物理圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)典習(xí)題含詳細(xì)答案

1、1 .在觀看雙人花樣滑冰表演時(shí)，觀眾有時(shí)會(huì)看到女運(yùn)動(dòng)員被男運(yùn)動(dòng)員拉著離開冰面在空中做水平方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知通過目測(cè)估計(jì)拉住女運(yùn)動(dòng)員的男運(yùn)動(dòng)員的手臂和水平冰面的夾角約為45。，重力加速度為g=10 m/s2,若已知女運(yùn)動(dòng)員的體重為35 kg,據(jù)此可估算該女運(yùn)動(dòng)員（）A.受到的拉力約為35072N B.受到的拉力約為350 NC.向心加速度約為10 m/sD.向心加速度約為102m/s2圖 4 211A.該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定小于2任B.該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定等于22 .解析：本題考查了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析.以女運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，受力分析如圖.根據(jù)題意有G = mg=35

2、0 N;則由圖易得女運(yùn)動(dòng)員受到的拉力約為35042 N, A正確；向心加速度約為10 m/s2,C正確. 答案：AC3 .中央電視臺(tái)今日說法欄目最近報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故.家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場(chǎng)面，第八 次有輛卡車沖進(jìn)李先生家，造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案.經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào) 查，畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖 4 212所示.交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認(rèn)為正確的是（）A .由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)B .由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)C.公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)（東）高

3、外（西）低D.公路在設(shè)計(jì)上可能外（西）高內(nèi)（東）低北4圖 4-2-122解析：由題圖可知發(fā)生事故時(shí)，卡車在做圓周運(yùn)動(dòng)，從圖可以看出卡車沖入民宅時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果外側(cè)高，卡車所受重力和支持力提供向心力，則卡車不會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),也不會(huì)發(fā)生事故，故選項(xiàng) C正確.答案：AC4 . （2010湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考）如圖4 213所示，質(zhì)量為 m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的 邊長(zhǎng)略大于球的直徑.某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g,空氣阻力不計(jì)，要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則 （）圖 4-2- 132mg2mgC.盒子在最低

4、點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能小于 D.盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能大于3解析：要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則有度v= gR,該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=2vR= 2與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，由2mg=mV,解得該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速R導(dǎo)選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，盒子_mv2F- mg=-,解得 F=2mg,選項(xiàng) C、RD錯(cuò)誤.答案：B5 .圖示所示，為某一皮帶傳動(dòng)裝置.主動(dòng)輪的半徑為ri,從動(dòng)輪的半徑為2.已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑.下列說法正確的是 （）A.從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.從動(dòng)輪做

5、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為"n24解析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng).因?yàn)橹鲃?dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由于通過皮帶傳動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的速度相等,所以由 2mri=2m2r2n為頻率，2 Ttn 為角速度，得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n2 = nr1，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤.答案:5.質(zhì)量為m的石塊從半徑為BCR的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中，如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變，如圖 42 17所示，那么（）A.因?yàn)樗俾什蛔?，所以石塊的加速度為零B.石塊下滑過程中受的合外力越來越大C.石塊下滑過程中受的摩擦力大小不變D.石塊

6、下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心5解析：由于石塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 只存在向心加速度，大小不變，方向始終指向球心，D對(duì)，A錯(cuò).由F合=F向=ma向知合外力大小不變，B錯(cuò)，又因石塊在運(yùn)動(dòng)方向（切線方向）上合力為零，才能保證速率不變，在該方向重力的分力不斷減小，所以摩擦力不斷減小，C錯(cuò).答案：D6.2008年4月28日凌晨，山東境內(nèi)發(fā)生兩列列車相撞事故，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失.引發(fā)事故的主要原因是其中一列列車轉(zhuǎn)彎時(shí)超速行駛.如圖4218所示，是一種新型高速列車，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時(shí)，車廂會(huì)自動(dòng)傾斜，提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力； 假設(shè)這種新型列車以 360 km/h的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎, 彎道半徑為

7、1.5 km,則質(zhì)量為75 kg的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受到的合外力為（）A . 500 NB . 1 000 N C . 500啦 N D. 0圖 4 2186解析：360 km/h = 100 m/s,乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受的合外力提供向心力F = mv-=75Xr10021.5X 103=500 N.答案：A7 .如圖4-2- 19甲所示，一根細(xì)線上端固定在 S點(diǎn)，下端連一小鐵球 A,讓小鐵球在水平面內(nèi)做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)，此裝置構(gòu)成一圓錐擺 （不計(jì)空氣阻力）.下列說法中正確的是（）A .小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力、繩子的拉力和向心力作用B.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度一定大于、代（1

