(练习)素养培优集训4 圆周运动规律及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

素养培优集训(四)　圆周运动规律及其应用 (建议用时：40分钟) 一、选择题 1．一轻杆一端固定一质量为M的小球，另一端连在轴上，并可绕轴在竖直平面内运动，不计空气阻力，在最低点给小球一水平速度v0时，小球刚好能到达最高点，若小球在最低点的瞬时速度从v0不断增大，则可知(　　) A．小球在最高点对杆的作用力不断增大 B．小球在最高点对杆的作用力先减小后增大 C．小球在最高点对杆的作用力不断减小 D．小球在最高点对杆的作用力先增大后减小 B　[杆既能给小球支持力，又能给小球拉力，也就是说，杆在最高点给小球的弹力既可能向上又可能向下，因此，小球在最高点的速度可以为零。当最高点小球速度为零时，杆对小球的作用力为支持力且等于mg。随着速度的增大，支持力逐渐减小，当v＝时，杆的作用力为零，当速度继续增大时，杆对小球的作用力为拉力且不断增大，故选B。] 2．如图所示，圆盘绕过圆心且垂直于盘面的轴匀速转动，其上有a、b、c三点，已知Oc＝Oa，则下列说法中错误的是(　　) A．a、b两点线速度相同 B．a、b、c三点的角速度相同 C．c点的线速度大小是a点线速度大小的一半 D．a、b、c三点的运动周期相同 A　[同轴转动的不同点角速度相同，B正确；根据T＝知，a、b、c三点的运动周期相同，D正确；根据v＝ωr可知c点的线速度大小是a点线速度大小的一半，C正确；a、b两点线速度的大小相等，方向不同，A错误。] 3．(多选)有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是(　　) A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大 B．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大 C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越大 D．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大 BC　[摩托车受力分析如图所示。由于N＝，所以摩托车受到侧壁的支持力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力N′也不变，A错误；由F＝mg tan θ＝m＝mω2r知，h变化时，向心力F不变，但高度升高，r变大，所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项B、C正确，D错误。] 4．如图所示，将完全相同的两小球A、B用长L＝0．8 m的细绳悬于以v＝4 m/s向左匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触。由于某种原因，小车突然停止，此时悬线中张力之比TA∶TB为(g取10 m/s2)(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 C　[小车突然停止，B球将做圆周运动，所以TB＝m＋mg＝30m；A球将静止，TA＝mg＝10m，故此时悬线中张力之比为TA∶TB＝1∶3，C选项正确。] 5．有一根长为0.4 m的杆一端束缚着一个质量为0.5 kg的小球，并绕杆的另一端以2 rad/s的角速度在竖直平面内做匀速圆周运动，则小球在最低点和最高点对杆的作用力分别为(　　) A．5.8 N，方向竖直向上；4.2 N，方向竖直向下 B．5.8 N，方向竖直向上；4.2 N，方向竖直向上 C．5.8 N，方向竖直向下；4.2 N，方向竖直向下 D．5.8 N，方向竖直向下；4.2 N，方向竖直向上 C　[小球在最低点有N1－mg＝mω2r，解得N1＝5.8 N，方向竖直向上，根据牛顿第三定律，小球对杆的作用力方向竖直向下。小球在最高点有mg－N2＝mω2r，解得N2＝4.2 N，方向竖直向上，根据牛顿第三定律，小球对杆的作用力方向竖直向下，选项C正确，A、B、D错误。] 6．如图所示，滑块M能在水平光滑杆上自由滑动，滑杆固定在转盘上，M用绳跨过在圆心处的光滑滑轮与另一质量为m的物体相连。当转盘以角速度ω转动时，M离轴距离为r，且恰能保持稳定转动。当转盘转速增到原来的2倍，调整r使之达到新的稳定转动状态，则滑块M(　　) A．所受向心力变为原来的4倍 B．线速度变为原来的 C．转动半径r变为原来的 D．角速度变为原来的 B　[转速增加，再次稳定时，M做圆周运动的向心力仍由拉力提供，拉力仍然等于物体m的重力，所以向心力不变，故A错误；转速增到原来的2倍，则角速度变为原来的2倍，根据F＝mrω2，向心力不变，则r变为原来的。根据v＝rω，线速度变为原来的，故B正确，C、D错误。] 7.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上。小球在某一水平面内做匀速圆周运动(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(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止。则后一种情况与原来相比较，下列说法中正确的是(　　) A．Q受到桌面的支持力变大 B．Q受到桌面的静摩擦力变大 C．小球P运动的角速度变小 D．小球P运动的周