2022年高考物理基礎(chǔ)知識綜合復(fù)習(xí)優(yōu)化集訓(xùn)9圓周運動的規(guī)律與應(yīng)用

1、PAGE 10PAGE 優(yōu)化集訓(xùn)9圓周運動的規(guī)律與應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.學(xué)校舉行教工“長桿跑”比賽,如圖為比賽過程中的某一瞬間,有A、B等六位老師手握長桿繞著警示樁做圓周運動,下列說法一定正確的是()A.A、B兩位老師的角速度關(guān)系為ABB.A、B兩位老師的周期關(guān)系為TATBC.A、B兩位老師的向心力關(guān)系為FAFBD.A、B兩位老師的線速度關(guān)系為vAvB2.如圖所示,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑之比為4116,在用力蹬腳踏板勻速前進的過程中,下列說法正確的是()A.小齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度大小之比為161B.大齒輪和小齒輪的角速度大小之比為14C.大齒輪邊緣和后輪邊緣的加速度大小之比為14D

2、.大齒輪和小齒輪輪緣的加速度大小之比為413.如圖所示,餐桌上的水平玻璃轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時,其上的物品相對于轉(zhuǎn)盤靜止,則()A.物品所受摩擦力與其運動方向相反B.越靠近圓心的物品摩擦力越大C.越靠近圓心的物品角速度越小D.越靠近圓心的物品加速度越小4.洗衣機脫水時有一件衣物附著在豎直筒壁上,如圖所示。下列判斷正確的是()A.衣物受重力、筒壁對它的彈力及摩擦力作用而處于平衡狀態(tài)B.衣物受重力、筒壁對它的彈力、摩擦力和向心力四個力作用C.脫水筒轉(zhuǎn)速加快時,衣服上的金屬扣受到的向心力大小不變D.脫水筒轉(zhuǎn)速加快時,衣服上的金屬扣受到的合力增大5.對于下列圖片的說法,正確的是()A.圖甲中,大齒輪、小齒輪、

3、后輪上各點轉(zhuǎn)動時角速度相同B.圖乙中,洗衣機脫水時,水受到離心力的作用C.圖丙中,汽車轉(zhuǎn)彎半徑越大,越容易側(cè)向打滑D.圖丁中,砂輪不能轉(zhuǎn)速過高,以防止砂輪破裂而釀成事故6.如圖所示,底部裝有4個輪子的行李箱a豎立在公交車內(nèi),而行李箱b平臥放置在公交車內(nèi),箱子四周均有一定空間。當(dāng)公交車()A.緩慢起動過程,a、b均相對于公交車向后運動B.急剎車過程,行李箱a相對于公交車向前運動C.緩慢轉(zhuǎn)彎過程,a、b均相對于公交車向外側(cè)運動D.急轉(zhuǎn)彎過程,行李箱a相對于公交車向內(nèi)側(cè)運動7.如圖所示,一個女孩嘗試站著蕩秋千。已知秋千的兩根繩長均為5 m,女孩和秋千踏板的總質(zhì)量約為30 kg,繩的質(zhì)量忽略不計。當(dāng)女

4、孩運動到最低點,速度大小為5 m/s,此時每根繩子平均承受的拉力最接近于()A.150 NB.220 NC.235 ND.450 N8.有一河道的通車橋梁如圖所示,橋面建筑成一定的圓弧形而非水平面,若某一汽車行駛在橋面上,下列關(guān)于汽車過橋的說法正確的是()A.若車輛安全通過圓弧形橋,在橋頂時處于超重狀態(tài)B.若車輛安全通過圓弧形橋,車輛通過圓弧形橋頂時速度越大,對橋面的壓力越小C.若車輛勻速率通過該橋橋頂,對橋面的壓力大小等于車輛所受重力大小D.若圓弧形橋面的半徑為R,則車輛通過該橋頂?shù)陌踩旭偹俣瓤沙^gR9.長度為L=0.5 m的輕質(zhì)細(xì)桿OA,A端有一質(zhì)量為m=3 kg的小球,如圖所示,小球

5、以O(shè)點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動,通過最高點時小球的速度為2 m/s,g取10 m/s2,則此時小球受到輕質(zhì)細(xì)桿的力為()A.24 N的拉力B.24 N的支持力C.6 N的支持力D.6 N的拉力10.如圖所示,半徑為L的圓管軌道豎直放置,管內(nèi)壁光滑,管內(nèi)有一個質(zhì)量為m的小球做圓周運動,圓管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于軌道半徑,小球直徑略小于圓管內(nèi)徑。則下列說法正確的是()A.若小球能在圓管軌道做完整圓周運動,最高點P的速度v最小值為gLB.若經(jīng)過最高點P的速度v增大,小球在P點所需的向心力可能減小C.若經(jīng)過最高點P的速度vgL,在P點,軌道對小球的彈力大小FN=mg+mv11.公路轉(zhuǎn)彎處外側(cè)的田先生家門口,連

