2022版《紅對勾講與練》高三物理人教版總復(fù)習(xí)課時作業(yè)12圓周運(yùn)動-_第1頁
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文檔簡介

課時作業(yè)12圓周運(yùn)動時間:45分鐘一、單項選擇題1.如圖所示,洗衣機(jī)的脫水桶接受帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水,下列說法中錯誤的是()A.脫水過程中,衣物是緊貼桶壁的B.水會從桶中甩出是由于水滴受到的向心力很大的緣由C.加快脫水桶轉(zhuǎn)動角速度,脫水效果會更好D.靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好解析:水滴依附衣物的附著力是確定的,當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動所需的向心力大于該附著力時,水滴被甩掉,B錯誤;脫水過程中,衣物做離心運(yùn)動而甩向桶壁,A正確;角速度增大,水滴所需向心力增大,脫水效果更好,C正確;周邊的衣物因圓周運(yùn)動的半徑R更大,在ω確定時,所需向心力比中心的衣物大,脫水效果更好,D正確.答案:B2.如圖所示,在雙人花樣滑冰運(yùn)動中,有時會看到被男運(yùn)動員拉著的女運(yùn)動員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面,目測體重為G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時和水平冰面的夾角約為30°,重力加速度為g,估算該女運(yùn)動員()A.受到的拉力為eq\r(3)G B.受到的拉力為2GC.向心加速度為eq\r(2)g D.向心加速度為2g解析:對女運(yùn)動員由牛頓其次定律得,水平方向FTcos30°=ma,豎直方向FTsin30°-G=0,解得FT=2G,a=eq\r(3)g,A、C、D錯誤,B正確.答案:B3.如圖所示,是某課外爭辯小組設(shè)計的可以用來測量轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的裝置.該裝置上方是一與轉(zhuǎn)盤固定在一起有橫向均勻刻度的標(biāo)尺,帶孔的小球穿在光滑細(xì)桿上與一輕彈簧相連,彈簧的另一端固定在轉(zhuǎn)動軸上,小球可沿桿自由滑動并隨轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.當(dāng)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時,指針指在O處,當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω1時,指針指在A處,當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω2時,指針指在B處,設(shè)彈簧均沒有超過彈性限度.則ω1與ω2的比值為()A.eq\f(1,2) B.eq\f(1,\r(2))C.eq\f(1,4) D.eq\f(1,\r(3))解析:小球隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時由彈簧的彈力供應(yīng)向心力.設(shè)標(biāo)尺的最小分度的長度為x,彈簧的勁度系數(shù)為k,則有kx=m·4x·ωeq\o\al(2,1),k·3x=m·6x·ωeq\o\al(2,2),故有ω1ω2=1eq\r(2),B正確.答案:B4.如圖所示,在傾角為α=30°的光滑斜面上,有一根長為L=0.8m的細(xì)繩,一端固定在O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m=0.2kg的小球,沿斜面做圓周運(yùn)動,若要小球能通過最高點(diǎn)A(g=10m/s2,空氣阻力不計),則小球在最低點(diǎn)B的最小速度是()A.2m/s B.2eq\r(10)m/sC.2eq\r(5)m/s D.2eq\r(2)m/s解析:小球恰好通過A點(diǎn),受力分析如圖所示,有F向=mgsinα=eq\f(mv\o\al(2,A),L),則通過A點(diǎn)的最小速度vA=eq\r(gL·sinα)=2m/s,依據(jù)機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)+2mgLsinα,解得vB=2eq\r(5)m/s,C正確.答案:C5.如圖兩段長均為L的輕質(zhì)線共同系住一個質(zhì)量為m的小球,另一端分別固定在等高的A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)間距也為L,今使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為v,兩段線中張力恰好均為零,若小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為2v,則此時每段線中張力大小為()A.eq\r(3)mg B.2mgC.3mg D.4mg解析:當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為v,兩段線中張力恰好均為零,有mg=meq\f(v2,r);當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時速率為2v,設(shè)每段線中張力大小為F,應(yīng)有2Fcos30°+mg=meq\f(2v2,r);解得F=eq\r(3)mg,選項A正確.答案:A二、多項選擇題6.如圖所示,在光滑水平面上,釘有兩個釘子A和B,一根長細(xì)繩的一端系一個小球,另一端固定在釘子A上,開頭時小球與釘子A、B均在一條直線上(圖示位置),且細(xì)繩的一大部分沿俯視順時針方向纏繞在兩釘子上,現(xiàn)使小球以初速度v0在水平面上沿俯視逆時針方向做圓周運(yùn)動,使兩釘子之間纏繞的繩子漸漸釋放,在繩子完全被釋放后與釋放前相比,下列說法正確的是()A.小球的線速度變大 B.小球的角速度變大C.小球的加速度變小 D.細(xì)繩對小球的拉力變小解析:小球以初速度v0在水平面上沿俯視逆時針方向做圓周運(yùn)動,小球的線速度不變,選項A錯誤;由于v=ωr,兩釘子之間纏繞的繩子漸漸釋放,r增大,角速度減小,選項B錯誤;由a=vω可知,小球的加速度變小,選項C正確;由牛頓其次定律可知,細(xì)繩對小球的拉力變小,選項D正確.答案:CD7.如圖所示,豎直放置的螺旋形光滑軌道是圓形光滑軌道相切而成的,P、Q為對應(yīng)的軌道最高點(diǎn),一個小球以確定速度沿軌道切線方向進(jìn)入軌道,且能過軌道最高點(diǎn)P,則下列說法中正確的是()A.軌道對小球不做功,小球通過P點(diǎn)的角速度小于通過Q點(diǎn)的角速度B.軌道對小球做正功,小球通過P點(diǎn)的線速度大于通過Q點(diǎn)的線速度C.小球通過P點(diǎn)時的向心加速度大于通過Q點(diǎn)時的向心加速度D.