【文档说明】【精准解析】2021年高考物理（浙江专版）微专题突破练专题5　圆周运动及其应用.docx，共(13)页，232.247 KB，由envi的店铺上传

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温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专题5圆周运动及其应用(建议用时40分钟)1.(2019·杭州模拟)“达·芬奇塔”位于阿

联酋的迪拜,计划于2020年竣工,该建筑每层楼都能独立旋转,因转速不快,大楼中的人并不会感觉到眩晕,图甲所示为该建筑五种不同形态,图乙为某层楼的平面图。当图乙所在楼层正在匀速转动时,以下说法正确的是()A.处于A点

和B点的物体合力为0B.处于A点和B点的物体合力方向相同C.处于A点和B点的物体角速度相同D.处于A点和B点的物体线速度相同【解析】选C。由于A、B两点都做匀速圆周运动,故合外力不等于0且指向圆心,故A、

B错误;由图可知A、B两点的角速度相同,A点到圆心的距离大于B点到圆心的距离,根据v=ωr可知A点的线速度大于B点的线速度,故C正确,D错误。2.汽车在公路上行驶时一般不打滑,轮子转一周,汽车向前行驶的距离等于车轮

的周长。某国产轿车的车轮半径约为30cm,当该型号的轿车在高速公路上匀速行驶时,驾驶员面前速率计的指针指在“120km/h”上,可估算出该车轮的转速近似为()A.1000r/sB.1000r/minC.1000r/hD.2000r/s【解析】选B。设经过时间t,轿车匀速行驶的路程x=vt,

此过程中轿车轮缘上的某一点转动的路程x′=nt·2πR,其中n为车轮的转速,由x=x′可得:vt=nt·2πR,n=≈17.7r/s=1062r/min。B正确。3.(多选)火车以60m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°。在此10s时间

内,火车()A.运动路程为600mB.加速度为零C.角速度约为1rad/sD.转弯半径约为3.4km【解析】选A、D。圆周运动的弧长s=vt=60×10m=600m,选项A正确;火车转弯是圆周运动,圆周运动是变速运动,所以合力不为零,加

速度不为零,故选项B错误;由题意得圆周运动的角速度ω==×3.14rad/s=rad/s,又v=ωr,所以r==×180m=3439m,故选项C错误、D正确。4.如图所示是磁带录音机的磁带盒的示意图,A、B为缠绕磁带

的两个轮子边缘上的点,两轮的半径均为r,在放音结束时,磁带全部绕到了B点所在的轮上,磁带的外缘半径R=3r,C为磁带外缘上的一点。现在进行倒带,则此时()世纪金榜导学号A.A、B、C三点的周期之比为3∶1∶3B.A、B、C三点的线速度之比为3∶1∶3C.A、B、C三点

的角速度之比为1∶3∶3D.A、B、C三点的向心加速度之比为6∶1∶3【解析】选B。靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度,故A、C两点的线速度相等,即:vA∶vC=1∶1;C的半径是A的半径的3倍,根据v=rω,知ωA∶ωC

=3∶1。B与C属于同轴转动,所以ωB=ωC。根据周期与角速度的关系:T=,所以:==;ωB=ωC,则TB=TC;所以A、B、C三点的周期之比为1∶3∶3。故A错误;B与C的角速度相等,由v=ωr可知:vB∶vC=1∶

3;所以A、B、C三点的线速度之比为3∶1∶3。故B正确;由于ωA∶ωC=3∶1,ωB=ωC。所以A、B、C三点的角速度之比为3∶1∶1。故C错误;向心加速度a=ω·v,所以aA∶aB∶aC=ωAvA∶ωBvB∶ωCvC=3×3∶1×1∶1×3=9∶1∶3。