6、續(xù)發(fā)生了多起車輛側(cè)翻的事故。為了避免車輛側(cè)翻事故再次發(fā)生,很多人提出了建議,下列建議中不合理的是()A.設(shè)置交通警示牌,提醒司機不要超速轉(zhuǎn)彎B.設(shè)置交通警示牌,提醒司機以更小半徑轉(zhuǎn)彎C.改造此段彎路,使彎道半徑變大D.改造此段彎路,使彎道內(nèi)側(cè)低、外側(cè)高12.火車轉(zhuǎn)彎時,如果鐵路彎道的內(nèi)、外軌一樣高,則外軌對輪緣(如圖甲所示)擠壓的彈力F提供了火車轉(zhuǎn)彎的向心力(如圖乙所示),但是靠這種辦法得到向心力,鐵軌和車輪極易受損。在修筑鐵路時,彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌(如圖丙所示),當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的側(cè)向擠壓,設(shè)此時的速度大小為v,重力加速度為g,以下說法中正確的是()

7、A.該彎道的半徑R=vB.當(dāng)火車質(zhì)量改變時,規(guī)定的行駛速度也將改變C.當(dāng)火車速率大于v時,外軌將受到輪緣的擠壓D.按規(guī)定速度行駛時,支持力小于重力能力提高13.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用長為L的懸線固定于O點,在O點正下方O處釘一個釘子,把懸線拉直與豎直方向成一定角度,由靜止釋放小球,當(dāng)懸線碰到釘子時,則下列判斷不正確的是()A.小球的線速度v突然變大B.小球的向心加速度a突然變大C.小球的角速度突然變大D.懸線的張力突然變大14.如圖所示,兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上,a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l,b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l,木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍,重力

8、加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動,用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度,下列說法正確的是()A.a一定比b先開始滑動B.a、b所受的摩擦力始終相等C.=kg2l是D.當(dāng)=2kg3l時,15.如圖所示,宇航員在圍繞地球運行的航天器內(nèi)用單擺進行實驗,下列說法正確的是()A.將球從靜止釋放,小球來回擺動B.將球從靜止釋放,小球“飄浮”在空中,是因為小球不受重力作用C.沿垂直細(xì)繩方向推小球,給小球垂直細(xì)繩的初速度,只有當(dāng)小球的初速度大于某一值時,小球才能做完整的勻速圓周運動D.沿垂直細(xì)繩方向推小球,給小球垂直細(xì)繩的初速度,只要給小球一個初速度,小球就能做完整的勻速圓周運動16.游樂園的小型“摩天

9、輪”上對稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué),如圖所示,“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動,若某時刻轉(zhuǎn)到頂點a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運動,并立即通知下面的同學(xué)接住,結(jié)果重物掉落時正處在c處(如圖)的乙同學(xué)恰好在第一次到達最低點b處接到,已知“摩天輪”半徑為R,重力加速度為g(不計人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量)。求:(1)接住前重物下落運動的時間t;(2)人和吊籃隨“摩天輪”運動的線速度大小v;(3)乙同學(xué)在最低點處對地板的壓力FN。參考答案優(yōu)化集訓(xùn)9圓周運動的規(guī)律與應(yīng)用1.D解析A、B等六位老師手握長桿繞著警示樁做圓周運動,則A、B兩位老師的角速度和周期都相等,A、B錯誤;根據(jù)F=m2r可知,A

10、、B兩位老師的質(zhì)量關(guān)系不確定,則向心力關(guān)系不確定,C錯誤;根據(jù)v=r可知,A、B兩位老師的線速度關(guān)系為vAvB,D正確。2.B解析小齒輪和后輪共軸,根據(jù)v=r可知,小齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度之比為116,故A錯誤;大齒輪和小齒輪共線,線速度相等,根據(jù)=vr可知,大齒輪和小齒輪的角速度大小之比為14,故B正確;小齒輪和后輪共軸,根據(jù)v=r可知,小齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度之比為116,則大齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度大小之比為116,大齒輪邊緣和后輪邊緣的半徑之比為14,根據(jù)a=v2r可得大齒輪邊緣和后輪邊緣的加速度之比為164,C錯誤;大齒輪和小齒輪共線,線速度相等,根據(jù)a=v2r可知,向心加

11、速度大小之比為13.D解析根據(jù)題意,物品的周期是相同的,所以各個物品的角速度相等,選項C錯誤;根據(jù)a=r2可知,越靠近圓心,向心加速度越小,選項D正確;物品受到支持力、重力、指向圓心的靜摩擦力,因此由f=mr2可知,靜摩擦力方向與物品線速度方向垂直,選項A錯誤;越靠近圓心,向心力越小,靜摩擦力越小,選項B錯誤。4.D解析衣物受到重力,靜摩擦力,筒壁對衣物指向圓心的支持力做勻速圓周運動,所以支持力提供向心力,選項A、B錯誤,根據(jù)FN=mr2可知,轉(zhuǎn)速加快,則向心力增加,選項C錯誤,D正確。5.D解析大、小齒輪傳動屬于鏈條傳動,線速度相等,角速度不相等,故A錯誤;洗衣機脫水時,不是受到離心力作用,

