【三维设计】2022届高三物理一轮 课时跟踪检测15 圆周运动

课时跟踪检测(十五)　圆周运动高考常考题型：选择题＋计算题1．如图1所示，物块在水平圆盘上，与圆盘一起绕固定轴匀速转动，下列说法中正确的是(　　)A．物块处于平衡状态B．物块受三个力作用图1C．在角速度一定时，物块到转轴的距离越远，物块越不容易脱离圆盘D．在物块到转轴距离一定时，物块运动周期越小，越不容易脱离圆盘2.变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图2所示是某一变速车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则(　　)A．该车可变换两种不同挡位图2B．该车可变换四种不同挡位C．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝1∶4D．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝4∶13.如图3所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺表面上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是(　　)A．a、b和c三点的线速度大小相等B．b、c两点的线速度始终相同C．b、c两点的角速度比a的大D．b、c两点的加速度比a点的大图34．雨天的野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”。如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来。如图4所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则(　　)图4A．泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B．泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来C．泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来D．泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来6\n5．(2022·广东高考)图5是滑道压力测试的示意图，光滑圆弧轨道与光滑斜面相切，滑道底部B处安装一个压力传感器，其示数FN表示该处所受压力的大小。某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑，通过B图5时，下列表述正确的有(　　)A．FN小于滑块重力　　　　　B．FN大于滑块重力C．FN越大表明h越大．FN越大表明h越小6.如图6所示，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θ。下列说法中正确的是(　　)A．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L图6C．θ越大，小球运动的速度越大D．θ越大，小球运动的周期越大7.如图7所示，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点图7B．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8.如图8所示，两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L，今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为2v，则此时每段线中张力大小为(　　)A.mgB．2mg图8C．3mgD．4mg9．如图9所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺，带孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。当转图9盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动的角速度为ω1时，指针指在A处，当转盘转动的角速度为ω2时，指针指在B处，设弹簧均没有超过弹性限度。则ω1与ω2的比值为(　　)6\nA.B.C.D.10.如图10所示，两个用相同材料制成的靠摩擦转动的轮A和B水平放置，两轮半径RA＝2RB。当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上。若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也静止，则木块距B轮转动轴的最大距离为(　　)图10A.B.C.D．RB11.(2022·重庆模拟)如图11所示，半径为R、内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同的速度进入管内。A通过最高点C时，对管壁上部压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部压力为0.75mg，求A、B两球落地点间的距离。图1112．(2022·唐山摸底)“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落地上。现将太极球简化成如图12甲所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高。设球的重力为1N，不计拍的重力。求：(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少？(2)设在A处时健身者需施加的力为F，当球运动到B、D位置时，板与水平方向需有一定的夹角θ，请作出tanθ－F的关系图象。　　图12答案课时跟踪检测(十五)圆周运动6\n1．选B　对物块进行受力分析可知，物块受竖直向下的重力、垂直圆盘向上的支持力及指向圆心的摩擦力共三个力作用，合力提供向心力，A错，B正确。根据向心力公式Fn＝mrω2可知，当ω一定时，半径越大，所需的向心力越大，越容易脱离圆盘；根据向心力公式Fn＝mr()2可知，当物块到转轴距离一定时，周期越小，所需向心力越大，越容易脱离圆盘，C、D错误。2．选BC　该车可变换四种不同挡位，分别为A与C、A与D、B与C、B与D，A错误，B正确；当A轮与D轮组合时，由于两轮齿数可知，当A轮转动一周时，D轮要转4周，故ωA∶ωD＝1∶4，C正确，D错误。3．选D　当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，a、b和c三点的角速度相同，a半径小，线速度要比b、c的小，A、C错；b、c两点的线速度大小始终相同，但方向不相同，B错；由a＝ω2r可得b、c两点的加速度比a点的大，D对。4．选C　当后轮匀速转动时，由a＝Rω2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，A错误。在角速度ω相同的情况下，泥巴在a点有Fa＋mg＝mω2R，在b、d两点有Fbd＝mω2R，在c点有Fc－mg＝mω2R。所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大，容易被甩下，故B、D错误，C正确。5．选BC　设滑块到达B点时的速度为v，根据向心力公式得：FN－mg＝m，根据机械能守恒定律可得：mgh＝mv2，解得FN＝mg(1＋)，所以B、C正确。6．选C　小球只受重力和绳的拉力作用，合力大小为F＝mgtanθ，半径为R＝Lsinθ，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mgtanθ＝m，得到v＝sinθ，θ越大，小球运动的速度越大，C对；周期T＝＝2π，θ越大，小球运动的周期越小，D错。7．选B　根据机械能守恒定律2mgL＝mv2－mvP2，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F＝＝mg，故小球在P点受到轻杆向上的弹力，故C、D均错误。8．选A　当小球到达最高点时速率为v，有mg＝m6\n，当小球到达最高点速率为2v时，应有F＋mg＝m＝4mg，所以F＝3mg，此时最高点各力如图所示，所以FT＝mg，A正确。9．选B　小球随转盘转动时由弹簧的弹力提供向心力。设标尺的最小分度的长度为x，弹簧的劲度系数为k，则有kx＝m·4x·ω12，k·3x＝m·6x·ω22，故有ω1∶ω2＝1∶，B正确。10．选C　由图可知，当主动轮A匀速转动时，A、B两轮边缘上的线速度相同，由ω＝，得＝＝＝。由于小木块恰能在A轮边缘静止，则由静摩擦力提供的向心力达最大值μmg，故μmg＝mωA2RA①设放在B轮上能使木块相对静止的距B轮转动轴的最大距离为r，则向心力由最大静摩擦力提供，故μmg＝mωB2r②因A、B材料相同，故木块与A、B的动摩擦因数相同，①②式左边相等，故mωA2RA＝mωB2r，得r＝()2RA＝()2RA＝＝。所以选项C正确。11．解析：A球通过最高点时，由FNA＋mg＝m已知FNA＝3mg，可求得vA＝2B球通过最高点时，由mg－FNB＝m已知FNB＝0.75mg，可求得vB＝平抛落地历时t＝故两球落地点间的距离Δl＝(vA－vB)t解得Δl＝3R答案：3R12．解析：(1)设球运动的线速度为v，半径为R则在A处时F＋mg＝m①在C处时F′－mg＝m②由①②式得ΔF＝F′－F＝2mg＝2N。(2)在A处时健身者需施加的力为F，球在匀速圆周运动的向心力F向＝F＋mg，在B6\n处不受摩擦力作用，受力分析如图甲所示。则tanθ＝＝＝F＋1作出的tanθ－F的关系图象如图乙所示。甲　　　　　　　乙答案：(1)2N　(2)见解析图6