（課標(biāo)版）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第3講 圓周運(yùn)動(dòng)教材研讀夯基提能作業(yè)（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

第3講圓周運(yùn)動(dòng)一、描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量1.線速度:描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)弧長(zhǎng)的快慢,v=ΔsΔt=①

2.角速度:描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,ω=ΔθΔt=②

3.周期和頻率:描述物體③轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,T=2πrv,f=4.向心加速度:描述物體④線速度方向變化的快慢。an=rω2=v2r=ωv=5.向心力:作用效果為產(chǎn)生⑤向心加速度。Fn=man。

二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力(1)大小:Fn=man=⑥mv2r=⑦mω2r=⑧m4π2T2r=⑨(2)方向:始終沿半徑方向指向⑩圓心,時(shí)刻在改變,即向心力是一個(gè)變力。

(3)作用效果:向心力產(chǎn)生向心加速度,只改變線速度的方向,不改變線速度的大小。

2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)與非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較項(xiàng)目勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)定義線速度大小不變的圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小變化的圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)Fn、an、v均大小不變,方向變化,ω不變Fn、an、v大小、方向均發(fā)生變化,ω發(fā)生變化向心力大小Fn=F合由F合沿半徑的分力提供向心力Fn,Fn≠F合三、離心運(yùn)動(dòng)1.定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在合力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。

2.供需關(guān)系與運(yùn)動(dòng):如圖所示,F為實(shí)際提供的向心力,則(1)當(dāng)F=mω2r時(shí),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng);

(2)當(dāng)F=0時(shí),物體沿切線方向飛出;

(3)當(dāng)F<mω2r時(shí),物體逐漸遠(yuǎn)離圓心;

