高考物理最新考点模拟试题 匀速圆周运动问题基础篇解析版Word格式文档下载.docx
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由μmg=m,解得转弯时车不发生侧滑的最大速度为v=,选项B正确;
转弯时车与地面间的静摩擦力一定小于或等于最大静摩擦力μMg,选项C错误;
转弯速度越大,所需向心力越大,车所在平面与地面的夹角越小,选项D正确。
2.(2019浙江稽阳联谊学校联考模拟)如图所示的三叶指尖陀螺是一个由三向对称体作为主体,在主体中嵌入轴承,整体构成可平面转动的玩具装置。
其中O为转轴中心,A、B分是指尖陀螺上不同位置的两点,用v代表线速度大小,ω代表角速度大小,a代表向心加速度大小,T代表周期,则下列说法中正确的是( )
A.vA=vB,TA=TBB.ωA=ωB,vA>vB
C.vA>vB,aA<aBD.ωA=ωB,aA=aB
【参考答案】.B
【命题意图】本题以“三叶指尖陀螺”为情景,考查匀速圆周运动及其相关的知识点。
【解题思路】以O为转轴转动,图中A到O点的距离大于B到O点的距离,AB两点的角速度相等,ωA=ωB,由T=2π/ω可知TA=TB,由v=ωr可知vA>
vB,选项A错误B正确;
向心加速度a=ω2r,由于rA>
rB,所以aA>
aB,选项CD错误。
3.(2019·
江苏六校联考)如图所示,两个质量均为m的小物块a和b(可视为质点),静止在倾斜的匀质圆盘上,圆盘可绕垂直于盘面的固定轴转动,a到转轴的距离为l,b到转轴的距离为2l,物块与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角为30°
.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g.若a、b随圆盘以角速度ω匀速转动,下列说法中正确的是( )
A.a在最高点时所受摩擦力可能为0B.a在最低点时所受摩擦力可能为0
C.ω=是a开始滑动的临界角速度D.ω=是b开始滑动的临界角速度
【名师解析】a在最高点时可能有重力沿斜面的分力提供向心力,所以所受摩擦力可能为0,,故选项A正确;
;
a在最低点,由牛顿运动定律f-mgsinθ=m,所以a在最低点时所受摩擦力不可能为0,,故选项B错误;
;
对a在最低点,由牛顿运动定律μmgcosθ-mgsinθ=mω2l,代入数据解得ω=,,故选项C错误;
对b在最低点,由牛顿运动定律μmgcosθ-mgsinθ=mω2(2l),代入数据解得ω=,,故选项D正确.
【参考答案】.AD
4.(2018·
金华市十校期末)计算机中的硬磁盘磁道如图4所示,硬磁盘绕磁道的圆心O转动,A、B两点位于不同的磁道上,线速度分别为vA和vB,向心加速度分别为aA和aB,则它们大小关系正确的是( )
A.vA<
vB aA<
aB
B.vA>
C.vA<
vB aA>
D.vA>
【参考答案】.A
【名师解析】硬磁盘绕磁道的圆心O转动,各点角速度相等,线速度v=ωr,向心加速度a=ω2r,由于rA<
rB,所以vA<
vB,aA<
aB,选项A正确。
5.(2018南宁摸底)如图所示,质量相等的AB两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上,随圆筒一起做匀速圆周运动,则下列关系中正确的是()
A.线速度vA=vB
B.角速度ωA=ωB
C.它们受到的合力FA合>
FB合
D.它们受到的摩擦力FAf>
FBf
【参考答案】.C
【名师解析】质量相等的A、B两物体随圆筒一起做匀速圆周运动,两者的角速度相等,选项B错误;
根据角速度与线速度的关系v=ωr,A物体的线速度大于B物体的线速度,选项A错误;
由向心加速度公式a=ω2r和牛顿第二定律F合=ma可知,A物体所受的合外力大于B物体所受的合外力,选项C正确;
在竖直方向,它们所受的静摩擦力等于重力,由于二者质量相等,重力相等,所以它们受到的摩擦力相等,选项D错误。
6.(2019洛阳联考)螺旋轨道竖直放置,整个轨道光滑,P,Q点分别对应螺旋轨道中两个圆周的最高点,对应的圆周运动轨道半径分别为R和r(R>r)。
宇航员让一小球以一定的速度v滑上轨道,下列说法正确的是( )
A.如果减小小球的初速度,小球可能不能到达P点
B.小球经过P点时对轨道的压力小于经过Q点时对轨道的压力
C.小球经过P点时比经过Q点时角速度小
D.小球经过P点时比经过Q点时线速度小
【参考答案】BC
【名师解析】在空间站中的物体处于完全失重状态,靠轨道的压力提供向心力。
在整个过程中小球速度大小保持不变,速度减小,小球一定可以达到P点,故AD错误;
由牛顿第二定律,轨道对球的弹力:
,弹力始终不做功,速率不变,R>r,则有弹力FP<FQ,故B正确;
根据,R>r,则ωP<ωQ,故C正确。
【关键点拨】该装置处于稳定运行的空间站中,处于完全失重状态。
在轨道中运动,靠轨道的弹力提供向心力。
小球在完全失重情况下运动,在轨道上速度大小不变。
解决本题的关键知道小球处于完全失重状态,由弹力提供向心力,弹力始终垂直轨道,也不做功,速率不变。
7.(2018·
山东烟台一模)]两粗细相同内壁光滑的半圆形圆管ab和bc连接在一起,且在b处相切,固定于水平面上。
一小球从a端以某一初速度进入圆管,并从c端离开圆管。
则小球由圆管ab进入圆管bc后( )
A.线速度变小B.角速度变大
C.向心加速度变小D.小球对管壁的压力变大
【参考答案】 C
【名师解析】 由于管道光滑,小球到达b点后,重力做功为零,速度大小保持不变,根据v=ωR可知角速度ω减小,根据a=可知向心加速度减小,根据F=ma可知小球对管道的压力减小,故C正确。
8.(2018山东大学附中质检)如图所示,粗糙水平圆盘上,质量相等的A、B两物块叠放在一起,随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()
A.物块A、B的运动属于匀变速曲线运动
B.B的向心力是A的向心力的2倍
C.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
D.若B先滑动,则B与A之间的动摩擦因数μA小于盘与B之间的动摩擦因数μB
【参考答案】C
【名师解析】A、B做匀速圆周运动,加速度方向不断变化,则属于非匀变速曲线运动,选项A错误;
因为A、B两物体的角速度大小相等,根据Fn=mrω2,因为两物块的角速度大小相等,转动半径相等,质量相等,则向心力相等,选项B错误;
对AB整体分析,fB=2mrω2,对A分析,有:
fA=mrω2,知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍,选项C正确.对AB整体分析,μB2mg=2mrωB2,解得ωB=,对A分析,μAmg=mrωA2,解得ωA=,若B先滑动,可知B先达到临界角速度,可知B的临界角速度较小,即μB<μA,选项D错误.
