（江苏专用）2021版高考物理一轮复习 课后限时集训12 圆周运动

课后限时集训12圆周运动建议用时：45分钟1(2019温州九校联考)环球飞车是一场将毫无改装的摩托车文化进行演绎的特技表演。如图所示，在舞台中固定一个直径为6.5 m的球形铁笼，其中有一辆摩托车在与球心共面的水平圆面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A摩托车受摩擦力、重力、弹力和向心力的作用B摩托车做圆周运动的向心力由弹力来提供C在此圆周运动中摩托车受到的弹力不变D摩托车受到水平圆面内与运动方向相同的摩擦力B摩托车受重力、摩擦力、弹力的作用，向心力是效果力，故A错误；竖直方向上，摩托力所受重力和摩擦力平衡，所以摩擦力方向竖直向上。弹力提供向心力，所以弹力方向改变，故B正确，C、D错误。2.(2019合肥调研)如图所示，两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同时间内，它们通过的路程之比是32，运动方向改变的角度之比是21，则()A二者线速度大小之比为23B二者角速度大小之比为12C二者圆周运动的半径之比为13D二者向心加速度大小之比为31D线速度v，两快艇通过的路程之比为32，由于运动时间相等，则二者的线速度大小之比为32，故A错误；角速度，运动方向改变的角度等于圆周运动转过的角度，两快艇转过的角度之比为21，由于运动时间相等，则角速度大小之比为21，故B错误；根据vr得，圆周运动的半径r，则两快艇做圆周运动的半径之比为34，故C错误；根据av得，向心加速度大小之比为31，故D正确。3(多选)(2019南京模拟)如图所示，甲、乙两运动物体在t1、t2、t3时刻的速度矢量分别为v1、v2、v3和v1、v2、v3，下列说中正确的是()甲乙A甲做的不可能是直线运动B乙做的可能是直线运动C甲可能做匀变速运动D乙受到的合力不可能是恒力ACD甲、乙的速度方向在变化，所以甲、乙不可能做直线运动，故A正确，B错误；甲的速度变化量的方向不变，知加速度的方向不变，则甲的加速度可能不变，甲可能做匀变速运动，选项C正确；乙的速度变化量方向在改变，知加速度的方向改变，所以乙的合力不可能是恒力，故D正确。4.如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上。不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()AA的速度比B的大BA与B的向心加速度大小相等C悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小D在转动过程中，A、B两座椅的角速度相等，但由于B座椅的半径比较大，故B座椅的速度比较大，向心加速度也比较大，A、B项错误；A、B两座椅所需向心力不等，而重力相同，故缆绳与竖直方向的夹角不等，C项错误；根据Fm2r判断A座椅的向心力较小，所受拉力也较小，D项正确。5(多选)(2019江苏高考)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱()A运动周期为B线速度的大小为RC受摩天轮作用力的大小始终为mgD所受合力的大小始终为m2RBD由T，vR可知A错误，B正确。由座舱做匀速圆周运动，可知座舱所受的合力提供向心力，Fm2R，方向始终指向摩天轮中心，则座舱在最低点时，其所受摩天轮的作用力为mgm2R，故C错误，D正确。6(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是()A速率v一定时，r越小，要求h越大B速率v一定时，r越大，要求h越大C半径r一定时，v越小，要求h越大D半径r一定时，v越大，要求h越大AD火车转弯时，向心力由重力mg与轨道支持力FN的合力来提供，如图所示，设轨道平面与水平面的夹角为，则有mgtan ，且tan sin ，其中L为轨间距，是定值，有mg，通过分析可知A、D正确。7.如图所示，叠放在一起的两物块A、B质量相等，随水平圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是()AB做圆周运动所需向心力是A做圆周运动所需向心力的2倍B盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍CA有沿半径向外滑动的趋势，B有沿半径向内滑动的趋势D若B先滑动，则A、B之间的动摩擦因数A小于B与盘之间的动摩擦因数BBA、B两物块随水平圆盘一起做匀速圆周运动，向心力Fm2r，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等，故A错误；将A、B作为整体分析，fAB2m2r，对A分析，有fAm2r，可知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，故B正确；A所受的静摩擦力方向指向圆心，可知A有沿半径向外滑动的趋势，B受到盘的静摩擦力方向指向圆心，有沿半径向外滑动的趋势，故C错误；若B先滑动，表明盘对B的摩擦力先达到二者之间的最大静摩擦力，当B恰要滑动时，有B2mgfAmvr，又mrB，故D错误。8.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。