（江苏专版）2022年高考物理总复习 课时作业十五 圆周运动及其应用

（江苏专版）2022年高考物理总复习 课时作业十五 圆周运动及其应用1下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是() A是线速度不变的运动 B是角速度不变的运动 C是角速度不断变化的运动 D是相对圆心位移不变的运动2如图所示为一皮带转动装置，右轮半径为r，a点在它的边缘上左轮半径为2r，b点在它的边缘上若在转动过程中，皮带不打滑，则a点与b点的向心加速度大小之比为()第2题图 A12 B21 C41 D143如图所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z124，从动轮的齿数z28，当主动轮以角速度顺时针转动时，从动轮的运动情况是()第3题图 A顺时针转动，周期为 B逆时针转动，周期为 C顺时针转动，周期为 D逆时针转动，周期为4汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长某国产轿车的车轮半径约为30 cm，当该型号的轿车在高速公路上行驶时，速率计的指针指在120 km/h上，可估算此时该车车轮的转速为() A1 000 r/s B1 000 r/min C1 000 r/h D2 000 r/s5(多选)如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为，A的质量是2 m，B和C的质量均为m，A、B离轴为R，C离轴为2R.当圆台旋转时，则()第5题图 A若A、B、C均未滑动，则C的向心加速度最大 B若A、B、C均未滑动，则B的摩擦力最小 C当圆台转速增大时，B比A先滑动 D圆台转速增大时，C比B先滑动6如图所示，从光滑的圆弧槽的最高点滑下的小滑块，滑出槽口时速度方向为水平方向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面为水平，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，则R1和R2应满足的关系是()第6题图 AR1R2 BR1 CR1R2 DR17如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动(图中实线为其运动轨迹)若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是()第7题图 A若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 D若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc运动8某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘A、B，A盘上固定一个信号发射装置P，能持续沿半径向外发射红外线，P到圆心的距离为28 cm.B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q，Q到圆心的距离为16 cm.P、Q转动的线速度均为4 m/s.当P、Q正对时，P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口，如图所示，则Q每隔一定时间就能接收到红外线信号，这个时间的最小值为()第8题图 A0.42 s B0.56 s C0.70 s D0.84 s9如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r01.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力自行车车轮的半径R135 cm，小齿轮的半径R24.0 cm，大齿轮的半径R310.0 cm.求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)第9题图10如图所示，小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动，当它运动到图中a点时，在圆形槽中心O点正上方h处，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平抛出，结果恰好在a点与A球相碰，求：第11题图 (1)B球抛出时的水平初速度(2)A球运动的线速度最小值(3)试确定A球做匀速圆周运动的周期的可能值11如图甲所示，一长为L的轻绳一端固定于O点，另一端系一质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则：(1)小球在最高点的最小速度为多大？(2)若让在绳拉着小球在倾角为的光滑斜面上做圆周运动，如图乙所示，则小球经过最高点的最小速度为多大？甲乙第11题图第2课时圆周运动的实例分析(限时：45分钟)(班级_姓名_)1如图所示，用细线将一小球悬挂在匀速前进的车厢里，当车厢突然制动时()第1题图 A线的张力不变 B线的张力突然减小 C线的张力突然增大 D线的张力如何变化无法判断2一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为() A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s3(多选)空间站在围绕地球做匀速圆周运动，关于其中的宇航员，下列说法正确的是() A宇航员仍受重力的作用 B宇航员受力平衡 C宇航员受重力等于所需的向心力 D宇航员不受重力的作用4质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋(如图所示)，做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时空气对飞机的作用力大小为()第4题图 Am Bmg Cm