2024高考物理一轮复习第五章曲线运动万有引力与航天第3节圆周运动作业与检测含解析鲁科版.docVIP

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第3节圆周运动

基础必备

1.

如图所示,乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随过山车在竖直平面内旋转,下列说法正确的是(D)

A.过山车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下来

B.人在最高点时对座位不行能产生大小为mg的压力

C.人在最低点时对座位的压力等于mg

D.人在最低点时对座位的压力大于mg

解析:人过最高点时,N+mg=m,当v≥时,即使人不用保险带也不会掉下来,当v=时,人在最高点时对座位产生的压力为mg,A,B错误;人在最低点时具有竖直向上的加速度,处于超重状态,故人此时对座位的压力大于mg,C错误,D正确.

2.(多选)自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘上有三个点A,B,C,如图(a)所示.向心加速度随半径改变的图象如图(b)所示,则(AD)

A.A,B两点的加速度关系满意甲图线

B.A,B两点的加速度关系满意乙图线

C.B,C两点的加速度关系满意甲图线

D.B,C两点的加速度关系满意乙图线

解析:A,B两点在两齿轮边缘通过链条传动,则A,B两点的线速度大小相等,由a=,a与R反比,所以A,B两点的加速度关系满意甲图线,选项A正确,B错误;B,C两点同轴转动,则B,C两点转动的角速度相同,由a=Rω2,a与R成正比,所以B,C两点的加速度关系满意乙图线,选项C错误,D正确.

3.

如图所示,用一根细绳一端系一个小球,另一端固定在O点,给小球不同的初速度,使小球在水平面内做角速度不同的圆周运动,则选项图中细绳拉力F、悬点到轨迹圆心高度h、向心加速度a、线速度v与角速度平方ω2的关系图象正确的是(A)

解析:设细绳长度为l,小球做匀速圆周运动时细绳与竖直方向的夹角为θ,细绳拉力为F,则有Fsinθ=mω2lsinθ,得F=mω2l,选项A正确;由mgtanθ=mω2lsinθ,h=lcosθ,得h=,选项B错误;小球的向心加速度a=ω2lsinθ,因为θ随着ω的改变而改变,sinθ不是一个定值,选项C错误;小球的线速度v=ωlsinθ,选项D错误.

4.(多选)铁路转弯处的弯道半径r是依据地形确定的.弯道处要求外轨比内轨高,其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关.下列说法正确的是(AD)

A.速率v肯定时,r越小,要求h越大

B.速率v肯定时,r越大,要求h越大

C.半径r肯定时,v越小,要求h越大

D.半径r肯定时,v越大,要求h越大

解析:

火车转弯时,向心力由重力mg与轨道支持力N的合力来供应,如图所示,设轨道平面与水平面的夹角为θ,则有mgtanθ=m,且tanθ≈sinθ=,其中L为轨间距,是定值,有mg=m,通过分析可知A,D正确.

5.

(2024·山东青岛期末)(多选)如图所示,内壁光滑的大圆管,用一细轻杆固定在竖直平面内;在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动.下列说法正确的是(ABD)

A.小球通过最低点时,小球对圆管的压力向下

B.小球通过最高点时,小球对圆管可能无压力

C.细杆对圆管的作用力肯定大于圆管的重力大小

D.细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小

解析:小球通过最低点时,小球受到重力、圆管向上的支持力,合力指向圆心,依据牛顿第三定律,小球对圆管的压力向下,选项A正确;当小球通过最高点时,若速度为,圆管对小球的弹力为零,小球对圆管无压力,选项B正确;对圆管和球组成的整体为探讨对象,当小球的向心加速度向上(或重量向上)时,细杆对圆管的作用力会大于圆管和小球的总重力大小;当小球的向心加速度向下(或重量向下)时,细杆对圆管的作用力小于圆管和小球的总重力大小,选项C错误,D正确.

6.

如图所示,一根细线下端拴一个金属小球,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动(图中P位置,圆锥摆).现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中P位置),两次金属块Q都静止在桌面上的同一点,则后一种状况与原来相比较,下面的推断正确的是(B)

A.细线所受的拉力变小

B.小球运动的角速度变大

C.Q受到桌面的静摩擦力变小

D.Q受到桌面的支持力变小

解析:设OP长度为l,与水平面的夹角为θ,竖直方向平衡,有Fsinθ=mg,水平方向由牛顿其次定律得Fcosθ=mω2lcosθ,由以上方程分析可得,随θ角减小,F增大,A错误;结合Q受力平衡得Q受到桌面的静摩擦力变大,受到的桌面的支持力不变,C,D错误;由F=mω2l

7.

如图所示,轻绳的一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球(可视为质点).当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时,通过传感器测得轻绳拉力F、轻