3.3圆周运动的案例分析基础巩固（Word版含答案）

3.3圆周运动的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，长度为1m的轻杆绕O点在竖直平面内以的角速度做匀速圆周运动，杆的另一端连有一质量为的小球视为质点。a、b分别为其运动轨迹的最低点和最高点。不计空气阻力，取重力加速度大小，下列分析正确的是（　　）
A．小球运动到b点时，轻杆对小球的作用力大小为
B．小球运动到a点时，轻杆对小球的作用力大小为3 N
C．小球从a点运动到b点过程中，轻杆对小球做功为3 J
D．小球从b点运动到a点过程转动半周中，重力做功的平均功率为
2．下列哪种桥损害程度最小（　　）
A．直桥 B．拱形桥 C．凹形桥 D．没有区别
3．如图所示，洗衣机脱水桶在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服（ ）
A．受到4个力的作用
B．所受静摩擦力小于重力
C．所需的向心力由弹力提供
D．所需的向心力由静摩擦力提供
4．2017年2月10日，俄罗斯总统普京在莫斯科会见到访的斯洛文尼亚总统帕霍尔，并发表了重要讲话，如图3甲所示为俄罗斯总统普京佩戴的手表，图乙为该表的表盘，手表指针的运动可看作匀速运动，下列说法中正确的是（　　）
A．秒针、分针、时针转动周期相同 B．秒针的角速度最大，时针的角速度最小
C．秒针上A、B两点线速度一样大 D．秒针上A、B两点向心加速度一样大
5．已知某飞行员在一次俯冲中受到的支持力是重力大小的9倍，飞机在竖直平面内做匀速圆周运动时，速度大小为v，已知重力加速度大小为g，则飞机俯冲中做的圆周运动的半径为（　　）
A． B． C． D．
6．两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（ ）
A．受到的拉力相同
B．运动的角速度相同
C．运动的线速度相同
D．向心加速度相同
7．绳子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A．每秒转数相同，绳短时易断 B．线速度大小一定，绳短时易断
C．运动周期一定，绳短时易断 D．线速度大小一定，绳长时易断
8．如图所示，叠放在水平转台上的物体A、B能随转台一起以角速度匀速转动，A、B的质量分别为m、2m，A和B与转台间的动摩擦因数均为，A与转台中心的距离为2r，B与转台中心的距离为r．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )
A．转台对A的摩擦力为
B．转台对B的摩擦力为
C．转台的角速度一定小于等于
D．转台的角速度逐渐增大的过程中，B比A先滑动
9．做匀速圆周运动的物体，10s内沿半径是20m的圆周运动了100m，则下列说法中正确的是（ ）
A．线速度大小是10m/s B．角速度大小是10rad/s
C．物体的运动周期是2s D．向心加速度的大小是2m/s
10．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球的角速度等于B球的角速度
B．A球的线速度小于B球的线速度
C．A球的运动周期小于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
11．关于平抛运动和圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．物体做平抛运动加速度不变，运动过程中在相等时间内速度的改变量一定相等
B．平抛运动中速度方向不断变化，因而加速度一定是变化的
C．做任何形式圆周运动的物体加速度方向一定指向圆心
D．匀速圆周运动是加速度不变的运动，所以匀速圆周运动是匀变速曲线运动
12．打开水龙头，调节流速，流出涓涓细流，如图所示。若将乒乓球靠近竖直的水流时，水流受到乒乓球指向球心方向的“吸附力”作用会被吸引，顺着乒乓球表面流动。这个现象称为康达效应。如图所示，某同学在实验时，水流从A点顺着半径为R的乒乓球表面流动，O为乒乓球的球心(球心与A、水龙头位干同一将直平而内)，调节乒乓球(A与水龙头之间的距离，使水流恰好在乒乓球的最低点B与之分离，最后落在水平地面上的C点(未画出)。已知B点到C点的水平射程为x，B点距地面的高度为h，不计一切阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．水流沿着乒乓球表面做匀速圆周运动
B．水流离开B点之前的瞬间，其向心加速度大小为g
C．水流受到乒乓球的“吸附力”属于引力相互作用
D．在B点质量为的水受到乒乓球的“吸附力”为F，则
13．荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动。如图所示，某同学正在荡秋千，A和B分别为运动过程中的最低点和一个最高点。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．在经过A位置时，该同学处于失重状态
B．在B位置时，该同学受到的合力为零
C．由A到B过程中，该同学的机械能守恒