(4)當(dāng)F>mω2r時(shí),物體逐漸靠近圓心。

1.判斷下列說(shuō)法對(duì)錯(cuò)。(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。()(2)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其角速度是不變的。()(3)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其合外力是不變的。()(4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與半徑成反比。()(5)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因。()(6)摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大就會(huì)向外發(fā)生滑動(dòng),這是摩托車受沿轉(zhuǎn)彎半徑向外的離心力作用的緣故。()1.答案(1)?(2)√(3)?(4)?(5)√(6)?2.如圖所示,自行車的小齒輪A、大齒輪B、后輪C是相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分,且半徑RB=4RA、RC=8RA。當(dāng)自行車正常騎行時(shí),A、B、C三輪邊緣的向心加速度的大小之比aA∶aB∶aC等于()A.1∶1∶8 B.4∶1∶4 C.4∶1∶32 D.1∶2∶42.答案C3.(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動(dòng),有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則以下說(shuō)法中正確的是()A.A球的角速度等于B球的角速度B.A球的線速度大于B球的線速度C.A球的運(yùn)動(dòng)周期小于B球的運(yùn)動(dòng)周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫Φ扔贐球?qū)ν脖诘膲毫?.答案BD4.如圖所示,乘坐游樂園的翻滾過(guò)山車時(shí),質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()A.過(guò)山車通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài),全靠保險(xiǎn)帶拉住,沒有保險(xiǎn)帶人就會(huì)掉下來(lái)B.人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力C.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力等于mgD.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mg4.答案D考點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1.圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系2.常見的三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)傳動(dòng)類型圖示結(jié)論共軸傳動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同(2)定量關(guān)系:A點(diǎn)和B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相同、角速度相同,A點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度與其半徑成正比皮帶(鏈條)傳動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):兩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與皮帶的繞行方式有關(guān),可同向轉(zhuǎn)動(dòng),也可反向轉(zhuǎn)動(dòng)(2)定量關(guān)系:由于A、B兩點(diǎn)相當(dāng)于皮帶上的不同位置的點(diǎn),所以它們的線速度大小必然相等,二者角速度與其半徑成反比,周期與其半徑成正比齒輪傳動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反(2)定量關(guān)系:vA=vB;TATB=r1.如圖是某共享自行車的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖,其中Ⅰ是半徑為r1的牙盤(大齒輪),Ⅱ是半徑為r2的飛輪(小齒輪),Ⅲ是半徑為r3的后輪。若某人在勻速騎行時(shí)每秒踩腳踏板轉(zhuǎn)n圈,則下列判斷正確的是()A.牙盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為2πB.飛輪邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)線速度為2πnr2C.牙盤邊緣向心加速度為(D.自行車勻速運(yùn)動(dòng)的速度為2π答案D腳踏板與牙盤同軸轉(zhuǎn)動(dòng),二者角速度相等,每秒踩腳踏板轉(zhuǎn)n圈,則牙盤的角速度ω1=2πn,A錯(cuò)誤;牙盤邊緣與飛輪邊緣線速度的大小相等,據(jù)v=rω可知,飛輪邊緣的線速度v2=v1=2πnr1,B錯(cuò)誤;牙盤邊緣的向心加速度a=v12r1=(2πn)2r1,C錯(cuò)誤;飛輪的角速度ω2=v2r2,飛輪與后輪的角速度相等,所以自行車勻速運(yùn)動(dòng)的速度即后輪的線速度v3=ω2.(多選)如圖所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置。M是主動(dòng)輪,其半徑為r1,M'半徑也為r1,M'和N在同一軸上,N和N'的半徑都為r2。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(guò)程中皮帶不打滑。則下列說(shuō)法正確的是()A.N'輪做的是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.N'輪做的是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.N'輪的轉(zhuǎn)速為r1D.N'輪的轉(zhuǎn)速為r2答案BC根據(jù)皮帶傳動(dòng)關(guān)系可以看出,N輪和M輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,N'輪和N輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,因此N'輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針,A錯(cuò)誤,B正確。皮帶與輪邊緣接觸處的速度大小相等,所以2πnr1=2πn2r2,得N(或M')輪的轉(zhuǎn)速為n2=nr1r2,同理2πn2r1=2πn2'r2,得N'輪轉(zhuǎn)速n2考點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析1.