12、而是衣服上的水因所受合外力不足以提供運動所需的向心力而做離心運動,故B錯誤;汽車轉(zhuǎn)彎時,在相同的速度下,轉(zhuǎn)彎半徑越大,所需要的向心力越小,越不容易側(cè)向打滑,故C錯誤;轉(zhuǎn)速越大,所需要的向心力就越大,故砂輪不能轉(zhuǎn)速過高,以防止砂輪破裂而釀成事故,故D正確。6.B解析設(shè)行李箱a豎立時與汽車發(fā)生相對運動的加速度為a1,行李箱b平放時與汽車發(fā)生相對運動的加速度為a2,根據(jù)實際情況可知a1a2。緩慢起動時,汽車的加速度比較小,如果小于a1,則兩只行李箱不會相對車子運動,故A錯誤;急剎車時,汽車減速運動的加速度很大,行李箱a一定相對車子向前運動,故B正確;緩慢轉(zhuǎn)彎時,只要轉(zhuǎn)動的向心加速度小于a1,兩只行李

13、箱不會相對車子向外側(cè)運動,故C錯誤;急轉(zhuǎn)彎時,行李箱a一定會相對車子向外側(cè)運動,不會相對車子向內(nèi)側(cè)運動,故D錯誤。7.B解析以同學(xué)和秋千整體為研究對象,整體受到豎直向下的重力以及豎直向上的繩子的拉力,令每根繩子的拉力為T,繩長為l,根據(jù)牛頓第二定律有2T-mg=mv2l,代入數(shù)據(jù)解得每根繩子的拉力為T=222N,B選項最為接近,故8.B解析若車輛安全通過圓弧形橋,在橋頂時向心加速度向下,處于失重狀態(tài),根據(jù)牛頓第二定律,有mg-FN=mv2R,速度v越大,支持力FN越小,A、C錯誤,B正確;當(dāng)支持力FN=0時,安全過橋的速度最大,此時mg=m可得最大速度vm=gR,D錯誤。9.C解析對通過A點的

14、小球分析,假設(shè)桿對小球施加了向下的拉力,由牛頓第二定律可知mg+F=mv2L,解得F=-6N,負(fù)號說明桿對球是向上的支持力,選項10.C解析由于在最高點管子能支撐小球,所以速度最小值為0,故A錯誤;根據(jù)向心力公式F=mv2r=mv2L可知速度增大所需向心力也增大,故B錯誤;小球經(jīng)過最高點時,若對軌道的壓力為0,重力完全提供向心力,可得mg=mv02L,解得v0=gL,若過最高點的速度vgL,在P點軌道對小球有向下的彈力,根據(jù)牛頓第二定律可得mg+FN=mv11.B解析車發(fā)生側(cè)翻是因為外界提供的力小于做圓周運動所需的向心力,發(fā)生離心運動,故減小速度可以減小需要的向心力,可以防止側(cè)翻現(xiàn)象,故A合理

15、;根據(jù)FN=mv2r可知,半徑越小,需要的向心力越大,故越容易翻車,所以改造此段彎路,使彎道半徑變大,可避免車輛側(cè)翻,故B不合理,C合理;易發(fā)生側(cè)翻也可能是路面設(shè)計不合理,公路的設(shè)計上可能內(nèi)側(cè)高外側(cè)低,重力沿斜面方向的分力背離圓心,導(dǎo)致合力不夠提供向心力而致,故應(yīng)改造路面使內(nèi)側(cè)低,外側(cè)高,使重力與支持力的合力沿水平方向有向里的分量,故D合理;本題選不合理的,12.C解析設(shè)彎道處車身與豎直方向的夾角為,則火車按規(guī)定的速度行駛時,根據(jù)牛頓第二定律得mgtan=mv2R,解得R=v2gtan,當(dāng)火車質(zhì)量改變時,規(guī)定的速度將不變,A、B錯誤;當(dāng)火車速率大于v時,火車將做離心運動,所以火車會擠壓外軌,C

16、正確;按規(guī)定速度行駛時,支持力為F13.A解析當(dāng)懸線碰到釘子時,線速度大小v不變,故A錯誤,符合題意;當(dāng)懸線碰到釘子時,線速度大小不變,擺長變小,根據(jù)a=v2l知,向心加速度變大,故B正確,不符合題意;線速度大小不變,擺長變小,根據(jù)=vl知,角速度變大,故C正確,不符合題意;根據(jù)牛頓第二定律得:F-mg=mv2l,線速度大小不變,擺長變小,則懸線的張力變大,14.C解析小木塊a、b做圓周運動時,由靜摩擦力提供向心力,即Ff=m2R。當(dāng)角速度增加時,靜摩擦力增大,當(dāng)增大到最大靜摩擦力時,發(fā)生相對滑動,對木塊a有Ffa=ma2l,當(dāng)Ffa=kmg時,kmg=ma2l,a=kgl;對木塊b:Ffb=mb22l,當(dāng)Ffb=kmg時,kmg=mb22l,b=kg2l,所以b先達到最大靜摩擦力,選項A錯誤;兩木塊滑動前轉(zhuǎn)動的角速度相同,則Ffa=m2l,Ffb=m22l,FfaFfb,選項B錯誤;當(dāng)=kg2l時b剛開始滑