《高考備考指南 物理 》課件-第3講　圓周運(yùn)動(dòng)

第3講圓周運(yùn)動(dòng)(本欄目對(duì)應(yīng)配套訓(xùn)練P32~33)知識(shí)鞏固練習(xí)1.如圖所示，齒輪傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況是()A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為2πB.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為2πC.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為6πD.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為6π【答案】B【解析】齒輪不打滑，說(shuō)明邊緣點(diǎn)線速度相等，主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，大輪與小輪的半徑之比為R∶r＝24∶8＝3∶1，根據(jù)v＝rω，有ω1ω2＝rR＝13，解得從動(dòng)輪的角速度ω2＝3ω1＝3ω.根據(jù)ω＝2πT，得從動(dòng)輪的周期T＝2π2.(2023年佛山一模)偏心振動(dòng)輪廣泛應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域，如手機(jī)振動(dòng)器、按摩儀、混凝土平板振動(dòng)機(jī)等.如圖甲，某工人正操作平板振動(dòng)機(jī)進(jìn)行水泥路面的壓實(shí)作業(yè).平板振動(dòng)機(jī)中偏心振動(dòng)輪的簡(jiǎn)化圖如圖乙所示，輪上有一質(zhì)量較大的偏心塊.若偏心輪繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，則當(dāng)偏心塊的中心運(yùn)動(dòng)到圖中哪一位置時(shí)，振動(dòng)機(jī)對(duì)路面壓力最大()A.P B.Q C.M D.N【答案】A【解析】對(duì)偏心輪邊緣的一點(diǎn)，轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)P時(shí)滿足F－mg＝mω2r，可得地面對(duì)振動(dòng)機(jī)的支持力F＝mg＋mω2r，此時(shí)路面對(duì)振動(dòng)機(jī)的支持力最大，根據(jù)牛頓第三定律可知振動(dòng)機(jī)對(duì)路面壓力最大，故A正確.3.(2023年佛山二模)在高速公路的水平彎道，若直線道路與轉(zhuǎn)彎的圓曲線(曲率半徑一定)道路直接連接，則彎道處存在曲率半徑突變.為提高旅客乘車經(jīng)過(guò)彎道時(shí)的舒適度，通常設(shè)計(jì)用一段緩和曲線將直線與圓曲線連接，實(shí)現(xiàn)曲率半徑的逐漸過(guò)渡(如圖).假如汽車以恒定的速率經(jīng)過(guò)彎道，因彎道有了緩和曲線的連接，則乘客乘車從P到Q的過(guò)程中()A.慣性將減小B.向心加速度是逐漸減小的C.受到的合外力是逐漸增大的D.合外力對(duì)乘客做正功【答案】C【解析】慣性只與物體質(zhì)量有關(guān)，與速度大小、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力等都無(wú)關(guān)，故慣性不變，A錯(cuò)誤；由向心加速度公式a向＝v2r可知，從P到Q的過(guò)程中，彎道半徑逐漸減小，所以乘客的向心加速度逐漸增大，B錯(cuò)誤；由牛頓第二定律F合＝ma向＝mv2r可知，從P到Q的過(guò)程中，彎道半徑逐漸減小，乘客所受合外力逐漸增大，C4.(多選)用蛙式打夯機(jī)對(duì)路面進(jìn)行打平、夯實(shí)，其結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為下圖.質(zhì)量為m的鐵球通過(guò)輕桿與轉(zhuǎn)輪1相連，轉(zhuǎn)輪1與底座的總質(zhì)量為M，轉(zhuǎn)輪1與轉(zhuǎn)輪2之間用輕質(zhì)皮帶連接，兩轉(zhuǎn)輪半徑之比為1∶2，轉(zhuǎn)輪2在電動(dòng)機(jī)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)皮帶使轉(zhuǎn)輪1一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶著鐵球做圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度取g，下列說(shuō)法正確的是()A.轉(zhuǎn)輪1與轉(zhuǎn)輪2的角速度之比為1∶2B.轉(zhuǎn)輪1與轉(zhuǎn)輪2的角速度之比為2∶1C.當(dāng)鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，打夯機(jī)對(duì)地面的壓力小于(M＋m)gD.當(dāng)鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，打夯機(jī)對(duì)地面的壓力大于(M＋m)g【答案】BD【解析】轉(zhuǎn)輪1與轉(zhuǎn)輪2之間用輕質(zhì)皮帶連接，則線速度相等；兩轉(zhuǎn)輪半徑之比為1∶2，由v＝ωR，可知轉(zhuǎn)輪1與轉(zhuǎn)輪2的角速度之比為2∶1，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，打夯機(jī)對(duì)地面的壓力FN＝(M＋m)g＋mv2l＞(M＋m)g，C錯(cuò)誤，D5.某同學(xué)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察后發(fā)現(xiàn)，路面出現(xiàn)水坑的地方，如果不及時(shí)修補(bǔ)，水坑很快會(huì)變大.善于思考的他結(jié)合學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象提出了多種解釋，則下列說(shuō)法中不合理的是()A.車輛上下顛簸過(guò)程中，某些時(shí)刻處于超重狀態(tài)B.把坑看作凹陷的弧形，車對(duì)坑底的壓力比平路大C.車輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大D.坑洼路面與輪胎間的動(dòng)摩擦因數(shù)比平直路面大【答案】D【解析】車輛上下顛簸過(guò)程中，可能在某些時(shí)刻加速度向上，則汽車處于超重狀態(tài)，A正確，不符合題意；把坑看作凹陷的弧形，根據(jù)牛頓第二定律有FN－mg＝mv2R，則根據(jù)牛頓第三定律，把坑看作凹陷的弧形，車對(duì)坑底的壓力比平路大，B正確，不符合題意；車輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大，C正確，不符合題意；動(dòng)摩擦因數(shù)由接觸面的粗糙程度決定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑則動(dòng)摩擦因數(shù)可能更小，D6.