故D错误。5.我国高铁技术目前发展迅猛,银川作为省会城市,没有高铁的历史即将结束。目前已经开始铺轨的银西高铁,横跨陕甘宁三省,极大地缩短了银川到西安的运行时间。设计图纸在一处半径为3000m的弯道处标明设计时速为144km/h(此时车轮轮缘不受力)。已知我国的轨距为1500mm,且角度较小时可认

为tanθ=sinθ,重力加速度g取10m/s2,则高铁在通过此弯道时内、外轨高度差为()A.8cmB.9cmC.10cmD.11cm【解析】选A。半径R=3000m,时速v=144km/h=40m/s,根据牛顿第二定律得mgtanθ=m,

tanθ=sinθ=,解得:h=8cm,故A正确。6.如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,下列说法中正确的是()A.物块处于平衡状态B.物块受三个力作用C.在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越不

容易脱离圆盘D.在物块到转轴的距离一定时,物块运动周期越小,物块越不容易脱离圆盘【解析】选B。对物块进行受力分析可知,物块受竖直向下的重力、垂直圆盘向上的支持力及指向圆心的摩擦力,合力提供向心力,A错误,B正确;根据向心力公式Fn=mrω2可知,当ω一定时,半径越大,所需的向心力越大,

物块越容易脱离圆盘,C错误;ω=,则Fn=mr,可知当物块到转轴的距离一定时,周期越小,所需的向心力越大,物块越容易脱离圆盘,D错误。7.(2019·宁波模拟)如图是“用圆锥摆验证向心力表达式”实验方案的示意图,

用长为L的细线拴一个质量为m的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向间的夹角为θ,下列说法错误的是()A.向心力是细线的拉力和小球所受重力的合力B.小球圆周运动的半径为LC.用秒表记下小球运动n圈

的时间t,从而求出转动周期的平均值D.向心力的大小等于mgtanθ【解析】选B。小球在水平面内做匀速圆周运动,对小球受力分析,如图所示:小球受重力和绳子的拉力,由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动,故在物理学上,将这个合力就叫作向心力,即向

心力是按照力的效果命名的,这里是重力和拉力的合力,根据几何关系可知:F向=mgtanθ,故A、D说法正确;由几何关系知小球圆周运动的半径r=Lsinθ,故B说法错误;用秒表记下小球运动n圈的时间t,则转一圈的时间即周期T=,故C说法

正确。8.(多选)如图甲所示,倾角45°的斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为m的小球相连(绳与斜面平行),滑块质量为2m,滑块能恰好静止在粗糙的斜面上。在图乙中,换成让小球在水平面上做匀速圆

周运动,轻绳与竖直方向的夹角为θ,且θ≤45°,两幅图中,滑块、斜面都静止,则以下说法中正确的是()世纪金榜导学号A.滑块受到斜面的最大静摩擦力为mgB.甲图中斜面受到地面的摩擦力方向水平向左C.乙图滑块受到的摩擦力可能沿斜面向下D.乙图滑块受到的摩擦力可能为零【解析

】选B、D。甲图中滑块所受的摩擦力为f甲=2mgsin45°-mg=(-1)mg;乙图中绳的最大拉力为T==mg,此时对滑块:f乙=2mgsin45°-mg=0,则滑块受到斜面的最大静摩擦力为(-1)mg,选项A错误;甲图中以斜面和滑块组成的整体为研究对象进行受力

分析,水平方向:f=Tcosθ,方向水平向左,故B正确;由以上分析可知,当θ=45°时,f乙=2mgsin45°-mg=0,选项D正确;当θ<45°时,T<mg,此时f乙=2mgsin45°-mg<0,即乙图滑块受到的摩擦力沿

斜面向上,选项C错误。故选B、D。9.甲、乙两名溜冰运动员,M甲=80kg,M乙=40kg,面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,如图所示。两人相距0.9m,弹簧秤的示数为9.2N,下列判断中正确的是()A.两