六種常見的向心力實(shí)例運(yùn)動(dòng)模型①飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎②火車轉(zhuǎn)彎③圓錐擺向心力的來(lái)源圖示運(yùn)動(dòng)模型④飛車走壁⑤汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎⑥A在光滑水平面轉(zhuǎn)彎向心力的來(lái)源圖示2.四步驟求解圓周運(yùn)動(dòng)問題例1(多選)如圖所示,摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。座艙的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)半徑為R,角速度大小為ω,重力加速度為g,則座艙()A.運(yùn)動(dòng)周期為2πB.線速度的大小為ωRC.受摩天輪作用力的大小始終為mgD.所受合力的大小始終為mω2R答案BD由T=2πω,v=ωR可知A錯(cuò)誤,B正確。由座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng),可知座艙所受的合力提供向心力,F=mω2R,方向始終指向摩天輪中心,則座艙在最低點(diǎn)時(shí),其所受摩天輪的作用力為mg+mω2R,故C錯(cuò)誤,D正確?？枷?車輛轉(zhuǎn)彎問題1.(多選)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車行駛的速率為vc時(shí),汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)。則在該彎道處()A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B.車速只要低于vc,車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C.車速雖然高于vc,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí),與未結(jié)冰時(shí)相比,vc的值變小答案AC汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),說(shuō)明公路外側(cè)高一些,支持力的水平分力剛好提供向心力,此時(shí)汽車不受靜摩擦力的作用,與路面是否結(jié)冰無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。當(dāng)v<vc時(shí),支持力的水平分力大于所需向心力,汽車有向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),摩擦力向外側(cè),當(dāng)v>vc時(shí),支持力的水平分力小于所需向心力,汽車有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),但在摩擦力大于最大靜摩擦力前不會(huì)側(cè)滑,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確?？枷?圓錐擺模型2.(多選)如圖所示,兩根長(zhǎng)度相同的細(xì)線分別系有兩個(gè)完全相同的小球,細(xì)線的上端都系于O點(diǎn),設(shè)法讓兩個(gè)小球均在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知L1跟豎直方向的夾角為60°,L2跟豎直方向的夾角為30°,下列說(shuō)法正確的是()A.細(xì)線L1和細(xì)線L2所受的拉力大小之比為3∶1B.小球m1和m2的角速度大小之比為3∶1C.小球m1和m2的向心力大小之比為3∶1D.小球m1和m2的線速度大小之比為33∶1答案AC對(duì)任一小球進(jìn)行研究,設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,豎直方向受力平衡,則Tcosθ=mg,解得T=mgcosθ,所以細(xì)線L1和細(xì)線L2所受的拉力大小之比為T1T2=cos30°cos60°=31,故A正確;小球所受合力的大小為mgtanθ,根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ=mLω2sinθ,得ω2=gLcosθ,故兩小球的角速度大小之比為ω1ω2=cos30°cos60考向3斜面圓周運(yùn)動(dòng)3.(2019湘贛十四校一模)如圖所示,長(zhǎng)為l的輕桿兩端各固定一個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b,系統(tǒng)置于傾角為θ的光滑斜面上,且桿可繞位于中點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸平行于斜面轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)小球a位于最低點(diǎn)時(shí)給系統(tǒng)一初始角速度ω0,不計(jì)一切阻力,重力加速度為g,則()A.在輕桿轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中,角速度逐漸減小B.只有ω0大于某臨界值,系統(tǒng)才能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)C.輕桿受到轉(zhuǎn)軸的力的大小始終為2mgsinθD.輕桿受到轉(zhuǎn)軸的力的方向始終在變化答案C在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)的重力勢(shì)能不變,那么系統(tǒng)的動(dòng)能也不變,因此系統(tǒng)始終勻速轉(zhuǎn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;對(duì)系統(tǒng),根據(jù)牛頓第二定律,有F-2mgsinθ=man+m(-an),解得F=2mgsinθ,而輕桿受到轉(zhuǎn)軸的力的方向始終沿著斜面向上,故C正確,D錯(cuò)誤。方法技巧求解圓周運(yùn)動(dòng)問題必須進(jìn)行的三類分析幾何分析目的是確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑等運(yùn)動(dòng)分析目的是確定圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、向心加速度等受力分析目的是通過(guò)力的合成與分解,表示出物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),外界所提供的向心力考點(diǎn)三圓周運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問題1.常見模型輕繩模型輕桿模型情境圖示彈力特征彈力可能向下,也可能等于零彈力可能向下,可能向上,也可能等于零力學(xué)方程mg+FT=mvmg±FN=mv臨界特征FT=0,即mg=mvv=0,即Fn=0,此時(shí)FN=mgv=gr的意義物體能否過(guò)最高點(diǎn)的臨界點(diǎn)FN表現(xiàn)為拉力還是支持力的臨界點(diǎn)2.