1、2013高考物理能力提升知識(shí)點(diǎn)優(yōu)化：4.3圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.(創(chuàng)新題)第十三屆中國(guó)吳橋國(guó)際雜技藝術(shù)節(jié)于2011年10月22日在石家莊市(主會(huì)場(chǎng))拉開了序幕.如圖所示的雜技演員在表演“水流星”的節(jié)目時(shí)，盛水的杯子經(jīng)過最高點(diǎn)杯口向下時(shí)水也不灑出來，對(duì)于杯子經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)水的受力情況，下列說法正確的是()A.水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用B.水受平衡力的作用，合力為零C.由于水做圓周運(yùn)動(dòng)，因此必然受到重力和向心力的作用D.杯底對(duì)水的作用力可能為零2.汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，甲車

2、在乙車的外側(cè)，兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為f甲和f乙，以下說法正確的是()A.f甲小于 f乙B.f甲等于f乙C.f甲大于f乙D.f甲和f乙大小均與汽車速率無關(guān)3.(預(yù)測(cè)題)如圖所示，傾斜軌道AC與有缺口的圓軌道BCD相切于C，圓軌道半徑為R，兩軌道在同一豎直平面內(nèi)，D是圓軌道的最高點(diǎn)，缺口DB所對(duì)的圓心角為90，把一個(gè)小球從斜軌道上某處由靜止釋放，它下滑到C點(diǎn)后便進(jìn)入圓軌道，要想使它上升到D點(diǎn)后再落到B點(diǎn)，不計(jì)摩擦，則下列說法正確的是()A.釋放點(diǎn)需與D點(diǎn)等高B.釋放點(diǎn)需比D點(diǎn)高C.釋放點(diǎn)需比D點(diǎn)高D.使小球經(jīng)D點(diǎn)后再落到B點(diǎn)是不可能的4.(創(chuàng)新題)小明同學(xué)在學(xué)習(xí)中勤于思考，并且善于動(dòng)手，

3、在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)后，他自制了一個(gè)玩具，如圖所示，用長(zhǎng)為r的細(xì)桿粘住一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使之繞另一端O在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的速度v，在這點(diǎn)時(shí)()A.小球?qū)?xì)桿的拉力是B.小球?qū)?xì)桿的壓力是C.小球?qū)?xì)桿的拉力是mgD.小球?qū)?xì)桿的壓力是mg二、雙項(xiàng)選擇題(本大題共5小題，每小題8分，共40分，每小題有兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)5.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法，正確的是()A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體沒有加速度B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，雖然速度大小不變，但方向時(shí)刻都在改變，所以必有加速度C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的大小保持不變，所以是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)

4、D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)加速度的方向時(shí)刻都在改變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速曲線運(yùn)動(dòng)6.如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，皮帶不打滑，則()A.a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相等B.a點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等C.a點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等D.a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小相等7.(2012南京模擬)如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，它們與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，

5、燒斷細(xì)線，則()A.兩物體均沿切線方向滑動(dòng)B.物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所受摩擦力減小C.兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)D.物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體A發(fā)生滑動(dòng)，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)8.“飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術(shù)，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運(yùn)動(dòng)而不掉下來.如圖所示，已知桶壁的傾角為，車和人的總質(zhì)量為m，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，若使演員騎車做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是()A.人和車的速度為B.人和車的速度為C.桶面對(duì)車的彈力為D.桶面對(duì)車的彈力為9.(易錯(cuò)題)如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，管道內(nèi)側(cè)壁半徑為R，

6、小球半徑為r，則下列說法中正確的是()A.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vminB.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin0C.小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無作用力D.小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力三、計(jì)算題(本大題共2小題，共36分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(16分)某實(shí)驗(yàn)中學(xué)的學(xué)習(xí)小組在進(jìn)行科學(xué)探測(cè)時(shí)，一位同學(xué)利用繩索順利跨越了一道山澗，他先用繩索做了一個(gè)單擺(秋千)，通過擺動(dòng)，使自身獲得足夠速度后再平拋到山澗對(duì)面，如圖所示，若他的質(zhì)量是M，所用繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，在擺到最低點(diǎn)B處時(shí)的速度為v，離地高度為h，當(dāng)?shù)刂?/p>

7、力加速度為g，則：(1)他用的繩子能承受的最大拉力應(yīng)不小于多少？(2)這道山澗的寬度應(yīng)不超過多大？11.(易錯(cuò)題)(20分)如圖所示，一根長(zhǎng)0.1 m的細(xì)線，一端系著一個(gè)質(zhì)量為0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，使小球的轉(zhuǎn)速很緩慢地增加，當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增加到開始時(shí)轉(zhuǎn)速的3倍時(shí)，細(xì)線斷開，線斷開前的瞬間線受到的拉力比開始時(shí)大40 N，求：(1)線斷開前的瞬間，線受到的拉力大??；(2)線斷開的瞬間，小球運(yùn)動(dòng)的線速度大小；(3)如果小球離開桌面時(shí)，速度方向與桌邊緣的夾角為60，桌面高出地面0.8 m，求小球飛出后的落地點(diǎn)距桌邊緣的水平距離.答案解析1.【解析】

