2022年高考物理总复习 专题4 圆周运动应用实例课时作业（含解析）

2022年高考物理总复习 专题4 圆周运动应用实例课时作业（含解析）一、单项选择题1在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低如图1所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于()图1A. B. C. D. 【答案】B【解析】考查向心力公式汽车做匀速圆周运动，向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力提供，且向心力方向水平，大小F向mgtan ，根据牛顿第二定律：F向m，tan ，解得汽车转弯时的车速v ，B对图22如图2，长为L的轻杆一端固定质量为m的小球，另一端有固定转轴O.现使小球在竖直平面内做圆周运动P为圆周轨道的最高点若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为 ，则以下判断正确的是()A小球不能到达P点B小球到达P点时的速度小于C小球能到达P点，但在P点不会受到轻杆的弹力D小球能到达P点，且在P点受到轻杆向下的弹力【答案】B【解析】根据机械能守恒定律2mgLmv2mv，可求出小球在P点的速度为 ，故B正确，A错误小球在P点所需要的向心力Fmg，故小球在P点受到轻杆向上的弹力，故C、D均错误3如图，长为 L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为.下列说法中正确的是()图3A小球受重力、绳的拉力和向心力作用B小球做圆周运动的半径为LC越大，小球运动的速度越大D越大，小球运动的周期越大【答案】C【解析】小球只受重力和绳的拉力作用，合力大小为Fmgtan ，半径为RLsin ，A、B均错；小球做圆周运动的向心力是由重力和绳的拉力的合力提供的，则mgtan m，得到vsin ，越大，小球运动的速度越大，C对；周期T2 ，越大，小球运动的周期越小，D错4. (xx湛江质检)半径为R的光滑半圆球固定在水平面上如图4所示，顶部有一个物体A，今给A一个水平初速度v0，则A将()图4A沿球面下滑至M点B沿球面下滑至某一点N，便离开球面做斜下抛运动C按半径大于R的新圆弧轨道做圆周运动D立即离开半圆球做平抛运动【答案】D【解析】给A一个水平初速度v0，则F向mg，即重力恰好提供向心力，物体与半圆球无相互作用A将不沿半圆球表面运动，而是脱离球表面做平抛运动5下列关于离心现象的说法正确的是()A当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线方向做直线运动D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动【答案】C【解析】向心力是以效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需的向心力，是由它所受的某个力、某个力的分力或几个力的合力提供的因此，它并不受向心力和离心力的作用它之所以产生离心现象是由于F合F向，A错物体在做匀速圆周运动时，如果它所受的一切力都突然消失，根据牛顿第一定律，它从这时起做匀速直线运动，故C正确，B、D错二、双项选择题6(xx湛江模拟)甲、乙两球做匀速圆周运动，向心加速度a随半径r变化的关系图象如图5所示由图象可以知道()图5A甲球运动时，线速度大小保持不变B甲球运动时，角速度大小保持不变C乙球运动时，线速度大小保持不变D乙球运动时，角速度大小保持不变【答案】BC【解析】在加速度时间图象中，甲的加速度与半径成正比，故角速度不变，B对乙的加速度与半径成反比，故线速度不变7如图6所示，小物块从半球形碗的碗口下滑到碗底的过程中，如果小物块的速度大小始终不变，则()图6A小物块的加速度大小始终不变B碗对小物块的支持力大小始终不变C碗对小物块的摩擦力大小始终不变D小物块所受的合力大小始终不变【答案】AD【解析】小物块从碗口下滑到碗底的过程中，如果小物块的速度大小始终不变，则小物块的加速度大小始终不变，小物块所受的合力大小始终不变，A、D正确；小物块受力如图所示，FNGcos m，fGsin ，由于v不变，变小，FN变大，f变小，故B、C错误8如图7所示，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为，则物体在最低点时，下列说法正确的是()图7A受到的向心力为mgmB受到的摩擦力为mC受到的摩擦力为(mgm)D受到的合力方向斜向左上方【答案】CD【解析】物体在最低点受竖直方向的合力Fy，方向向上，提供向心力，Fym，A错误；而FyFNmg，得FNmgm，物体受滑动摩擦力fFN(mgm)，B错误，C正确；f水平向左，故物体受到的f与Fy的合力，斜向左上方，D正确9.一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图8所示，则下列说法正确的是()图8A小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零B小球过最高点时的最小速度是零C小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大D小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小【答案】AB【解析】因轻质杆既可以提供拉力又可以提供支持力，所以在最高点杆所受弹力可以为零，A对；在最高点弹力也可以与重力等大反向，小球最小速度为零，B正确；随着速度增大，杆对球的作用力可以增大也可以减小，C、D错10如图9所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环轨道上做圆周运动圆环半径为R，小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时()图9A小球对圆环的压力大小等于mgB小球受到的向心力等于0C小球的线速度大小等于D小球的向心加速度大小等于g【答案】CD【解析】小球到最高点时刚好不脱离圆环，则圆环刚好对小球没有作用力，小球只受重力，方向竖直向下提供向心力，根据牛顿第二定律得小球的向心加速度大小为ag，再根据圆周运动规律得ag，解得v.三、非选择题11如图，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上有一质量为m的小物块。求：图10(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；(2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度。【答案】(1)mgmg(2) 【解析】(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点时受到重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡设物块所在斜面与水平面夹角为，由平衡条件得摩擦力的大小fmgsin mg支持力的大小Nmgcos mg.(2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，物块在筒壁A点时受到重力和支持力的作用，它们的合力提供向心力设筒转动的角速度为，有mgtan m2由几何关系得tan 联立以上各式解得.12如图11所示，将一质量为m0.1 kg的小球自水平平台右端O点以初速度v0水平抛出，小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC，并沿轨道恰好通过最高点C，圆轨道ABC的形状为半径R2.5 m的圆截去了左上角127的圆弧，CB为其竖直直径(sin 530.8，cos 530.6，重力加速度g取10 m/s2)求：图11(1)小球经过C点的速度大小；(2)小球运动到轨道最低点B时轨道对小球的支持力大小；(3)平台右端O到A点的竖直高度H.【答案】(1)5 m/s(2)6.0 N(3)3.36 m【解析】(1)小球恰好通过最高点C，由重力提供向心力，即mgmvC5 m/s.(2)从B点到C点，由机械能守恒定律得mvmg2Rmv在B点对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有FNmgm解得FN6.0 N.(3)从A到B由机械能守恒定律有mvmgR(1cos 53)mv所以vA m/s在A点对速度进行分解有vyvAsin 53所以H3.36 m