分析圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的思路例2如圖所示,用一根長(zhǎng)為l=1m的細(xì)線,一端系一質(zhì)量為m=1kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),另一端固定在一光滑錐體頂端,錐面與豎直方向的夾角θ=37°,當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力為FT。(g取10m/s2,結(jié)果可用根式表示)(1)若要小球離開錐面,則小球的角速度ω至少為多大?(2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60°,則小球的角速度ω為多大?【審題指導(dǎo)】(1)小球離開錐面的臨界條件是小球仍沿錐面運(yùn)動(dòng),支持力為零。(2)細(xì)線與豎直方向的夾角為60°時(shí),小球離開錐面,做圓錐擺運(yùn)動(dòng)。答案(1)522rad/s(2)25解析(1)若要小球剛好離開錐面,此時(shí)小球只受到重力和細(xì)線拉力,如圖所示。小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓在水平面上,故向心力水平,在水平方向運(yùn)用牛頓第二定律得mgtanθ=mω2lsinθ解得ω2=g即ω=glcosθ(2)同理,當(dāng)細(xì)線與豎直方向成60°角時(shí),由牛頓第二定律得mgtanα=mω2lsinα解得ω2=g即ω=glcosα考向1水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題1.如圖所示,半徑為R的半球形碗繞過(guò)球心的豎直軸水平旋轉(zhuǎn),一質(zhì)量為m的小球隨碗一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知小球與半球形碗的球心O的連線跟豎直方向的夾角為θ,小球與碗面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。要想使小球始終與碗保持相對(duì)靜止,則碗旋轉(zhuǎn)的最大角速度大小為()A.ω=gB.ω=RC.ω=gD.ω=R答案C當(dāng)角速度最大時(shí),摩擦力方向沿半球形碗壁切線向下達(dá)最大值,由牛頓第二定律得fcosθ+FNsinθ=mω2Rsinθ,豎直方向根據(jù)平衡條件可得fsinθ+mg=FNcosθ,又f=μFN,聯(lián)立解得ω=g(sin考向2汽車過(guò)拱橋模型2.(2019福建三明期中)一輛汽車勻速率通過(guò)一座圓弧形拱形橋后,接著又以相同速率通過(guò)一圓弧形凹形橋。設(shè)兩圓弧半徑相等,汽車通過(guò)拱形橋橋頂時(shí),對(duì)橋面的壓力FN1為車重的一半,汽車通過(guò)圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力為FN2,則FN1與FN2大小之比為()A.3∶1 B.3∶2 C.1∶3 D.1∶2答案C汽車過(guò)圓弧形橋的最高點(diǎn)(或最低點(diǎn))時(shí),由重力與橋面對(duì)汽車的支持力的合力提供向心力。如圖甲所示,汽車過(guò)圓弧形拱形橋的最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第三定律可知,汽車受橋面對(duì)它的支持力與它對(duì)橋面的壓力大小相等,即FN1'=FN1所以由牛頓第二定律可得mg-FN1'=m同樣,如圖乙所示,FN2'=FN2,汽車過(guò)圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí),有FN2'-mg=m由題意可知FN1=12解得FN2=32mg,所以FN1∶FN2考向3輕繩模型3.0.如圖所示,一質(zhì)量為m=0.5kg的小球,用長(zhǎng)為0.4m的輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。g取10m/s2,不計(jì)一切阻力,則:(1)小球要做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)的速度至少為多大?(2)當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為4m/s時(shí),輕繩拉力多大?(3)若輕繩能承受的最大張力為45N,小球的速度不能超過(guò)多大?答案(1)2m/s(2)15N(3)42m/s解析(1)在最高點(diǎn),當(dāng)小球只受重力時(shí),由牛頓第二定律得mg=mv解得v1=2m/s即小球要做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)的速度至少為2m/s(2)當(dāng)v2=4m/s時(shí),由牛頓第二定律得mg+F1=mv解得F1=15N(3)分析可知,小球在最低點(diǎn)時(shí)輕繩張力最大,由牛頓第二定律得F2-mg=m其中F2=45N解得v3=42m/s即小球的速度不能超過(guò)42m/s考向4輕桿模型4.(多選)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿,一端固定一個(gè)小球,另一端固定在光滑的水平軸上,使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,關(guān)于小球在最高點(diǎn)的速度v,下列說(shuō)法中正確的是()A.當(dāng)v的值為gL時(shí),桿對(duì)小球的彈力為零B.當(dāng)v由gL逐漸增大時(shí),桿對(duì)小球的拉力逐漸增大C.當(dāng)v由gL逐漸減小時(shí),桿對(duì)小球的支持力逐漸減小D.當(dāng)v由零逐漸增大時(shí),向心力也逐漸增大答案ABD在最高點(diǎn)球?qū)U的作用力為0時(shí),由牛頓第二定律得mg=mv2L,v=gL,A對(duì);當(dāng)v>gL時(shí),輕桿對(duì)球有拉力,則F+mg=mv2L,v增大,F增大,B對(duì);當(dāng)v<gL時(shí),輕桿對(duì)球有支持力,則mg-F'=m圓周運(yùn)動(dòng)的解題要點(diǎn)比較思維法(1)向心力的來(lái)源:進(jìn)行正確的受力分析;(2)臨界條件的判斷:特殊位置的分析;(3)動(dòng)能定理的應(yīng)用:把特殊位置推廣到一般位置。1.(2017課標(biāo)Ⅱ,14,6分)如圖,一光滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過(guò)程中,大圓環(huán)對(duì)它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始終指向大圓環(huán)圓心D.始終背離大圓環(huán)圓心答案A小環(huán)在固定的光滑大圓環(huán)上滑動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng),其速度沿大圓環(huán)切線方向,大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力(即作用力)垂直于大圓環(huán)切線方向,與速度垂直,故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力不做功,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。