8、選D.失重狀態(tài)是物體對(duì)支持物(或繩)的彈力小于重力，但物體所受重力不變，A項(xiàng)錯(cuò)；水受力不平衡，有向心加速度，B項(xiàng)錯(cuò)；向心力不是性質(zhì)力，本題中向心力由重力和彈力的合力提供，C項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)重力恰好提供水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，杯底對(duì)水的作用力為零，D項(xiàng)對(duì).2.【解析】選A.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：速度不為零，受到大小不變方向總是與速度方向垂直沿半徑指向圓心的合外力的作用，而且合外力等于圓周運(yùn)動(dòng)物體所需要的向心力F向m，本題中摩擦力提供向心力，即fm，由于r甲r乙，故f甲R(shí)，故經(jīng)過D點(diǎn)后小球不可能落至B點(diǎn)，只有D正確.4.【解析】選B.解法一：在最高點(diǎn)時(shí)，若細(xì)桿對(duì)小球沒有彈力作用，則有mg，得v0.由于vv

9、0，所以細(xì)桿對(duì)小球有豎直向上的彈力作用，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mgN，得N.由牛頓第三定律知，小球?qū)?xì)桿的壓力NN.故選B.解法二：假設(shè)細(xì)桿對(duì)小球有豎直向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有mgN，得N，負(fù)號(hào)說明細(xì)桿對(duì)小球有豎直向上的支持力.由牛頓第三定律知，小球?qū)?xì)桿的壓力NN.故選B.5.【解析】選B、D.速度和加速度都是矢量，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，雖然速度大小不變，但方向時(shí)刻在改變，速度時(shí)刻發(fā)生變化，必然具有加速度.加速度大小雖然不變，但方向時(shí)刻改變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng).故本題選B、D.6.【解題指南】求解此題應(yīng)明確a、c兩點(diǎn)線速度大小相等，b、c、d三點(diǎn)角速度

10、大小相等，然后利用公式vr，a求解.【解析】選C、D.vc2r，vbr，所以vc2vb，a、c是皮帶連接的兩輪邊緣上的點(diǎn)，線速度大小相等，所以va2vb，故A錯(cuò)C對(duì)；vara，vbrb，由va2vb，得a2b，故B錯(cuò)；設(shè)a點(diǎn)線速度為v，c點(diǎn)線速度也為v，對(duì)c點(diǎn)，v2r，對(duì)d點(diǎn)，vd4r2v，aa，ad ，故a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小相等，D對(duì).【總結(jié)提升】傳動(dòng)問題的解題技巧(1)明確皮帶傳動(dòng)和輪軸的特點(diǎn).(2)清楚線速度、角速度、向心加速度與半徑的關(guān)系，從而能熟練地運(yùn)用在線速度或角速度相等時(shí)，角速度、線速度、加速度與半徑的比值關(guān)系.(3)同轉(zhuǎn)軸上各點(diǎn)相同，而線速度vr與半徑成正比.(4)不考慮

11、皮帶打滑的情況下，兩輪邊緣的各點(diǎn)線速度大小相等，而角速度與半徑成反比.另外，由v、T、f、之間的關(guān)系，向心加速度的表達(dá)式a2rvr42f2r，在應(yīng)用時(shí)，要結(jié)合已知條件靈活運(yùn)用.7.【解析】選B、D.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，A物體靠細(xì)線的拉力與圓盤的最大靜摩擦力的合力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以燒斷細(xì)線后，A所受最大靜摩擦力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，A要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但是B仍保持相對(duì)圓盤靜止?fàn)顟B(tài)，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；而且由于沒有了細(xì)線的拉力，B受靜摩擦力減小，B選項(xiàng)正確.8.【解析】選A、C.對(duì)人和車進(jìn)行受力分析如圖所示，根據(jù)直角三角形的邊角關(guān)系和向心力公式

12、可列方程：mgtanm，Ncosmg，解得v，N .故A、C正確.【變式備選】(雙選)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們的()A.運(yùn)動(dòng)周期相同B.運(yùn)動(dòng)線速度相同C.運(yùn)動(dòng)角速度相同D.向心加速度相同【解析】選A、C.對(duì)小球而言，只受兩個(gè)力：重力mg和線的拉力F，如圖所示.這兩個(gè)力的合力mgtan提供向心力，半徑rhtan，所以由Fmr2得mgtanmhtan2，整理得.可見，角速度與無關(guān)，選項(xiàng)C正確；由vr可知，由于半徑不同，線速度的大小不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由T知，A正確；由a2r知，D錯(cuò)誤.9.【解析】選B、C.小球沿管上升到最高點(diǎn)的速

13、度可以為零，故A錯(cuò)誤，B正確；小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由外側(cè)管壁對(duì)小球的作用力FN與球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即：NFmgm，因此，外側(cè)管壁一定對(duì)球有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁無作用力，C正確；小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球受管壁的作用力與小球速度大小有關(guān)，D錯(cuò)誤.10.【解析】(1)該同學(xué)在B處，由牛頓第二定律得：FMgM， (3分)解得：FMgM， (3分)即他用的繩子能承受的最大拉力不小于MgM. (2分)(2)對(duì)該同學(xué)做平拋運(yùn)動(dòng)的過程由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：水平方向有：xvt， (3分)豎直方向有：hgt2. (3分)聯(lián)立解得：xv， (2分)即這道山澗的寬度不超過v.答案：(1)MgM (2)v11.【解題指南】分別列出小球所需向心力的表達(dá)式，再利用題中給出的條件，可求出線的拉力及小球的線速度大小，小球離開桌面之后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)及方向關(guān)系可求出結(jié)果.【解析】(1)線的拉力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，設(shè)開始時(shí)角速度為0，向心力為F0，線斷開的瞬間，角速度為，線的拉力為T.F0mR (2