2019高考物理二轮小题狂做专练09 圆周运动规律的应用 (含解析)
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1.【安徽省皖中名校联盟2019届高三10月联考物理试题】如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则下列叙述错误的是( )
A.a点与d点的线速度大小之比为1:2
B.a点与b点的角速度大小相等
C.a点与c点的线速度大小相等
D.a点与d点的向心加速度大小之比为1:1
2.【浙江省嘉兴市2019届高三普通高校招生选考科目教学测试物理试题】如图所示,餐桌上的水平玻璃转盘匀速转动时,其上的物品相对于转盘静止,则( )
A.物品所受摩擦力与其运动方向相反
B.越靠近圆心的物品摩擦力越小
C.越靠近圆心的物品角速度越小
D.越靠近圆心的物品加速度越小
3.【甘肃省临夏中学2017-2018学年高考模拟】如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A和小球B紧贴圆锥筒内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )
A.A球的线速度必定小于B球的线速度
B.A球的角速度必定大于B球的角速度
C.A球运动的周期必定大于B球的周期
D.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力
4.【安徽省2019届高三10月份联考物理】如图所示,质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的半径为R的固定光滑圆环轨道内运动,若小球通过最高点时的速率为v0=,下列说法中正确的是( )
A.小球在最高点时只受到重力作用
B.小球绕圆环一周的时间等于
C.小球在最高点对圆环的压力大小为2mg
D.小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值
5.【甘肃省师范大学附属中学2018-2019学年高三上学期期中考试】假设人类登上火星后,在火星上进行了如下实验:在固定的半径为r的竖直光滑圆轨道内部,一小球恰好能做完整的圆周运动,小球在最高点的速度大小为v,如图所示。若已知火星的半径为R,引力常量为G,则火星的质量为( )
A. B. C. D.
6.【江西省红色七校2019届高三第一次联考物理试题】如图所示,一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆C和D上,质量为ma的a球置于地面上,质量为mb的b球从水平位置静止释放。当b球摆过的角度为90°时,a球对地面压力刚好为零,下列结论正确的是( )
A.
B.
C.若只将细杆D水平向左移动少许,则当b球摆过的角度为小于90°的某值时,a球对地面的压力刚好为零
D.若只将细杆D水平向左移动少许,则当b球摆过的角度仍为90°时,a球对地面的压力刚好为零
7.【甘肃省武威第一中学2019届高三10月月考物理试题】质量为m的物体沿着半径为r的半球形金属球壳滑到最低点时的速度大小为υ,如图所示,若物体与球壳之间的摩擦因数为μ,则物体在最低点时的( )
A.向心加速度为
B.向心力为m(g+)
C.对球壳的压力为
D.受到的摩擦力为μm(g+)
8.【辽宁省大连市2017-2018学年高考模拟】如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥形筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是( )
A.A球的线速度必定大于B球的线速度
B.A球的角速度必定小于B球的角速度
C.A球的运动周期必定小于B球的运动周期
D.A球对筒壁的压力等于B球对筒壁的压力
9.【河北省邢台市2017-2018学年高考模拟】如图所示,半径的飞轮绕中心轴转动,轴与飞轮平面垂直。现在飞轮的边缘打进一个质量的螺丝钉视为质点,让飞轮以的转速做匀速圆周运动。取
求螺丝钉P所需的向心力大小F;
若不转动飞轮,至少要用1250N的力才能把螺丝钉P拔出,求为使螺丝钉P不被甩出,飞轮转动时的最大角速度。
10.【山西省吕梁市2017-2018高考调研】如图所示,竖直平面内的一半径R=0.50m的光滑圆弧槽BCD,B点与圆心O等高,一水平面与圆弧槽相接于D点。质量m=0.10kg的小球从B点正上方H=0.95m高处的A点自由下落,由B点进入圆弧槽轨道,从D点飞出后落在水平面上的Q点,DQ间的距离s=2.4m,球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h=0.80m,取g=10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小N;
(2)小球经过最高点P的速度大小vP;
(3)D点与圆心O的高度差hOD。
1.【解析】a、c两点靠传送带传动,线速度大小相等,d、c两点共轴转动,角速度相等,根据v=rω知,d的线速度等于c的线速度的2倍,所以d的线速度等于a的线速度的2倍,故A正确; b、c两点的角速度相等,a、c两点的线速度相等,根据v=rω知,因为a、c的半径不等,则a、c的角速度不等,所以a、b两点的角速度不等。故B错误,C正确。因vd=2va,根据a=v2/r知,a、d的加速度之比为1:1,故D正确。此题选择不正确的选项,故选B。
【答案】B
2.【解析】A项:由于物品有向外甩的趋势,所以物品所受的摩擦力指向圆心提供向心力,故A错误;
B项:由摩擦力提供向心力可知,,由物品的质量大小不知道,所以无关确定摩擦力大小,故B错误; C项:同一转轴转动的物体角速度相同,故C错误; D项:由公式可知,越靠近圆心的物品加速度越小,故D正确。
【答案】D
3.【解析】小球受重力和支持力,靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力,受力分析如图:
D、两球所受的重力大小相等,支持力方向相同,根据力的合成,知两支持力大小、合力大小相等,故D错误.
