2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题4.10匀速圆周运动问题基础篇含解析.pdf
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1、专题 4.10 匀速圆周运动问题(基础篇)专题 4.10 匀速圆周运动问题(基础篇) 一选择题 1 (2019 安徽合肥二模)图示为运动员在水平道路上转弯的情景,转弯轨迹可看成一段半径为 R 的圆弧, 运动员始终与自行车在同一平面内。转弯时,只有当地面对车的作用力通过车(包括人)的重心时,车才不 会倾倒。设自行车和人的总质量为 M,轮胎与路面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度为 g。下列说法正确的是( ) A车受到地面的支持力方向与车所在平面平行 B转弯时车不发生侧滑的最大速度为gR C转弯时车与地面间的静摩擦力一定为Mg D转弯速度越大,车所在平面与地面的夹角越小 【
2、参考答案】BD 【命题意图】此题以运动员在水平道路上转弯的为情景,考查水平面内的匀速圆周运动,摩擦力及其相关 知识点。 【解题思路】车受到地面的支持力方向与车所在平面垂直,选项 A 错误;由mg=m,解得转弯时车不发 2 v R 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gR Mg,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。 【易错警示】解答此类题一定要注意静摩擦力与最大静摩擦力的区别,静摩擦力小于或等于最大静摩擦力。 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
3、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, 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 ( ) AvAvB,TATBBAB,vAvB CvAvB,aAaBDAB,aAaB 【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,A=B, 由 T=2/ 可知TA=TB, 由 v=r可知vAvB, 选项 A 错
4、误 B 正确 ; 向心加速度 a=2r,由于rArB, 所以aAaB, 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 0 B. a在最低点时所受摩擦力可能为 0 C. =是a开始滑动的临界角速度 D. =是b开始滑动的临界角速度 8 g
5、 l8 g l 【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- mgsin =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mgcos -mgsin =m2l,代入数据解得=,,故选项 C 错误;; 对b在最 4 g l 低点,由牛顿运动定律mgcos - mgsin =m2(2l),代入数据解得=,,故选项 D 正确. 8 g l 【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
6、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( ) AvAvB aAaB DvAvB aAaB 【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=r, 向心加速度 a=2r, 由于rAFB 合 D它们受到的摩擦力FAfFBf 【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=r, 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=2r 和牛顿第二定律 F 合=ma 可知,A 物体所受
7、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(Rr)。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
8、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,Rr,则有弹力 FPFQ,故 B 正确;根据,Rr,则 PQ,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
9、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vR可知角 速度减小,根据a可知向心加速度减小,根据Fma可知小球对管道的压力减小,故 C 正确。 v2 R 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
10、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 A小于盘与 B 之间的动摩擦因数 B 【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Fnmr2,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,fB2mr2,对 A 分析,有:fAmr2,知盘对 B 的摩擦力是 B 对 A
11、的摩擦力的 2 倍, 选项 C 正确 对 AB 整体分析, B2mg2mrB2, 解得 B= Bg r , 对 A 分析, Amg mrA2, 解得 A= Ag r , 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 BA, 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当时
12、,A、B相对于转盘会滑动 2Kg 3L B当时,绳子一定有弹力 Kg 2L C在范围内增大时,B所受摩擦力变大 Kg 2L 2Kg 3L D在 0范围内增大时,A所受摩擦力一直变大 2Kg 3L 【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,KmgKmgm2Lm22L, 解得 :, 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 :Kmgm22L, 解得 : 2Kg 3L ,B 项正确;当时,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 Kg 2L Kg 2L 2Kg 3L 静摩擦力不变,C 项错误;0时,A所
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