在各自运动轨迹的最低点时，有()AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度C小球从静止释放运动到最低点的过程中，由机械能守恒得mgRmv2，解得v，式中R为绳长，则小球在最低点的速度只与绳长有关，可知vP时，b绳将出现弹力D若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化AC对小球受力分析，可得a绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力，解得Ta，为定值，A正确，B错误。当Tacos m2l，即时，b绳的弹力为零，若角速度大于该值，则b绳将出现弹力，C正确。由于绳b可能没有弹力，故绳b突然被剪断，则a绳的弹力可能不变，D错误。10(多选)(2019资阳一诊)如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系图象如图乙所示，图象中的数据a和b，包括重力加速度g都为已知量，则以下说法正确的是()甲乙A数据a与小球的质量无关B数据b与小球的质量无关C比值只与小球的质量有关，与圆周轨迹半径无关D利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径AD由题图乙可知，当v2a时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供其做圆周运动的向心力，则由牛顿第二定律得mg，解得v2gr，故agr，与小球的质量无关，故A正确；当v22a时，对小球受力分析，则由牛顿第二定律得mgb，解得bmg，与小球的质量有关，故B错误；根据上述分析可知与小球的质量有关，与圆周轨迹半径也有关，故C错误；由上述可知r，m，故D正确。11(2019江苏扬州中学高考模拟)扬州某游乐场有一种叫作“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示。模型飞机固定在旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为，当模型飞机以恒定的角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是()A模型飞机受重力、旋臂的作用力和向心力B旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直C增大，模型飞机线速度大小不变D增大，旋臂对模型飞机的作用力变大D当模型飞机以角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，模型飞机受到重力和支持力的作用，而向心力属于效果力，由重力和支持力的合力产生，故模型飞机受到的力为重力和旋臂的作用力，故A错误；旋臂对模型飞机的作用力方向可以与旋臂不垂直，但在竖直方向和水平方向有分力，且竖直方向的分力等于重力，故B错误；增大，飞机的圆周运动半径rLsin 增大，根据vr知飞机线速度增大，故C错误；根据旋臂对模型飞机的作用力大小的表达式F，若夹角增大，则旋臂对模型飞机的作用力增大，故D正确。12如图所示，装置BOO可绕竖直轴OO转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角37。已知小球的质量m1 kg，细线AC长L1 m，B点距C点的水平和竖直距离相等。(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)(1)若装置匀速转动的角速度为1，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向夹角仍为37，求角速度1的大小；(2)若装置匀速转动的角速度为2时，细线AB刚好竖直，且张力为零，求此时角速度2的大小。解析(1)细线AB上的张力恰为零时有mgtan 37mLsin 37解得1 rad/s rad/s。(2)细线AB恰好竖直，但张力为零时，由几何关系得cos ，则有53mgtan mLsin 解得2 rad/s。答案(1) rad/s(2) rad/s13(2019江苏扬州中学高三月考)一转动装置如图甲所示，两根足够长轻杆OA、OB固定在竖直轻质转轴上的O点，两轻杆与转轴间夹角均为30。小球a、b分别套在两杆上，小环c套在转轴上，球与环质量均为m。c与a、b间均用长为L的细线相连，原长为L的轻质弹簧套在转轴上，一端与轴上P点固定，另一端与环c相连。当装置以某一转速转动时，弹簧伸长到1.5L，环c静止在O处，此时弹簧弹力等于环的重力，球、环间的细线刚好拉直而无张力。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。求：甲乙(1)细线刚好拉直而无张力时，装置转动的角速度1；(2)如图乙所示，该装置以角速度 2(未知)匀速转动时，弹簧长为，求此时杆对小球的弹力大小和角速度2。解析(1)对a或b小球分析，根据牛顿第二定律得mLsin 30解得1。(2)依题可知，两次弹簧弹力大小相等方向相反，且F1mg设绳子拉力为F2，由几何知识知绳子与竖直轴之间的夹角为60对c球分析，根据平衡条件得：2F2cos 60mgF1解得F22mg对a或b球分析，竖直方向根据平衡条件得：FNsin 30mgF2cos 60解得FN4mg水平方向根据牛顿第二定律得FNcos 30F2sin 60mLsin 60解得2。答案(1)(2)4mg8