Dm5如图所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转动，使小球在竖直平面内运动设小球在最高点的速度为v，则()第5题图 Av的最小值为 Bv若增大，此时所需的向心力将减小 C当v由逐渐增大时，杆对球的弹力也逐渐增大 D当v由逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小6下列各图为日常生活的一些物体做圆周运动的情形，其中，图甲表示汽车过凹形桥，图乙表示汽车过拱形桥，图丙为汽车在水平路面上转弯，图丁为旋转着的脱水筒，下列说法正确的是()甲 乙丙丁第6题图 A汽车过凹形桥底部时处于超重状态 B汽车过拱形桥顶部时处于超重状态 C汽车转弯速率越大，越不容易侧翻 D衣物越靠近脱水筒中心，脱水效果越好7(多选)如图所示，木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是()第7题图 A从水平位置a到最高点b的过程中A的向心加速度越来越大 B从水平位置a到最高点b的过程中B对A的摩擦力越来越小 C在a处时A对B的压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值 D在过圆心的水平线以下A对B的压力一定大于A的重力8如图，杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子经过最高点时，里面的水也不会流出来，这是因为()第8题图 A水处于失重状态，不受重力的作用 B水受的合力为零 C水受的合力提供向心力，使水做圆周运动 D杯子特殊，杯底对水有吸引力9某高速公路的一个出口路段如图所示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变)，再匀速率通过水平圆弧路段至C点，最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下已知轿车在A点的速度v072 km/h，AB长L1150 m；BC为四分之一水平圆弧段，限速(允许通过的最大速度)v36 km/h，轮胎与BC段路面间的动摩擦因数0.5，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段为平直路段，长为L250 m，重力加速度g取10 m/s2.第9题图(1)若轿车到达B点速度刚好为v36 km/h，求轿车在AB下坡段加速度的大小；(2)为保证行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R的最小值；(3)轿车从A点到D点全程的最短时间10如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO重合转台以一定角速度匀速转动一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO之间的夹角为60.重力加速度大小为g.(1)若0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求0；(2)(1k)0，且0k1，求小物块受到的摩擦力大小和方向第10题图11如图所示，长为L的轻杆，两端各连接一个质量都是m的小球，使它们以轻杆中点为轴在竖直平面内做匀速圆周运动，周期T2，求它们通过竖直位置时杆分别对上下两球的作用力，并说明是拉力还是支持力第11题图课时作业(十五)圆周运动及其应用第1课时圆周运动1B【解析】匀速圆周运动，角速度保持不变，线速度大小保持不变，方向时刻变化，A、C错误，B正确；相对圆心的位移大小不变，方向时刻变化，D错误2A【解析】有传送带传送的两个轮子边缘上的点线速度相等，所以vavb，由公式a得，ra2rb，则aaab12，故选A.3B【解析】主动轮顺时针转动，从动轮逆时针转动，两轮边缘的线速度相等，由齿数关系知主动轮转一周时，从动轮转三周，故T从，B正确4B【解析】由题意得v120 km/hm/s，r0.3 m，又v2nr，得n18 r/s1 000 r/min.5ABD【解析】三个物体都做匀速圆周运动，由合力提供向心力对任意一个受力分析，如图第5题图支持力与重力平衡，F合fF向由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度相等，根据题意，rc2ra2rb2R由向心力公式F向m2r，得三物体的向心力分别为：Fa2m2RFbm2RFc2m2R三个物体的角速度相等，由向心加速度a2r，知C的半径最大，所以C的向心加速度最大，故A正确；对任意一物体，由于摩擦力提供向心力，有fm2r，由上面的向心力表达式可知，B需要的向心力最小，故B受到的摩擦力最小故B正确当变大时，所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动当转速增加时，A、C所需向心力同步增加，且保持相等B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力与B所需的向心力保持21关系由于B和C受到的最大静摩擦力始终相等，都比A小，所以C先滑动，A和B后同时滑动，故C错误，D正确故选ABD.6D【解析】小物块滑出槽口后不沿球面下滑而做平抛运动，槽口处的速度v，由机械能守恒得v，故满足的条件R1，D正确7A【解析】若拉力突然消失，则小球沿着P点处的切线做匀速直线运动，选项A正确；若拉力突然变小，则小球做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，故小球做曲线运动，选项BD错误；若拉力突然变大，则小球做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，选项C错误8B【解析】P的周期TP0.14 sQ的周期TQ0.08 s因为经历的时间必须等于它们周期的整数倍，根据数学知识，0.14和0.08的最小公倍数为0.56 s，所以经历的时间最小为0.56 s故B正确，A、C、D错误92175【解析】共轴转动，角速度相等，故小齿轮和车轮角速度相等12；靠摩擦传动以及靠链条传动，线速度大小相等，故大齿轮和小齿轮边缘点线速度相等，车轮与摩擦小轮边缘点线速度也相等；设大齿轮的转速n1，则大齿轮边缘点线速度为2R3n1，大齿轮和小齿轮边缘点线速度相等，故小齿轮边缘点线速度也为2R3n1，车轮线速度为：R1，车轮与摩擦小轮边缘点线速度相等，故摩擦小轮边缘点线速度为R1；故n1n2n12175.10(1)R(2)2R(3) (n1，2，3，)【解析】(1)小球B做平抛运动，其在水平方向上做匀速直线运动，则Rv0t.