有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本模型如圖所示，下列說(shuō)法正確的是() A.圖甲中火車轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，內(nèi)軌對(duì)輪緣會(huì)有擠壓作用B.圖乙中汽車通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)C.圖丙中若擺球高相同，則兩錐擺的角速度就相同D.圖丁中同一小球在光滑圓錐筒內(nèi)的不同位置做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)角速度相同【答案】C【解析】圖甲中火車轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛，重力和支持力的合力不足以提供向心力時(shí)，火車將做離心運(yùn)動(dòng)，故火車輪緣對(duì)外軌有擠壓，即外軌對(duì)輪緣會(huì)有擠壓作用，A錯(cuò)誤；圖乙中汽車通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)時(shí)向心加速度方向豎直向下，故火車處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；圖丙中，根據(jù)牛頓第二定律有mgtanθ＝mω2r，由幾何關(guān)系可得r＝htanθ，聯(lián)立可得ω＝gh，則若擺球高相同，兩錐擺的角速度就相同，C正確；圖丁中，重力和支持力的合力提供向心力，因此有tanθ＝mgma，可得a＝gtanθ＝ω2r，即兩個(gè)物體的向心加速度相同，r7.在東北嚴(yán)寒的冬天，有一項(xiàng)“潑水成冰”的游戲，具體操作是把一杯滾燙的開(kāi)水按一定的弧線均勻快速地潑向空中，潑灑出的小水珠和熱氣瞬間凝結(jié)成冰而形成壯觀的場(chǎng)景.如圖甲所示是某人玩潑水成冰游戲的精彩瞬間，圖乙為其示意圖.假設(shè)潑水過(guò)程中杯子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在0.4s內(nèi)杯子旋轉(zhuǎn)了6π5.下列說(shuō)法正確的是(A.P位置的小水珠速度方向沿a方向B.P、Q兩位置，杯子的向心加速度相同C.杯子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的線速度大小約為6πm/sD.杯子在旋轉(zhuǎn)時(shí)向心加速度大小約為9π2m/s2【答案】D【解析】根據(jù)圖乙水珠做離心運(yùn)動(dòng)的方向可知杯子旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，則P位置的小水珠速度方向沿b方向，A錯(cuò)誤；向心加速度方向指向圓心，P、Q兩位置，杯子的向心加速度方向不同，B錯(cuò)誤；杯子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度大小為ω＝θt＝6π50.4rad/s＝3πrad/s，杯子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑大約為1m，故線速度大小約為v＝ωr＝3πm/s，C錯(cuò)誤；杯子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的向心加速度大小約為a＝ω2r＝9π2綜合提升練習(xí)8.(多選)(2023年濟(jì)南開(kāi)學(xué)考)如圖所示，輕桿一端與一小球相連，另一端連在光滑固定軸上，可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).小球在豎直平面內(nèi)恰好能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，已知小球質(zhì)量為m，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的是()A.小球在最高點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小為gLB.小球在最低點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小為5C.小球在最低點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)小球的作用力大小為5mgD.當(dāng)桿處于水平位置時(shí)，桿對(duì)小球的作用力大小為2mg【答案】CD【解析】小球在豎直平面內(nèi)恰好能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則小球在最高點(diǎn)的速度恰好為零，A錯(cuò)誤；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)能定理可得mg·2L＝12mv2，解得v＝2gL，B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)對(duì)小球作受力分析，由牛頓第二定律F－mg＝mv2L，解得F＝5mg，C正確；當(dāng)桿處于水平位置時(shí)，桿對(duì)小球在豎直方向沒(méi)有力的作用，從最高點(diǎn)到水平位置對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)能定理可得mgL＝12mv12，由牛頓第二定律可知桿對(duì)小球作用力為F1＝mv9.(多選)(2023廣州五校聯(lián)考)圖甲中的轆轤是古代民間的提水設(shè)施，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成，圖乙為提水設(shè)施工作原理簡(jiǎn)化圖.繞繩輪軸半徑r＝0.1m，水桶的質(zhì)量M＝0.5kg，井足夠深，忽略井繩質(zhì)量和因繩子纏繞導(dǎo)致輪軸的半徑變化.某次從井中汲取m＝2kg的水，輪軸由靜止開(kāi)始繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而豎直向上提水桶，其角速度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖丙所示，重力加速度g取10m/s2，則()A.10s末水桶的速度大小為2m/sB.水桶的速度大小隨時(shí)間變化規(guī)律為v＝2tC.0~10s內(nèi)水桶上升的高度為10mD.0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為255J【答案】ACD【解析】由圖丙可知ω＝2t，所以水桶速度隨時(shí)間變