開始時(shí)大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力背離圓心,到達(dá)圓心等高點(diǎn)時(shí)彈力提供向心力,故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力指向圓心,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.如圖,在一固定在水平地面上A點(diǎn)的半徑為R的球體頂端放一質(zhì)量為m的物塊,現(xiàn)給物塊一水平初速度v0,重力加速度為g,則()A.若v0=gR,則物塊落地點(diǎn)離A點(diǎn)2RB.若球面是粗糙的,當(dāng)v0<gR時(shí),物塊一定會(huì)沿球面下滑一段,再斜拋離開球面C.若v0<gR,則物塊落地點(diǎn)離A點(diǎn)為RD.若v0≥gR,則物塊落地點(diǎn)離A點(diǎn)至少為2R答案D若v0≥gR,物塊將離開球面做平拋運(yùn)動(dòng),由y=2R=gt22、x=v0t,得x≥2R,A項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;若v0<A組基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1.(2019四川遂寧三診)如圖所示,圖1是甲汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎行駛,圖2是乙汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎行駛。關(guān)于兩輛汽車的受力情況,以下說(shuō)法正確的是()A.兩車都受到路面豎直向上的支持力作用B.兩車都一定受平行路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力C.甲車可能不受平行路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力D.乙車可能受平行路面指向彎道外側(cè)的摩擦力1.答案D圖1中路面對(duì)汽車的支持力豎直向上,圖2中路面對(duì)汽車的支持力垂直路面斜向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖1中汽車所受平行路面指向內(nèi)側(cè)的摩擦力提供向心力,圖2中若汽車所受路面的支持力與重力的合力提供向心力,則此時(shí)路面對(duì)車沒有摩擦力作用,若速度較小,則乙車受平行路面指向彎道外側(cè)的摩擦力,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確。2.明代出版的《天工開物》一書中就有牛力齒輪翻車的圖畫(如圖所示),記錄了我們祖先的勞動(dòng)智慧。若A、B、C三齒輪的半徑大小關(guān)系如圖,則()A.齒輪A的角速度比C的大B.齒輪A與B的角速度大小相等C.齒輪B與C邊緣的線速度大小相等D.齒輪A邊緣的線速度比C邊緣的線速度大2.答案D由圖可知,A、B、C三齒輪半徑大小的關(guān)系為rA>rB>rC,齒輪A的邊緣與齒輪B的邊緣接觸,齒輪B與C同軸轉(zhuǎn)動(dòng),故vA=vB,ωB=ωC。根據(jù)v=ωr可知ωB>ωA,ωA<ωC,vB>vC,vA>vC,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2019山東濟(jì)南模擬)曲柄連桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。如圖所示,連桿下端連接活塞Q,上端連接曲軸P。在工作過(guò)程中,活塞在汽缸內(nèi)上下做直線運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)曲軸繞圓心O旋轉(zhuǎn),若P做線速度大小為v0的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0B.當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v0C.當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0D.當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v03.答案A當(dāng)OP與OQ垂直時(shí),P點(diǎn)速度的大小為v0,此時(shí)桿PQ整體運(yùn)動(dòng)的方向是相同的,方向沿OQ的平行的方向,所以活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于P點(diǎn)的速度,都是v0,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)OPQ在同一直線時(shí),P點(diǎn)的速度方向與OQ垂直,沿OQ的分速度為0,OQ的瞬時(shí)速度為0,所以活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于0,故C、D錯(cuò)誤。4.(2019山東濰坊期中)如圖所示,繩子的一端固定在O點(diǎn),另一端拴一重物在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A.轉(zhuǎn)速一定時(shí),繩短時(shí)容易斷B.周期一定時(shí),繩短時(shí)容易斷C.線速度大小一定時(shí),繩短時(shí)容易斷D.線速度大小一定時(shí),繩長(zhǎng)時(shí)容易斷4.答案C轉(zhuǎn)速一定時(shí),根據(jù)Fn=mω2r=mr(2πn)2可知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;周期一定時(shí),角速度一定,根據(jù)Fn=mω2r知,繩越長(zhǎng),所需的向心力越大,則繩越容易斷,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;線速度大小一定時(shí),根據(jù)Fn=mv2r5.如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止。物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為32(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,g取10m/s2A.5rad/s B.3rad/sC.1.0rad/s D.0.5rad/s5.答案C物體恰好滑動(dòng)時(shí),應(yīng)在A點(diǎn),如圖所示,對(duì)物體受力分析。由牛頓第二定律得μmgcos30°-mgsin30°=mω2r,解得ω=1.0rad/s,C正確。6.(多選)質(zhì)量為m的物體沿著半徑為r的半球形金屬球殼滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,如圖所示,若物體與球殼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體在最低點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.