8、為擺長(zhǎng)）C.另有一個(gè)圓錐擺，擺長(zhǎng)更大一點(diǎn)，兩者懸點(diǎn)相同，如圖 4219乙所示，如果改變兩小球的角速 度，使兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則B球的角速度大于 A球的角速度D.如果兩個(gè)小球的質(zhì)量相等，則在圖乙中兩條細(xì)線受到的拉力相等甲乙圖 4- 2- 197解析：如下圖所示，小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到重力和繩子的拉力，而向心力是由重力和拉力的合力提供，故A項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式可得：mgtan 0= mldsin依即3= Mg/lcos 當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，。一定大于零，即 cos。一定小于1,因此，當(dāng)小鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)角速度一定大于Vg/i,故B項(xiàng)正確.設(shè)點(diǎn)S

9、到點(diǎn)O的距離為h,則mgtan 0= mho2tan依即w= Vg/h,若兩圓錐擺的懸點(diǎn)相同，且兩者恰好在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的角速度大小一定相等，即 C項(xiàng)錯(cuò)誤.如右上圖所示，細(xì)線受到的拉力大小為Ft = F,當(dāng)兩個(gè)小球的質(zhì)量相cos等時(shí)，由于（A<也，即cos 0a>cos飽，所示A球受到的拉力小于 B球受到的拉力，進(jìn)而可以判斷兩條細(xì)線受到的拉力大小不相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：B8 .汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲車在乙車的外側(cè).兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙.以下說法正確的是（）A . Ff甲小于Ff乙B . Ff

10、甲等于Ff乙C. Ff甲大于Ff乙 D. Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無(wú)關(guān)8解析：本題重點(diǎn)考查的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的知識(shí).根據(jù)題中的條件可知，兩車在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則地面對(duì)車的摩擦力來提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則 F向=又有向心力的表達(dá)式 F 2 mv向=丁,因?yàn)閮绍嚨馁|(zhì)量相同， 兩車運(yùn)行的速率相同，因此軌道半徑大的車的向心力小，即摩擦力小，A正確.答案：A9 .在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低.如圖4-2-20所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些.汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)內(nèi)外路面高度差為h,路基的水平寬度為d,路面的寬度為L(zhǎng).已知

11、重力加速度為 g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力（即垂直于前進(jìn) 方向）等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于（）A.警 B. gRh C.'陪 D.,華圖 4 2 209解析：考查向心力公式.汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供,且向心力的方向水平，向心力大小F向=mgtan仇根據(jù)牛頓第二定律:F向 = mR", tan 0= d,解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速 v= gRh, B對(duì). 答案：B10 .如圖4 224所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心 OO'轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分 別為R和H,筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半. 內(nèi)壁上有一質(zhì)量為 m

12、的小物塊隨圓錐筒一起做勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)，則下列說法正確的是 （）A.小物塊所受合外力指向。點(diǎn)B.當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3= TH時(shí)，小物塊不受摩擦力作用RC.當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度e 號(hào)H時(shí)，小物塊受摩擦力沿 AO方向D.當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3V亞RH時(shí)，小物塊受摩擦力沿 ao方向0圖 4- 2 2410解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受合外力提供向心力，指向物體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，A項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)小物塊在A點(diǎn)隨圓錐筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，小物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力和支持力2 R 一 ,、一的作用，匕們的合力提供向心力，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為w,有：mgtan 0= mw 2,由幾何關(guān)系得：tan 0=H,聯(lián)立以上各式解得3=2

13、gH, B項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變大時(shí)，小物塊所需向心力增大，故摩擦力RR沿AO方向，其水平方向分力提供部分向心力，C項(xiàng)正確；當(dāng)角速度變小時(shí)，小物塊所需向心力減小，故摩擦力沿OA方向，抵消部分支持力的水平分力，D項(xiàng)錯(cuò).答案：BC11.如圖4225所示，一水平光滑、距地面高為h、邊長(zhǎng)為a的正方形MNPQ桌面上，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩小球，兩小球在繩子拉力的作用下，繞繩子上的某點(diǎn)O以不同的線速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心。與桌面中心重合， 已知mA=0.5 kg, L= 1.2 m, Lao =0.8m, a=2.1 m, h= 1.25 m, A球的速度大小va= 0.4

14、 m/s,重力加速度g取10 m/s2,求：(1)繩子上的拉力F以及B球的質(zhì)量mB；(2)若當(dāng)繩子與 MN平行時(shí)突然斷開，則經(jīng)過 1.5 s兩球的水平距離；(與地面撞擊后。前進(jìn)方向的速度 不變)(3)兩小球落至地面時(shí)，落點(diǎn)間的距離.11 解析：(1)F = mA.VA = 0.5X T7T N = 0.1 N ,由 F = mA w2Loa= mBw2Lob 得 mB= mATOA= 1 kg.Loa0.8Lob(2)x= (va+ VB)t1=0.6X1.5 m = 0.9 m,水平距離為 s=，x2+L2 =0.92+ 1.22 m=1.5 m.-,2h 2X 1.25一 一 一 一(3)

