓盤轉(zhuǎn)動的最大角速度是D.當圓盤的運動周期為時，圓盤對物塊的摩擦力大小為6.如圖所示，由豎直軸和雙臂構(gòu)成的“Y”形支架可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動，雙臂與豎直軸所成銳角為θ.一個質(zhì)量為m的小球穿在一條臂上，到節(jié)點的距離為h，小球始終與支架保持相對靜止.設(shè)支架轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則()A.當時，臂對小球的摩擦力大小為B.ω由零漸漸增加，臂對小球的彈力大小增大C.當時，臂對小球的摩擦力為零D.當時，臂對小球的摩擦力大小為7.質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細桿的A點和B點，如圖所示，繩a與水平方向成θ角，繩b在水平方向且長為，當輕桿繞豎直軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A.繩a的彈力不行能為零B.繩a的彈力隨角速度的增大而增大C.當時，繩b將出現(xiàn)彈力D.若繩b突然被剪斷，則繩a的彈力肯定發(fā)生變更8.如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上疊放著質(zhì)量均為1kg的兩個物塊，B物塊用長為0.25m的細線與固定在轉(zhuǎn)盤中心處的力傳感器相連，兩個物塊和傳感器的大小均可不計.細線能承受的最大拉力為8N，B與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)為，間的動摩擦因數(shù)為，且可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.轉(zhuǎn)盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤靜止時，細線剛好伸直，力傳感器的讀數(shù)為零（g取）.依據(jù)以上信息，你認為下列說法正確的是()A.A物塊隨轉(zhuǎn)盤做圓周運動的向心力是由重力、支持力、細線的拉力、B對A的摩擦力的合力供應的B.轉(zhuǎn)盤的角速度為4rad/s時，細線剛好有拉力C.A物塊剛要脫離B物塊時轉(zhuǎn)盤的角速度為4rad/sD.轉(zhuǎn)盤的角速度大于6rad/s時細線將被拉斷9.在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌．如圖所示，當火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓，設(shè)此時的速度大小為v，重力加速度為g，兩軌所在面的傾角為θ，則()A．該彎道的半徑B．當火車質(zhì)量變更時，規(guī)定的行駛速度大小隨之變更C．當火車速率大于v時，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓D．當火車速率小于v時，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓10.如圖疊放在水平轉(zhuǎn)臺上的物體正隨轉(zhuǎn)臺一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動（沒發(fā)生相對滑動），的質(zhì)量分別為與轉(zhuǎn)臺、C與轉(zhuǎn)臺、A與B間的動摩擦因數(shù)都為離轉(zhuǎn)臺中心的距離分別為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，以下說法正確的是（）A.B對A的摩擦力有可能為B.C與轉(zhuǎn)臺間的摩擦力小于A與B間的摩擦力C.轉(zhuǎn)臺的角速度ω有可能恰好等于D.若角速度ω在題干所述基礎(chǔ)上緩慢增大，A與B間將最先發(fā)生相對滑動11.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)點的三個物體A、B、C,圓盤可繞垂直圓盤的中心軸OO'轉(zhuǎn)動。三個物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。三個物體與O點共線且OA=OB=BC=r,現(xiàn)將三個物體用輕質(zhì)細線相連,保持細線伸直且恰無張力。當圓盤從靜止起先轉(zhuǎn)動,角速度極其緩慢地增大,則對于這個過程,下列說法正確的是(

)A.A、B兩個物體所受的靜摩擦力同時達到最大

B.B、C兩個物體所受的靜摩擦力先增大后不變,A物體所受的靜摩擦力先增大后減小再增大

C.當時整體會發(fā)生滑動

D.當時,在ω增大的過程中B、C間的拉力不斷增大12.某高速馬路的一個出口路段如圖所示，情境簡化如下：轎車從出口A進入匝道，先勻減速通過下坡路段至B點，再以肯定速率通過水平圓弧路段至C點，最終從C點沿平直路段勻減速運動到D點停下.已知轎車在A點的速度，長；為四分之一水平圓弧路段，允許通過的最大速度，輪胎與段路面間的動摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，為長的平直路段，重力加速度g取.（1）若轎車到達B點時速度剛好為，求轎車在下坡路段加速度的大小.（2）為保證行車平安，車輪不側(cè)滑，求水平圓弧路段半徑R的最小值.（3）求轎車從A點運動到D點所用的最短時間.