人的线速度相同,约为40m/sB.两人的角速度相同,为5rad/sC.两人的运动半径相同,都是0.45mD.两人的运动半径不同,甲为0.3m,乙为0.6m【解析】选D。弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供

向心力,根据牛顿第二定律得:M甲R甲=M乙R乙=9.2N,由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,所以ω甲=ω乙,所以==,则R甲=0.3m,R乙=0.6m,由于v=Rω,知两人的线速度不相等,根据F=M甲R甲,解得:ω甲=rad/s,故D正确。10.如图所

示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则()A.该盒子做圆周运动的向心力一定恒定不变B.该盒子做

匀速圆周运动的周期一定等于2πC.盒子在最低点时,小球对盒子的作用力大小等于mgD.盒子在与O点等高的右侧位置时,小球对盒子的作用力大小等于mg【解析】选B。向心力的方向始终指向圆心,是变化的,故A错误;在最高点,由mg=mR得,周期T=2π

,故B正确;盒子在最低点,由F-mg=mR和mg=mR可得F=2mg,故C错误;盒子在与O点等高的右侧位置时,盒子底部的支持力等于重力mg,而盒子侧壁的支持力也等于mg,两者相互垂直,所以盒子对小球的作用力等于m

g,根据牛顿第三定律,小球对盒子的作用力大小等于mg,故D错误。11.如图所示,一质量为m=0.5kg的小球(可视为质点),用长为0.4m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动。g取10m/s2,求:世纪金榜导学号(1)小球要做完整的圆周运动,在最高

点的速度至少为多大?(2)当小球在最高点的速度为4m/s时,轻绳拉力多大?(3)若轻绳能承受的最大张力为45N,小球的速度不能超过多大?【解析】(1)在最高点,对小球受力分析如图甲,由牛顿第二定律得mg+F1=①由于轻绳对小

球只能提供指向圆心的拉力,F1不可能取负值,即F1≥0②联立①②得v≥,代入数值得v≥2m/s所以小球要做完整的圆周运动,在最高点的速度至少为2m/s。(2)v2=4m/s时,mg+F2=m,解得F2=15N。(3)由分析可知,小球在最低点时轻

绳的张力最大,对小球受力分析如图乙,由牛顿第二定律得F3-mg=③将F3=45N代入③得v3=4m/s即小球的速度不能超过4m/s。答案:(1)2m/s(2)15N(3)4m/s12.如图所示,在光滑的水平面上相距0.1m处钉两枚铁钉A、B,长1m的柔软细线一端拴在A上,另一端

拴一质量为500g的小球,小球的初始位置在AB连线上的A的一侧,把细线拉直,给小球以2m/s垂直于细线方向的水平速度,使它做圆周运动。由于钉子B的存在,使细线逐渐缠绕在AB上,问:线全部缠绕在钉子上的时间是多少?如果细线的抗断张力为7N,从开始经多长

时间细线断裂?世纪金榜导学号【解析】细线上的力始终指向圆心,与速度方向垂直,向心力只改变速度的方向,而不会改变速度的大小,即小球在运动过程中,①线速度大小始终保持不变,②半径R逐渐变小,③向心力F=m逐渐变大。运动的半个周期t=随细线的减小而减小。推算出每个半

周期的时间及周期数,就可求出总时间。根据细线能承受的最大拉力,可求出细线拉断所经历的时间。在第一个半周期内:F1=m,t1=在第二个半周期内:F2=m,t2=在第三个半周期内:F3=m,t3=依此类推,在第n个半周期内:Fn=m,tn=由于:==10,所以n≤10(1)小球从开始运动到细

线完全缠到A、B上的时间:t=t1+t2+…+t10==s≈8.6s;(2)设在第x个半周期时,Fx=7N。由Fx=m代入数据得:7N=0.5×解得x=8.1,取x=8。代入第1题表达式得:t=t1+t2+t3+…+t8=≈8.2s答案:8.6s8.2s关闭Word文档返回原板块获得更多

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