15、t2= "j-g=10s= 0.5 s, x = (va+ VB)t2+a=0.6X0.5 m+2.1 m = 2.4 m距離為 s' =W 2+L2 =2.42+ 1.22 m = 655 m.答案：(1)1 kg (2)1.5 m (3)655 m12.圖 4-2-26如圖4-2-26所示，小球從光滑的圓弧軌道下滑至水平軌道末端時(shí)，光電裝置被觸動(dòng)，控制電路會(huì)使 轉(zhuǎn)筒立刻以某一角速度勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來.轉(zhuǎn)筒的底面半徑為R,已知軌道末端與轉(zhuǎn)筒上部相平，與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸距離為L(zhǎng),且與轉(zhuǎn)筒側(cè)壁上的小孔的高度差為h；開始時(shí)轉(zhuǎn)筒靜止，且小孔正對(duì)著軌道方向.現(xiàn)讓一小球從圓弧軌道上的某處無(wú)初速

16、滑下，若正好能鉆入轉(zhuǎn)筒的小孔(小孔比小球略大，小球視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g),求：(1)小球從圓弧軌道上釋放時(shí)的高度為H ;(2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 3.12解析：(1)設(shè)小球離開軌道進(jìn)入小孔的時(shí)間為t,則由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得 h = -2gt214.【解析】(1)滑塊由D到B過程中：mgR = 2mvB 在 B 點(diǎn) F -mg= mvRB解得 vB=4 m/s, F=30 N由牛頓第三定律知，小滑塊剛到達(dá)圓弧面的B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧的壓力為1212(2)由 B 到 C 過程：一mgL2mvc ?mvB解得 vc= 2 m/s滑塊由C點(diǎn)平拋：h = 2gt2解得 t= - 2h= 0.3 s,

17、L R= vot小球在軌道上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，故有mgH=2mv2 r歷(L-R)2聯(lián)立解得：t=H=F-(2)在小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，圓筒必須恰好轉(zhuǎn)整數(shù)轉(zhuǎn)，小球才能鉆進(jìn)小孔,即 co H 2n 兀1=1,2,3).所以 3= n 兀T(n= 1,2,3 )答案：(LiiR"(2)n 兀/(n=1,2,3)13、如圖所示，放置在水平地面上的支架質(zhì)量為M,支架頂端用細(xì)線拴著的擺球質(zhì)量為m,現(xiàn)將擺球拉至水平位置，而后釋放，擺球運(yùn)動(dòng)過程中，支架始終不動(dòng)，以下說法正確的是A.在釋放前的瞬間，支架對(duì)地面的壓力為(m+M)gB.在釋放前的瞬間，支架對(duì)地面的壓力為C.擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，支架對(duì)

18、地面的壓力為D.擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，支架對(duì)地面的壓力為 【答案】選B、D.14、12011濟(jì)南模擬】如圖所示，半徑為Mg(m+ M)g(3m + M)gR= 0.8 m的四分之一圓弧形光滑軌道豎直放置，圓弧最低點(diǎn)B與長(zhǎng)為L(zhǎng)=1 m的水平桌面相切于 B點(diǎn)，BC離地面高為h= 0.45 m,質(zhì)量為m=1.0 kg 的小滑塊從圓弧頂點(diǎn)D由靜止釋放，已知滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)科=0.6,取g= 10 m/s2.求：(1)小滑塊剛到達(dá)圓弧面的B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧的壓力大小;(2)小滑塊落地點(diǎn)與 C點(diǎn)的水平距離.30 N.OP1落地點(diǎn)與C點(diǎn)水平距離為x= Vct=0.6 m【答案】選B、D.15.一小球用輕繩

19、懸掛在某固定點(diǎn)，現(xiàn)將輕繩水平拉直，然后由靜止釋放小球，則小球由靜止開始運(yùn)動(dòng)至 最后位置的過程中一小球在水平方向的逋度逐漸增大小球在豎立方向的速.度逐漸增大到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)小球線速度域大到達(dá)最低點(diǎn)、時(shí)繩中的孑力等于小球重力正確的是A.B.C.D.15【解析】 小球由釋放擺至最低點(diǎn)的過程中，輕繩拉力始終有水平分力存在，因此小球水平方向始終存在加速度，所以其水平方向速度越來越大，即對(duì).而豎直方向輕繩拉力的分量越來越大，由小于重力變?yōu)榇笥谥亓?，其豎直方向加速度先減小至零，再反向增大，所以豎直方向的速度先增大后減小，故知 、錯(cuò).另由小球下擺過程中機(jī)械能守恒，擺至最低點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，所以最低點(diǎn)線速 度最大，即對(duì).正確選項(xiàng)為A.16.如圖1-5-3所示，兩半徑不同而內(nèi)壁光滑的半圓軌道固定于地面，一個(gè)小球分別從與球心在同一 水平高度的A B兩三：從后I：開