在竖直方向上做自由落体运动，则hgt2.由得v0R.(2)A球的线速度取最小值时，A球刚好转过一圈的同时，B球落到a点与A球相碰，则A球做圆周运动的周期正好等于B球的飞行时间，即T，所以vA2R.(3)能在a点相碰，则A球在平抛的B球飞行时间内又回到a点即平抛运动的时间等于A球周期的整数倍，所以tnT，T(n1，2，3，)11(1)(2)【解析】(1)在最高点，当重力完全充当向心力时，小球的速度最小，mgm得v.(2)在最高点，当重力的下滑分力完全充当向心力时，小球的速度最小，mgsinm得v.第2课时圆周运动的实例分析1C【解析】原来匀速运动时，求处于平衡状态，绳子对球的拉力与球受到的重力是一对平衡力，F拉G当车厢突然制动时，球由于惯性继续保持原来的速度运动，但由于绳子的作用做圆周运动，绳子对球竖直向上的拉力和球受到的重力的合力提供它做圆周运动所需要的向心力F拉Gm所以F拉G，绳的拉力突然变大，故C正确，ABD错误故选C.2B【解析】当FNG时，因为GFNm，所以Gm，当FN0时，Gm，所以v2v20 m/s.3AC【解析】因为空间站在围绕地球做匀速圆周运动需要向心力，所受重力充当向心力；故选AC.4C【解析】飞机在盘旋时在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和空气的作用力两个力的作用，合力提供向心力Fnm.飞机运动情况和受力情况示意图如图所示，根据平行四边形定则得：Fm，C正确故选C.5C【解析】由于杆能支撑小球，因此v的极小值为零故A错误根据向心力公式FNm知，速度逐渐增大，向心力也逐渐增大故B错误当v时，杆对球没有作用力，v由逐渐增大，杆对球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得：Fmgm，可见，v增大，F增大故C正确v由逐渐减小时，杆对球有向上的支持力，有mgFm，速度减小，则杆子的弹力增大故D错误故选C.6A【解析】对汽车进行受力分析，受到重力G、牵引力F、路面的支持力N和阻力f.因为物体做匀速圆周运动，合力提供向心力，汽车过凹形桥底部时，Nmg，则得，Nmg所以汽车处于超重状态，故A正确；汽车过拱形桥顶部时mgN，Nmg，汽车处于失重状态，故B错误；汽车转弯速度越大，需要的向心力F越大，越容易侧翻故C错误；衣物越靠近脱水桶中心，F越小，脱水效果越不好，故D错误故选A.7BCD【解析】由于木块A在竖直平面内做匀速圆周运动，A的向心加速度大小不变，A错误；从水平位置a到最高点b的过程中，A的向心加速度沿水平方向的分量逐渐减小，即此过程B对A的摩擦力越来越小，B正确；在a处时A的向心加速度水平向左，竖直方向上A处于平衡，A对B的压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值，C正确；在过圆心的水平线以下有向上的加速度的分量，此时A处于超重状态，A对B的压力大于A的重力，D正确8C【解析】A当杯子经过最高点时，里面的水处于失重状态，但失重时物体的重力并未变化，故A错误；B.当杯子经过最高点时，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不为零，故B错误；C.水做圆周运动，经过最高点时，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正确；D.杯底对水只有向下的弹力，无吸引力，故D错误；故选C.9(1)1 m/s2(2)20 m(3)23.14 s【解析】(1)v072 km/h20 m/s，AB长L1150 m，v36 km/h10 m/s，对AB段匀减速直线运动有v2v2aL1，代入数据解得a1 m/s2.(2)汽车在BC段做圆周运动，静摩擦力提供向心力，有Ffm，为了确保安全，则须满足Ffmg，解得R20 m，即Rmin20 m.(3)设AB段时间为t1，BC段时间为t2，CD段时间为t3，全程所用最短时间为t.L1t1，而Rvt2，L2t3，tt1t2t3，解得t23.14 s.10(1)(2)当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向下，大小为fmg.当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，大小为fmg【解析】(1)当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtanmRsin，解得0.(2)当(1k)0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，摩擦力方向沿罐壁切线向下，根据牛顿第二定律得，fcos60Ncos30mRsin602fsin60mgNsin30联立两式解得：fmg当(1k)0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，根据牛顿第二定律得，Ncos30fcos60mRsin602.mgNsin30fsin60联立两式解得fmg.11最低点：mg，拉力最高点：mg，支持力【解析】对小球受力分析，得在最低点处F1mgm()2，所以F1mg，方向向上，为拉力在最高点处，设球受杆拉力为F2，F2mgm()2.所以F2mg，故知F2方向向上，为支持力