A、根据,合力、质量相等,得r越大线速度大,所以球A的线速度大于球B的线速度,故A错误.
B、F合=mω2r合力、质量相等,r越大角速度越小,A球的角速度小于B球的角速度。故B错误.
C、,合力、质量相等,r越大,周期越大,A周期大于B周期。故C正确。故选C。
【答案】C
4.【解析】AC. 根据牛顿第二定律有:mg+N=,解得N=mg.故小球在最高点受到圆环的压力,压力大小为mg,故A错误,C错误; B. 小球做的运动不是匀速圆周运动,绕圆环一周的时间不等于。故B错误;
D.小球在运动的过程中机械能守恒,在某一运动的过程中小球的重力势能减小多少,则经过关于圆心对称的位置重力势能就增加多少。所以小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值。故D正确。故选:D。
【答案】D
5.【解析】设小球的质量为m,火星的质量为M,因小球在最高点恰好完成圆周运动,设最高点时小球速度为v,由牛顿第二定律得:,解得:,对于任一月球表面的物体,万有引力等于其重力,即:,则有:,故选C。
【答案】C
6.【解析】由于b球摆动过程中机械能守恒,则有:mbgl=mbv2,当b球摆过的角度为90°时,根据牛顿运动定律和向心力公式得:T-mbg=mb;联立解得:T=3mbg;据题a球对地面压力刚好为零,说明此时绳子张力为:T=mag,解得:ma:mb=3:1,故A正确,B错误。由上述求解过程可以看出 T=3mbg,细绳的拉力T与球到悬点的距离无关,只要b球摆到最低点,细绳的拉力都是3mbg,a球对地面的压力刚好为零。a球不会被拉离地面。故C错误,D正确。故选AD。
【答案】AD
7.【解析】物体滑到半球形金属球壳最低点时,速度大小为v,半径为R,向心加速度为an=,故A正确。根据牛顿第二定律得知,物体在最低点时的向心力Fn=man=m,故B错误。根据牛顿第二定律得N-mg=m,得到金属球壳对小球的支持力N=m(g+),由牛顿第三定律可知,小球对金属球壳的压力大小N′=m(g+),故C错误。物体在最低点时,受到的摩擦力为f=μN=μm(g+),故D正确。故选AD。
【答案】AD
8.【解析】对小球受力分析,小球受到重力和支持力,它们的合力提供向心力,如图
根据牛顿第二定律,有:F=mgtanθ=m;解得。由于A球的转动半径较大,A线速度较大,故A正确;根据可知,A球的转动半径较大,则A的角速度较小。故B正确。周期 ,因为A的半径较大,则周期较大。故C错误。由上分析可知,筒对小球的支持力N=,与轨道半径无关,则由牛顿第三定律得知,小球对筒的压力也与半径无关,即有球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力。故D错误。故选AB。
【答案】AB
9.【解析】由向心力公式有:
又
解得:
由题可知,当螺丝钉P所需要的向心力大于就会被甩出,由向心力公式有:
代入数据解得:
10.【解析】(1)设经过C点速度为,由机械能守恒有
由牛顿第二定律有代入数据解得
(2)P点时速度为,P到Q做平抛运动有
代入数据解得
(3)由机械能守恒定律有
代入数据解得