小球通過P點(diǎn)時對軌道的壓力小于通過Q點(diǎn)時對軌道的壓力解析:由機(jī)械能守恒可知,P點(diǎn)的速度小于Q點(diǎn)的速度,即vP<vQ,且rP>rQ,由于軌道彈力方向始終與小球的速度垂直,所以軌道對小球不做功;由v=rω知,ω=eq\f(v,r),由于vP<vQ,而rP>rQ,所以ωP<ωQ,A對,B錯;向心加速度an=eq\f(v2,r),可知anP<anQ,C錯;而在P、Q點(diǎn)時,mg+FN=eq\f(mv2,r)=man,所以FNP<FNQ,D對.答案:AD8.質(zhì)量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質(zhì)木架上的A和C點(diǎn),繩長分別為la、lb,如圖所示,當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,繩a在豎直方向,繩b在水平方向,當(dāng)小球運(yùn)動到圖示位置時,繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動,則()A.小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動B.在繩b被燒斷瞬間,繩a中張力突然增大C.若角速度ω較小,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)搖擺D.繩b未被燒斷時,繩a的拉力大于mg,繩b的拉力為mω2解析:依據(jù)題意,在繩b被燒斷之前,小球繞BC軸做勻速圓周運(yùn)動,豎直方向上受力平衡,繩a的拉力等于mg,D錯誤;繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動,此時小球具有垂直平面ABC向外的速度,小球?qū)⒃诖怪庇谄矫鍭BC的平面內(nèi)運(yùn)動,若ω較大,則在該平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若ω較小,則在該平面內(nèi)來回?fù)u擺,C正確,A錯誤;繩b被燒斷瞬間,繩a的拉力與重力的合力供應(yīng)向心力,所以拉力大于物體的重力,繩a中的張力突然變大了,B正確.答案:BC三、非選擇題9.如圖所示,置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時,物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開頭做平拋運(yùn)動.現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R=0.5m,離水平地面的高度H=0.8m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.4m.設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)物塊做平拋運(yùn)動的初速度大小v0;(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)μ.解析:(1)物塊做平拋運(yùn)動,在豎直方向上有H=eq\f(1,2)gt2①在水平方向上有s=v0t,②由①②式解得v0=seq\r(\f(g,2H))代入數(shù)據(jù)得v0=1m/s.(2)物塊離開轉(zhuǎn)臺時,由最大靜摩擦力供應(yīng)向心力,有Ffm=meq\f(v\o\al(2,0),R)③Ffm=μN(yùn)=μmg④由③④式得μ=eq\f(v\o\al(2,0),gR),代入數(shù)據(jù)得μ=0.2.答案:(1)1m/s(2)0.210.游樂園的小型“摩天輪”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(diǎn)a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動,并馬上通知下面的同學(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(dá)最低點(diǎn)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(yùn)動的時間t;(2)人和吊籃隨“摩天輪”運(yùn)動的線速度大小v;(3)乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對地板的壓力FN.解析:(1)由2R=eq\f(1,2)gt2,解得t=2eq\r(\f(R,g)).(2)v=eq\f(s,t),s=eq\f(πR,4),聯(lián)立解得:v=eq\f(1,8)πeq\r(gR).(3)由牛頓其次定律,F(xiàn)-mg=meq\f(v2,R).解得F=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(π2,64)))mg.由牛頓第三定律可知,乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對地板的壓力大小為F′=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(π2,64)))mg,方向豎直向下.答案:(1)2eq\r(\f(R,g))(2)eq\f(1,8)πeq\r(gR)(3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(π2,64)))mg,方向豎直向下11.地面上有一個半徑為R的圓形跑道,高為h的平臺邊緣上的P點(diǎn)在地面上P′點(diǎn)的正上方,P′與跑道圓心O的距離為L(L>R),如圖所示.跑道上停有一輛小車,現(xiàn)從P點(diǎn)水平拋出小沙袋,使其落入小車中(沙袋所受空氣阻力不計).問:(1)當(dāng)小車分別位于A點(diǎn)和B點(diǎn)時(∠AOB=90°),沙袋被拋出時的初速度各為多大?(2)若小車在跑道上運(yùn)動,則沙袋被拋出時的初速度在什么范圍內(nèi)?(3)若小車沿跑道順時針運(yùn)動,當(dāng)小車恰好經(jīng)過A點(diǎn)時,將沙袋拋出,為使沙袋能在B處落入小車中,小車的速率v應(yīng)滿足什么條件?解析:(1)沙袋從P點(diǎn)被拋出后做平拋運(yùn)動,設(shè)它的落地時間為t,則h=eq\f(1,2)gt2,解得t=eq\r(\f(2h,g))當(dāng)小車位于A點(diǎn)時,有xA=vAt=L-R可得vA=(L-R)eq\r(\f(g,2h))當(dāng)小車位于B點(diǎn)時,有xB=vBt=eq\r(L2+R2)可得vB=eq\r(\f(gL2+R2,2h))(2)若小車在跑道上運(yùn)動,要使沙袋落入小車,最小的拋出速度為v0min=vA=(L-R)eq\r(\f(g,2h))若當(dāng)小車經(jīng)過C點(diǎn)時沙袋剛好落入,拋出時的初速度最大,有xC=v0maxt=L+R可得v0max=(L+R)eq\r(\f(g,2h))所以沙袋被拋出時的初速度范圍為(L-R)eq\r(\f(g,2h))≤v0≤(L+R)eq\r(\f(g,2h))(3)要使沙袋能在B處落入小車中,小車運(yùn)動的時間應(yīng)與沙袋下落的時間相同tAB=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n+\f(1,4

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