9.(2916·
西安八校联考)如图所示,两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上,两者用长为L的细绳连接,木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍,A放在距离转轴L处,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动,开始时,绳恰好伸直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,以下说法正确的是( )
A.当ω>时,A、B相对于转盘会滑动
B.当ω>时,绳子一定有弹力
C.ω在<ω<范围内增大时,B所受摩擦力变大
D.ω在0<ω<范围内增大时,A所受摩擦力一直变大
【参考答案】.ABD
【名师解析】当AB所受静摩擦力均达到最大值时,A、B相对转盘将会滑动,Kmg+Kmg=mω2L+mω2·
2L,解得:
ω=,A项正确;
当B所受静摩擦力达到最大值后,绳子开始有弹力,即:
Kmg=mω2·
ω=,B项正确;
当<ω<时,随角速度的增大,绳子拉力不断增大,B所受静摩擦力一直保持最大静摩擦力不变,C项错误;
0<ω≤时,A所受摩擦力提供向心力,即Ff=mω2L,静摩擦力随角速度增大而增大,当<ω<时,以AB整体为研究对象,FfA+Kmg=mω2L+mω2·
2L,可知A受静摩擦力随角速度的增大而增大,D项正确。
10. (2016·
福建晋江月考)如图所示,AB为竖直转轴,细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球,两绳能承受的最大拉力均为2mg。
当AC和BC均拉直时∠ABC=90°
,∠ACB=53°
,BC=1m。
ABC能绕竖直轴AB匀速转动,因而C球在水平面内做匀速圆周运动。
当小球的线速度增大时,两绳均会被拉断,则最先被拉断的那根绳及另一根绳被拉断时的速度分别为(g取10m/s2)( )
A.AC 5m/sB.BC 5m/s
C.AC 5.24m/sD.BC 5.24m/s
【参考答案】.B
【名师解析】 据题意,小球转动时向心力为TBC+TACcos53°
=m,此时设BC绳刚好被拉断,则拉力为TBC=2mg,此时TACsin53°
=mg,即TAC=mg,说明BC绳先被拉断;
当AC绳拉断时,有TAC′=2mg,此时由于小球重力等于mg,则AC绳与水平方向的夹角等于30°
,有TAC′cos30°
=m,此时小球转动半径为R′=cos30°
=m,代入数值得v′=5m/s,故选项B正确。
11.(2016·
上海金山月考)有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶,在水平面内做匀速圆周运动。
图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h。
如果增大高度h,则下列关于摩托车说法正确的是( )
A.对侧壁的压力FN增大B.做圆周运动的周期T不变
C.做圆周运动的向心力F增大D.做圆周运动的线速度增大
【参考答案】.D
【名师解析】 摩托车做匀速圆周运动,提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力FN的合力,作出受力分析图。
设圆台侧壁与竖直方向的夹角为α,侧壁对摩托车的支持力FN=不变,则摩托车对侧壁的压力不变,故A错误;
向心力F=,m、α不变,故向心力大小不变,C错误;
根据牛顿第二定律得F=mr,h越高,r越大,F不变,则T越大,故B错误;
根据牛顿第二定律得F=m,h越高,r越大,F不变,则v越大,故D正确。
12.如图所示是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置。
该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺,带孔的小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在转动轴上,小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。
当转盘不转动时,指针指在O处,当转盘转动的角速度为ω1时,指针指在A处,当转盘转动的角速度为ω2时,指针指在B处,设弹簧均没有超过弹性限度。
则ω1与ω2的比值为( )
A. B. C. D.
【名师解析】 小球随转盘转动时由弹簧的弹力提供向心力。
设标尺的最小分度的长度为x,弹簧的劲度系数为k,则有kx=m·
4x·
ω,k·
3x=m·
6x·
ω,故有ω1∶ω2=1∶,B正确。
13.(多选)如图所示,在光滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球,小球用细线连接起来,当转台匀速转动时,下列说法正确的是( )
A.两小球速率必相等B.两小球角速度必相等
C.两小球加速度
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