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高考物理一轮复习 第四章 第3讲 圆周运动及其应用课时作业(含解析)-人教版高三物理试题VIP免费

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圆周运动及其应用一、选择题(本题共10小题,1~6题为单选题,7~10题为多选题)1.“玉兔号”月球车依靠太阳能电池板提供能量,如图ABCD是一块矩形电池板,能绕CD转动,E为矩形的几何中心(未标出),则电池板旋转过程中()A.B、E两点的转速相同B.A、B两点的角速度不同C.A、B两点的线速度不同D.A、E两点的向心加速度相同解析:A根据题意,绕CD匀速转动的过程中,电池板上各点的角速度相同,则转速相等,故A正确,B错误;根据线速度与角速度关系式v=ωr,转动半径越小的,线速度也越小,由几何关系可知,A、B两点的线速度相等,故C错误;A、E两点因角速度相同,半径不同,由向心加速度的公式a=ω2r可知,它们的向心加速度不同,故D错误.2.如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个质量为m的小球,另一端固定在水平转轴O上,杆随转轴O在竖直平面内匀速转动,角速度为ω,某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直,则此时杆与水平面的夹角θ满足()A.sinθ=B.tanθ=C.sinθ=D.tanθ=解析:A本题考查牛顿第二定律在圆周运动中的应用,意在考查考生的理解能力和分析推理能力,小球所受重力和杆的作用力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有mgsinθ=mLω2,解得sinθ=,选项A正确,B、C、D错误.3.(2018·福州质检)如图所示,长均为L的两根轻绳,一端共同系住质量为m的小球,另一端分别固定在等高的A、B两点,A、B两点间的距离也为L.重力加速度大小为g.现使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v时,两根绳的拉力恰好均为零,则小球在最高点速率为2v时,每根绳的拉力大小为()A.mgB.mgC.3mgD.2mg解析:A本题考查竖直面内的圆周运动、牛顿运动定律等知识点.设小球在竖直面内做圆周运动的半径为r,小球运动到最高点时轻绳与圆周运动轨道平面的夹角为θ=30°,则有r=Lcosθ=L.根据题述小球在最高点速率为v时,两根绳的拉力恰好均为零,有mg=m;小球在最高点速率为2v时,设每根绳的拉力大小为F,则有2Fcosθ+mg=m,联立解得F=mg,选项A正确.4.(2018·湖南怀化期中)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一竖直转轴的B点和A点,如图所示,当转轴以角速度ω匀速转动时,绳a与水平方向成θ角,绳b在水平方向且长为l,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.a绳的弹力可能为零B.a绳的弹力随角速度的增大而增大C.当角速度ω>,b绳将出现弹力D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化解析:C由于小球m的重力不为零,故a绳的弹力不可能为零,b绳的弹力可能为零,选项A错误;由于a绳的弹力在竖直方向的分力等于小球的重力,所以a绳的弹力随角速度的增大保持不变,b绳的弹力随角速度的增大而增大,选项B错误;若b绳中的弹力为零,设a绳中的弹力为F,对小球,有Fsinθ=mg,Fcosθ=mω2l,联立解得ω=,即当角速度ω>时,b绳将出现弹力,选项C正确;若ω=,b绳突然被剪断,则a绳的弹力不发生变化,选项D错误.5.如图所示,一个质量为M的人站在台秤上,一长为R的悬线一端系一个质量为m的小球,人手拿悬线另一端,使小球绕悬线另一端点在竖直面内做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道最高点b,a、c为圆轨道的左右端点,则下列说法正确的是()A.小球运动到最低点时,台秤的示数最大且为(M+6m)gB.小球运动到最高点时,台秤的示数最小且为MgC.小球在a、b两个位置时,台秤的示数不相同D.小球从最高点运动到最低点的过程中台秤的示数增大,人处于超重状态解析:A小球恰好能通过圆轨道最高点,在最高点,悬线中拉力为零,可得小球速度vb=.小球从最高点运动到最低点,由机械能守恒定律有mv+mg×2R=mv,在最低点,由牛顿第二定律有F-mg=m,联立解得悬线中拉力F=6mg.小球运动到最低点时,台秤的示数最大且为Mg+F=(M+6m)g,选项A正确.小球运动到最高点时,悬线中拉力为零,台秤的示数为Mg,但不是最小,当小球处于如图所示状态时,设其速度为v1,由牛顿第二定律有T+mgcosθ=m,由机械能守恒定律有mv+mg(1-cosθ)R=mv,解得悬线拉力T=3mg(1-cosθ),其竖直分力Ty=Tcosθ=3mgcosθ-3mgcos2θ,当cosθ=0.5,即θ=60°时,台秤的示数最...

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