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一点一练2022版高考物理复习专题九圆周运动专题演练含两年高考一年模拟

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考点9 圆周运动两年高考真题演练1.(2022·天津理综,4)未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的,下列说法正确的是(  )A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大D.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小2.(2022·浙江理综,19)(多选)如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道,转弯处为圆心在O点的半圆,内外半径分别为r和2r。一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达A′B′线,有如图所示的①、②、③三条路线,其中路线③是以O′为圆心的半圆,OO′=r。赛车沿圆弧路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力为Fmax。选择路线,赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变,发动机功率足够大),则(  )A.选择路线①,赛车经过的路程最短B.选择路线②,赛车的速率最小C.选择路线③,赛车所用时间最短D.①、②、③三条路线的圆弧上,赛车的向心加速度大小相等3.(2022·福建理综,17)如图,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则(  )A.t1<t2B.t1=t2C.t1>t2D.无法比较t1、t2的大小8\n4.(2022·新课标全国卷Ⅰ,20)(多选)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(  )A.b一定比a先开始滑动B.a、b所受的摩擦力始终相等C.ω=是b开始滑动的临界角速度D.当ω=时,a所受摩擦力的大小为kmg5.(2022·新课标全国卷Ⅱ,17)如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为(  )A.Mg-5mgB.Mg+mgC.Mg+5mgD.Mg+10mg6.(2022·安徽理综,19)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10m/s2。则ω的最大值是(  )A.rad/sB.rad/sC.1.0rad/sD.0.5rad/s7.[2022·天津理综,9(1)]半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点。在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时,半径OA8\n方向恰好与v的方向相同,如图所示。若小球与圆盘只碰一次,且落在A点,重力加速度为g,则小球抛出时距O的高度h=________,圆盘转动的角速度大小ω=________考点9 圆周运动一年模拟试题精练1.(2022·四川成都市高三联考)雨伞边缘到伞柄距离为r,边缘高出地面为h,当雨伞以角速度ω绕伞柄水平匀速转动时,雨滴从伞边缘水平甩出,则雨滴落到地面上的地点到伞柄的水平距离(  )A.rB.rC.rD.r2.(2022·四川绵阳高三联考)如图所示,小木块a、b和c(可视为质点)放在水平圆盘上,a、b两个质量均为m,c的质量为m/2。a与转轴OO′的距离为l,b、c与转轴OO′的距离为2l且均处于水平圆盘的边缘。木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g,若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,下列说法正确的是(  )A.b、c所受的摩擦力始终相等,故同时从水平圆盘上滑落B.当a、b和c均未滑落时,a、c所受摩擦力的大小相等C.b和c均未滑落时线速度一定相等D.b开始滑动时的转速是3.(2022·河北省保定市高三质检)如图所示,长为l的轻杆一端固定一质量为m的小球,另一端固定在转轴O上,杆可在竖直平面内绕轴O无摩擦转动。已知小球通过最低点Q时,速度大小为v=,则小球的运动情况为(  )A.小球不可能到达圆周轨道的最高点PB.小球能到达圆周轨道的最高点P,但在P点不受轻杆对它的作用力C.小球能到达圆周轨道的最高点P,且在P点受到轻杆对它向上的弹力D.小球能到达圆周轨道的最高点P,且在P点受到轻杆对它向下的弹力4.(2022·安徽江淮名校高三联考)如图所示,8\n放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量为m的带孔小球穿于环上,同时有一长为R的细绳一端系于球上,另一端系于圆环最低点,绳的最大拉力为2mg。当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时,发现小球受三个力作用。则ω可能为(  )A.3B.C.D.5.(2022·湖北黄冈高三质检)(多选)如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时,烧断细线,则(  )A.两物体均沿切线方向滑动B.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,同时所受摩擦力减小C.两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动D.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,物体A发生滑动,离圆盘圆心越来越远6.(2022·开封模拟)如图所示,一块足够大的光滑平板放置在水平面上,能绕水平固定轴MN调节其与水平面所成的倾角,板上一根长为l=0.60m的轻细绳,它的一端系住一质量为m的小球P,另一端固定在板上的O点,当平板的倾角固定为α时,先将轻绳平行于水平轴MN拉直,然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0=3.0m/s。若小球能保持在板面内做圆周运动,倾角α的值应在什么范围内?(取重力加速度g=10m/s2)7.(2022·贵州省七校高三第一次联考)如图所示,水平传送带的右端与竖直面内的用内壁光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小。