答案以及解析1.答案：B解析：本題考查平拋運動、圓周運動的基本規(guī)律.依據(jù)下落高度，可得下落時間為，而圓盤間隙轉(zhuǎn)過直線所用時間而，即.因為，所以人要想順當穿過水平距離為2m的間隙，必需在圓盤的間隙轉(zhuǎn)過前跳上圓盤，即起跳速度應不小于，所以5m/s是滿意題意的最小起跳速度.2.答案：B解析：賽車輪胎受到的徑向靜摩擦力供應向心力，方向沿半徑向里，故A錯誤；賽車沿路徑③行駛，設(shè)其軌道半徑為R，如圖所示，依據(jù)幾何關(guān)系可得，解得，依據(jù)可知，賽車做勻速圓周運動時不打滑，則速度最大不得超過，故B正確；設(shè)賽車沿路徑①行駛的最大速度為，由牛頓其次定律得，解得，則通過彎道最短時間，故C錯誤；設(shè)賽車沿路徑②行駛的最大速度為，由牛頓其次定律得，解得，則通過彎道最短時間，故D錯誤.3.答案：C解析：小球做勻速圓周運動的向心力由輕線的拉力供應,拔掉圖釘A,則輕線的拉力突然消逝,小球做離心運動,直到被圖釘B拉住,輕線中又產(chǎn)生拉力,小球?qū)⒁愿蟮陌霃阶鰣A周運動,A、B錯誤;小球做離心運動,直到被圖釘B拉住,小球做離心運動過程中半徑增大h,但由于小球沿切線方向運動,如圖所示,所以位移肯定大于h,C正確;由圖可知,時間,由于不知道起先時小球做勻速圓周運動的線速度,所以不能求出拔掉圖釘A瞬間到小球再次做勻速圓周運動的時間,D錯誤.4.答案：B解析：如圖所示，對其中一個小球受力分析，重力和繩子拉力的合力供應小球做勻速圓周運動所需的向心力。由幾何關(guān)系可知，小球所受合力為①，由向心力公式可得②，設(shè)小球與懸掛點的高度差為，則有③，聯(lián)立①②③三式解得，由此可知兩球的角速度相等，即,故A錯誤；由可知，兩球轉(zhuǎn)動半徑，則線速度，故B正確；可知，兩球轉(zhuǎn)動半徑和角速度相等，則向心力,故C錯誤;由可知，向心加速度，故D錯誤。5.答案：C解析：物塊隨圓盤一起繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，須要向心力，而豎直方向物塊受到的重力、支持力不行能供應向心力，向心力只能來源于圓盤對物塊的靜摩擦力。當圓盤突然停止時，物塊由于慣性將沿原運動軌跡的切線方向做直線運動，物塊受到的靜摩擦力突變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ饰飰K將做勻減速直線運動，A錯誤；當物塊與圓盤之間的摩擦力突然消逝時，物塊將沿運動軌跡圓的切線方向飛出，B錯誤；當最大靜摩擦力供應向心力時，加速度最大，依據(jù)牛頓其次定律有，，解得，C正確；當圓盤的運動周期為時，物塊轉(zhuǎn)動過程中的向心加速度為，向心力由圓盤對物塊的靜摩擦力供應，則靜摩擦力大小為，D錯誤。6.答案：BC解析：當時，小球受到重力、支持力和摩擦力作用，處于平衡狀態(tài)，故，選項A錯誤；當支架轉(zhuǎn)動時，設(shè)摩擦力f方向沿臂向上，則對小球，豎直方向有，水平方向有，聯(lián)立解得，，可知ω由零漸漸增加時，臂對小球的彈力增大，選項B正確；當摩擦力為零時，解得，選項C正確；當時，解得，選項D錯誤.7.答案：AC解析：對小球受力分析可知繩a的彈力在豎直方向的分力平衡了小球的重力，解得，為定值，A正確，B錯誤.當，即時，繩b的彈力為零，若角速度大于該值，繩a在水平方向的分力不足以供應小球做圓周運動的向心力，則繩b將出現(xiàn)彈力，C正確.由于繩b可能沒有彈力，故繩b突然被剪斷，繩a的彈力可能不變，D錯誤.8.答案：CD解析：A物塊隨轉(zhuǎn)盤做圓周運動的向心力是由重力、支持力、B對A的摩擦力的合力供應的，A錯誤；當B物塊與轉(zhuǎn)盤將要發(fā)生滑動時，有，解得，這時，B錯誤；當A物塊所需的向心力大于最大靜摩擦力時，A將要脫離B物塊，此時對A物塊有，，解得，此時細線的拉力為，此時細線未斷，接下來隨著角速度的增大，A脫離B物塊，C正確；當細線達到能承受的最大拉力8N時，A已脫離B物塊，則有，解得，D正確.9.答案：AD解析：火車轉(zhuǎn)彎時不側(cè)向擠壓軌道輪緣,靠重力和支持力的合力供應向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處斜面的傾角為θ，依據(jù)牛頓其次定律得：，解得:，故A正確：依據(jù)牛頓其次定律得,解得：，可知火車規(guī)定的行駛速度與質(zhì)量無關(guān)，故B錯誤；當火車速率大于v時，重力和支持力的合力不夠供應向心力，此時外軌對火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓外軌，故C錯誤；當火車速率小于v時，承力和支持力的合力偏大于所需的向心力，此時內(nèi)軌對火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓D10.答案：BC解析：對整體.有;對物體C，有，對物體A，有。聯(lián)立解得：，即滿意不發(fā)生相對滑動，轉(zhuǎn)臺的角速度與B間的靜摩擦力最大值，故A錯誤，C正確；由于A與C轉(zhuǎn)動的角速度相同，由摩擦力供應向心力，A所受摩擦力所受摩擦力，則C與轉(zhuǎn)臺間的摩擦力小于A與B間的摩擦力，故B正確；據(jù)上述分析知，最先發(fā)生相對滑動的是物體C，故D錯誤。11.答案：BCD解析：當圓盤轉(zhuǎn)速增大時,靜摩擦力供應向心力,三個物體的角速度相等,由可知,由于C的轉(zhuǎn)動半徑最大,質(zhì)量最大,故C所須要的向心力增加最快,C物體所受的靜摩擦力最先達到最大,此時,解得,當C所受的摩擦力達到最大靜摩擦力之后,B、C間細線起先供應拉力,B所受的摩擦力增大,達到最大靜摩擦力后,A、B之間細線起先有力的作用,隨著角速度的增大,A所受的摩擦力將減小到零然后反向增大,當A所受的摩擦力達到最大,且B、C間細線的拉力大于A、B整體的摩擦力時物體將會出現(xiàn)相對滑動,此時A與B還受到細線的拉力,對C有,對A、B整體有,解得,當時整體會發(fā)生滑動,故A錯誤,BC正確;當時