向心加速度為vB.向心力為mgC.對(duì)球殼的壓力為mD.受到的摩擦力為μmg6.答案AD物體滑到半球形金屬球殼最低點(diǎn)時(shí),速度大小為v,軌道半徑為r,向心加速度為an=v2r,故A項(xiàng)正確;根據(jù)牛頓第二定律可知,物體在最低點(diǎn)時(shí)的向心力Fn=man=mv2r,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得FN-mg=mv2r,得到金屬球殼對(duì)物體的支持力FN=mg+v2r,由牛頓第三定律可知,物體對(duì)金屬球殼的壓力FN'=FN7.(多選)(2019江西吉安一模)如圖甲所示,細(xì)繩下端拴一小物塊,上端固定在A點(diǎn)并與力傳感器相連。給物塊一個(gè)水平速度,使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示(F0為已知)。不考慮空氣阻力,已知重力加速度為g。根據(jù)題中所給的信息,可以求得的物理量有()A.物塊的質(zhì)量B.細(xì)繩的長(zhǎng)度C.物塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的速度大小D.物塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的加速度大小7.答案AD根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,物塊在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)繩子的拉力最小,物塊在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩子的拉力最大;根據(jù)牛頓第二定律,物塊在最低點(diǎn)時(shí)有F1-mg=mv12l,在最高點(diǎn)時(shí)有F2+mg=mv22l;由機(jī)械能守恒定律有mg·(2l)=12mv12-12mv22;由題圖乙知,F2=0,F18.輪箱沿如圖所示的逆時(shí)針方向在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓半徑為R,速率v<gR,AC為水平直徑,BD為豎直直徑。物塊相對(duì)于輪箱靜止,則()A.物塊始終受兩個(gè)力作用B.只有在A、B、C、D四點(diǎn),物塊受到的合外力才指向圓心C.從B運(yùn)動(dòng)到A,物塊處于超重狀態(tài)D.從A運(yùn)動(dòng)到D,物塊處于超重狀態(tài)8.答案D在B、D位置,物塊受重力、支持力,除B、D位置外,物塊受重力、支持力和靜摩擦力,故A項(xiàng)錯(cuò);物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在任何位置受到的合外力都指向圓心,故B項(xiàng)錯(cuò);物塊從B運(yùn)動(dòng)到A,向心加速度方向斜向下沿半徑指向圓心,物塊處于失重狀態(tài),從A運(yùn)動(dòng)到D,向心加速度方向斜向上沿半徑指向圓心,物塊處于超重狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對(duì)。9.如圖所示,放置在水平轉(zhuǎn)盤上的物體A、B、C能隨轉(zhuǎn)盤一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m、3m,它們與水平轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,離轉(zhuǎn)盤中心的距離分別為0.5r、r、1.5r,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g,則當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤的角速度應(yīng)滿足的條件是()A.ω≤μgr B.ω≤C.ω≤2μgr D.μg9.答案B當(dāng)物體與轉(zhuǎn)盤間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),并隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向心力,當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí),物體轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力大于最大靜摩擦力,物體就相對(duì)轉(zhuǎn)盤滑動(dòng),即臨界方程是μmg=mω2l,所以質(zhì)量為m、離轉(zhuǎn)盤中心的距離為l的物體隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是ω≤μgl,即ωA≤2μgr,ωB≤μgr,ωC≤2B組能力提升10.(多選)(2019河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示,長(zhǎng)為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng),在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A、B,球A距軸O的距離為L(zhǎng)?，F(xiàn)給系統(tǒng)一定能量,使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力恰好為零,忽略空氣阻力,已知重力加速度為g,則球B在最高點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.球B的速度為零B.球B的速度為2C.球A的速度為2D.桿對(duì)球B的彈力方向豎直向下10.答案CD當(dāng)球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),水平轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力為零,這說(shuō)明球A、B對(duì)桿的作用力是一對(duì)平衡力,由于A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力豎直向上且由桿的彈力與重力的合力提供,故A所受桿的彈力必豎直向上,B所受桿的彈力必豎直向下,且兩力大小相等,D項(xiàng)正確;對(duì)A球有F-mg=mω2L,對(duì)B球有F+mg=mω2·2L,由以上兩式聯(lián)立解得ω=2gL,則A球的線速度vA=ωL=2gL,B球的線速度vB=ω·2L=211.如圖所示,一小物塊被夾子夾緊,夾子通過(guò)輕繩懸掛在小環(huán)上,小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上。物塊質(zhì)量為M,到小環(huán)的距離為L(zhǎng),其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止,物塊向上擺動(dòng)。整個(gè)過(guò)程中,物塊在夾子中沒有滑