传送带的运行速度为v0=6m/s,将质量m=1.0kg的可看做质点的滑块无初速地放到传送带A端,传送带长度为L=12.0m,“9”字全高H=0.8m,“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2,试求:8\n(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间;(2)滑块滑到轨道最高点C时受到轨道的作用力大小;(3)若滑块从“9”形轨道D点水平抛出后,恰好垂直撞在倾角θ=45°的斜面上P点,求P、D两点间的竖直高度h(保留两位有效数字)。参考答案考点9 圆周运动两年高考真题演练1.B [由题意知有mg=F=mω2r,即g=ω2r,因此r越大,ω越小,且与m无关,B正确。]2.ACD [赛车经过路线①的路程s1=πr+2r=(π+2)r,路线②的路程s2=2πr+2r=(2π+2)r,路线③的路程s3=2πr,A正确;根据Fmax=,可知R越小,其不打滑的最大速率越小,所以路线①的最大速率最小,B错误;三种路线对应的最大速率v2=v3=v1,则选择路线①所用时间t1=,路线②所用时间t2=,路线③所用时间t3=,t3最小,C正确;由Fmax=ma,可知三条路线对应的a相等,D正确。]3.A [在AB段,由于是凸形滑道,根据牛顿第二定律知,速度越大,滑块对滑道的压力越小,摩擦力就越小,克服摩擦力做功越少;在BC段,根据牛顿第二定律知,速度越大,滑块对滑道的压力越大,摩擦力就越大,克服摩擦力做功越。多滑块从A运动到C与从C到A相比,从A到C运动过程,克服摩擦力做功较少,又由于两次的初速度大小相同,故到达C点的速率较大,平均速率也较大,故用时较短,所以A正确。]4.AC [小木块a、b做圆周运动时,由静摩擦力提供向心力,即f=mω2R。当角速度增加时,静摩擦力增大,当增大到最大静摩擦力时,发生相对滑动,对木块a:fa=mωl,当fa=kmg时,kmg=mωl,ωa=;对木块b:fb=mω·2l,当fb=kmg时,kmg=mω·2l,ωb=,所以b先达到最大静摩擦力,选项A正确;两木块滑动前转动的角速度相同,则fa=mω2l,fb=mω2·2l,fa<fb,选项B错误;当ω=时b刚开始滑动,8\n选项C正确;当ω=时,a没有滑动,则fa=mω2l=kmg,选项D错误。]5.C [解法一 以小环为研究对象,设大环半径为R,根据机械能守恒定律,得mg·2R=mv2,在大环最低点有FN-mg=m,得FN=5mg,此时再以大环为研究对象,受力分析如图,由牛顿第三定律知,小环对大环的压力大小为FN′=FN=5mg,方向竖直向下,故F=Mg+5mg,由牛顿第三定律知C正确。解法二 设小环滑到大环最低点时速度为v,加速度为a,根据机械能守恒定律mv2=mg·2R,且a=,所以a=4g,以整体为研究对象,受力情况如图所示。F-Mg-mg=ma+M·0所以F=Mg+5mg,C正确。]6.C [当物体转到圆盘的最低点恰好不滑动时,转盘的角速度最大,其受力如图所示(其中O为对称轴位置)由沿斜面的合力提供向心力,有μmgcos30°-mgsin30°=mω2R得ω==1.0rad/s,选项C正确。]7.解析 小球做平抛运动:h=gt2、R=vt,解得h=。由题意知ωt=2πn(n8\n=1,2,3,…),故联立R=vt可得ω=(n=1,2,3,…)。答案  (n∈N+)一年模拟试题精练1.D2.B [木块随圆盘一起转动,水平方向只受静摩擦力,故由静摩擦力提供向心力,则f=mrω2,当圆盘的角速度增大时,圆盘提供的静摩擦力随之增大,当需要的向心力大于最大静摩擦力时,物体开始滑动,b、c同时达到最大静摩擦力,故b、c同时从水平圆盘上滑落,但b、c质量不等,角速度转动半径相等,由f=mrω2知b、c所受摩擦力不等。A选项错误;当a、b和c均未滑落时,在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,f=mrω2,所以a、c所受摩擦力的大小相等,B选项正确;b和c均未滑落时由v=rω知,线速度大小相等,方向不相同,故C选项错误;b开始滑动时,最大静摩擦力提供向心力,kmg=m·2lω2,解得ω=,故D选项错误。]3.C [小球从最低点Q到最高点P,由机械能守恒定律得mv+2mgl=mv2,则vP=,因为0<vP=<,所以小球能到达圆周轨道的最高点P,且在P点受到轻杆对它向上的弹力,C正确。]4.B [因为圆环光滑,所以这三个力肯定是重力、环对球的弹力、绳子的拉力,细绳要产生拉力,绳要处于拉伸状态,根据几何关系可知,此时细绳与竖直方向的夹角为60°,当圆环旋转时,小球绕竖直轴做圆周运动,向心力由三个力在水平方向的合力提供,其大小为F=mω2r,其中r=Rsin60°一定,所以当角速度越大时,所需要的向心力越大,绳子拉力越大,所以对应的临界条件是小球在此位置刚好不受拉力,此时角速度最小,需要的向心力最小,对小球进行受力分析得:Fmin=mgtan60°,即mgtan60°=mωRsin60°,解得ωmin=。当绳子拉力达到2mg时,此时角速度最大,对小球进行受力分析得:竖直方向:FNsin30°-(2mg)sin30°-mg=0水平方向:FNcos30°+(2mg)cos30°=mω(Rsin60°)解得ωmax=,故A、C、D错误,B正确。]8\n5.BD6.解析 小球在倾斜平板上运动时受到绳子拉力、平板弹力、重力。在垂直平板方向上合力为0,重力在沿平板方向的分量为mgsinα小球在最高点时,由绳子的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力,有T+mgsinα=①研究小球从释放到最高点的过程,根据动能定理有-mglsinα=mv-mv②若恰好能通过最高点,则绳子拉力T=0③T=0时,联立①②解得sinα=,解得α=30°故α的范围为0°≤α≤30°答案 0°≤α≤30°7.解析 (1)滑块在传送带上运动时,由牛顿运动定律得:μmg=ma得a=μg=3m/s2,加速时间t1==2s前2s内的位移x1=at=6m匀速运动的位移x2=L-x1=6m时间t2==1s,故t=t1+t2=3s(2)滑块由B到C过程:-mgH=mv-mv在C点FN+mg=m,解得FN=90N。(3)滑块由B到D过程:-mg(H-2R)=mv-mv在P点v=竖直方向有:2gh=v2,解得h=1.4m答案 (1)3s (2)90N (3)1.4m8

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发布时间:2022-08-26 00:03:08 页数:8
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文章作者:U-336598

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