D．在A位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力
14．如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A，B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（ ）
A．若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大
B．若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小
C．当圆台转速增大时，B比A先滑动
D．当圆台转速增大时，C比B先滑动
15．如图5所示，一根长为l的轻质软绳一端固定在O点，另一端与质量为m的小球连接，初始时将小球放在与O点等高的A点，OA=l，现将小球由静止状态释放，则当小球运动到O点正下方时，绳对小球拉力为（ ）（已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8）
A．2mg B．3mg C．mg D．mg
二、填空题（共4题）
16．汽车以72km/h的速度过凸型桥最高点时，对桥的压力是车重的一半．将凸型桥看成圆弧，重力加速度取10m/s2．则该桥的半径为_________m．
17．某物体做匀速圆周运动，角速度，半径为，则其线速度_______，向心加速度_______。
18．一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示，由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是______处，在C点处于______状态（超重或失重）
19．两个同学做体验性实验来粗略验证向心力公式和 。他们的做法如下：如图甲，绳子的一端拴一个小沙桶， 绳上离小沙桶重心40cm的地方打一个绳 结A ，80cm的地方打另一个绳结B。小明看手表计时，小亮按图乙所示方式完成下列操作：
操作一：手握绳结A，使沙桶在水平方向上做匀速圆周运动，每秒运动1周。体会此时绳子拉力的大小。
操作二：手仍然握绳结A，使沙桶在水平方向上做匀速圆周运动，但每秒运动2周。体会此时绳子拉力的大小。
操作三：改为手握绳结B，使沙桶在水平方向上做匀速圆周运动，每秒运动1周。体会此时绳子拉力的大小。
（1） 操作一与操作三中沙桶的___________（选填 “线速度”或 “角速度”） 相同。
（2）操作一与操作二相比，小亮感到操作___________绳子拉力比较大；操作二与操作三相比，小亮感到操作___________绳子拉力比较大。（以上两空均选填 “一” 、 “二”或 “三”）
三、综合题（共4题）
20．用一根细绳，一端系住一个质量为m=0.1kg的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h=0.3m处，绳长L=0.5m，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动．求：
（1）当角速度ω=1rad/s时，小球线速度V的大小；
（2）当满足（1）条件时绳上张力F的大小．
21．一滑雪表演的测试滑道如图所示，轨道的段为一半径的光滑圆形轨道，段竖直高度为的倾斜轨道，轨道倾斜角段为足够长的水平减速轨道。一质量为的表演者从轨道上某点由静止开始下滑，到达B点时速度的大小为，离开B点做空中表演（可视为平抛运动），最后落回轨道，求：
（1）表演者到达B点时对圆形轨道的压力；
（2）表演者离开B点后，在空中做表演的时间；
（3）出于安全考虑表演者经过B点的速度不超过，试在坐标图中画出表演者从不同地方开始下滑，到达B点时的速度大小v与离开B点后空中做表演时间t的关系图像（不要求写出计算过程，可取）。
22．如图所示，质量为2 kg的小车在光滑水平面上处于静止状态．小车的上表面由水平面和斜面构成，斜面顶端和底端的高度差为1.8 m．小车左边缘的正上方用长2.5 m的细绳拴一质量为0.5 kg的物块，将细绳拉离竖直方向60°角后由静止释放，当物块运动到悬点的正下方时悬线断开，物块从小车的左边缘滑上小车后，先在其表面上沿水平方向运动，经过1 s时间物块离开小车，然后做曲线运动，某时刻恰好与斜面的底端相碰，已知小车与物块间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1)悬线断开前所受最大拉力的大小；
(2)小车上表面水平部分的长度；
(3)小车表面的斜面部分倾角的正切值．
23．如图所示一质点沿顺时针方向做匀速圆周运动，在图中画出质点在A点向心力的方向和B点线速度的方向.
参考答案
1．D
2．B
3．C
4．B
5．C
6．B
7．B
8．B
9．A
10．D
11．A
12．D
13．C
14．C
15．C
16．80
17．6 18
18．d 失重
19．角速度 二 二
20．（1）当角速度ω=1rad/s时，小球线速度V的大小是0.4m/s；
（2）当满足（1）条件时绳上张力F的大小是0.05N．
21．（1）860N；（2）1.2s；（3）
22．（1）10N ；（2）3.75m ；（3）1.2。
23．