微练11 圆周运动(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 微练(十一)　圆周运动 一、单项选择题 1.(2023·广东联考)如图所示,在光滑水平桌面上,固定一个陀螺形柱体,不可伸长的细绳一端固定在柱体腰部中央,另一端与小球相连,细绳足够长,初始时处于伸直状态,现给小球一个垂直于细绳且平行于桌面的初速度v0,不计细绳和柱体间的摩擦,细绳始终和桌面平行。下列说法正确的是(　　) A.小球受到4个力作用 B.小球做匀速圆周运动 C.小球的速率逐渐增大 D.细绳的拉力逐渐增大 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　小球绕陀螺形柱体转动,受到重力、桌面的支持力和绳子拉力共三个力作用,A项错误;拉力方向始终与速度方向垂直,拉力不做功,小球的速度大小不变,但是半径减小,所以不是匀速圆周运动,B、C两项错误;根据F=m,可知,线速度大小不变,半径减小,则绳子的拉力越来越大,D项正确。 答案　D 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.某机器的齿轮系统如图所示,中间的轮叫作太阳轮,它是主动轮,从动轮称为行星轮。太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起,如果太阳轮一周的齿数为n1,行星轮一周的齿数为n2,当太阳轮转动的角速度为ω时,最外面的大轮转动的角速度为(　　) A.ω B. ω C. ω D. ω 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　设太阳轮、行星轮、大轮的半径分别为r1、r2、r3,n1∶n2∶n3= r1∶r2∶r3,且r3=r1+2r2,三种轮边缘的线速度大小相等,有ωr1=ω2r2=ω3r3,解得ω3=ω,B项正确。 答案　B 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.如图所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,图中c方向沿半径指向圆心,a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时,下列说法正确的是(　　) A.当转盘匀速转动时,物块P所受摩擦力方向为c方向 B.当转盘匀速转动时,物块P不受转盘的摩擦力 C.当转盘加速转动时,物块P所受摩擦力方向可能为a方向 D.当转盘减速转动时,物块P所受摩擦力方向可能为b方向 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　当转盘匀速转动时,物块P所受的重力和支持力平衡,摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力,故摩擦力方向沿半径指向圆心O点, A项正确,B项错误;当转盘加速转动时,物块P做加速圆周运动,不仅有沿c方向指向圆心的向心力,还有指向a方向的切向力,使线速度大小增大,即物块P所受摩擦力方向可能为b方向,C项错误;当转盘减速转动时,物块P做减速圆周运动,不仅有沿c方向指向圆心的向心力,还有沿与a方向相反的切向力,使线速度大小减小,即物块P所受摩擦力方向可能为d方向,D项错误。 答案　A 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.(2023·全国甲卷)一质点做匀速圆周运动,若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比,运动周期与轨道半径成反比,则n等于(　　) A.1　　　　B.2　　　　C.3　　　　D.4 解析　由题意知T=k(k为比例系数),代入向心力公式F=mr,解得F=,所以n=3,C项正确。 答案　C 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 5.(2021·广东卷)由于高度限制,车库出入口采用如图所示的曲杆道闸,道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成,P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中,杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中,下列说法正确的是(　　) A.P点的线速度大小不变 B.P点的加速度方向不变 C.Q点在竖直方向做匀速运动 D.Q点在水平方向做匀速运动 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°,则P点绕O点做匀速圆周运动,P点的线速度大小不变,P点的加速度方向时刻指向O点,A项正确,B项错误;Q点在竖直方向的运动与P点相同,位移y关于时间t的关系为y=lOP·sin,则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动,C项错误;Q点在水平方向的位移x关于时间t的关系为x = lOP·cos+ lPQ,则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动,D项错误。 答案　A 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 6.运球转身是运球中的一种基本方法,是篮球运动中重要进攻技术之一。拉球转身的动作是难点,例如图甲所示为运动员拉球转身的一瞬间,由于篮球规则规定手掌不能上翻,我们将此过程理想化为如图乙所示的模型,薄长方体代表手掌,转身时球紧贴竖立的手掌,绕着转轴(中枢脚所在直线)做圆周运动,假设手掌和球之间的动摩擦因数为0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。篮球质量为600 g,直径24 cm,手到转轴的距离为0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,则要顺利完成此转身动作,篮球和手的最小速度约为(　　) 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.2.28 m/s B.2.76 m/s C.3.16 m/s D.3.52 m/s 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　竖直方向上,由平衡条件得f=mg,且摩擦力f=μFN,水平方向上,有FN=,近似认为篮球的质量全部集中于球心,则轨道半径r=0.5 m-× 0.24 m=0.38 m,解得v=≈2.76 m/s,B项正确。 答案　B 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 7.如图所示为蔡特曼和柯氏改进后测定分子速度大小的装置简图。银蒸汽分子从小炉O的细缝中逸出沿虚线通过圆筒上的细缝S3进入圆筒C并落在玻璃板G上。已知圆筒C的直径为d,转速为n,银分子在玻璃板G上的落点与b之间的弧长为s。则银分子的最大速率为(　　) A.v= B.v= C.v= D.v= 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题可知,银分子直接打在b点的时间为t=,当银分子在圆筒完成第一个周期内就打在玻璃板上,此时银分子的速度就是最大的,这个过程用的时间t==,两个时间是相等的,联立解得v=,C项正确。 答案　C 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 8.如图所示,两根长度不同的细线分别系有1、2两个质量相同的小球,细线的上端都系于O点,细线长L1大于L2,现使两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动,下列说法正确的是(　　) A.球2运动的角速度大于球1的角速度 B.球1运动的线速度比球2大 C.球2所受的拉力比球1大 D.球2运动的加速度比球1大 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　设细线与竖直方向的夹角为θ,小球的质量为mg,加速度大小为a,细线的拉力大小为T,小球在竖直方向合力为零,则Tcos θ=mg,在水平方向根据牛顿第二定律有Tsin θ=ma,联立解得T=,tan θ=。因为θ1>θ2,所以T1>T2,a1>a2,C、D两项错误;设小球的角速度大小为ω,在水平方向根据牛顿第二定律有Tsin θ=mω2Lsin θ,解得ω=,因为两小球在同一水平面上做匀速圆周运动,则Lcos θ相同,所以两小球的角速度大小相同,A项错误;球1的运动半径比球2的运动半径大,根据v=ωr可知球1运动的线速度比球2大,B项正确。 答案　B 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 9.(2023·北京卷)在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示,不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一待测小球,使其绕O做匀速圆周运动,用力传感器测得绳上的拉力为F,用停表测得小球转过n圈所用的时间为t,用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是(　　) A.圆周运动轨道可处于任意平面内 B.小球的质量为 C.若误将n-1圈记作n圈,则所得质量偏大 D.若测R时未计入小球半径,则所得质量偏小 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　空间站内的物体都处于完全失重状态,可知圆周运动的轨道可处于任意平面内,A项正确;根据F=mω2R,ω=,解得小球质量m= ,B项错误;若误将n-1圈记作n圈,则得到的质量偏小,C项错误;若测R时未计入小球的半径,则R偏小,所测质量偏大,D项错误。 答案　A 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 10.大雾天气,司机以10 m/s的速度在水平路面上向前行驶,突然发现汽车已开到一个丁字路口,前面15 m处是一条小河,司机可采用紧急刹车或紧急转弯两种方法避险。已知车与地面之间的动摩擦因数为0.6, g=10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列措施中正确的是(　　) A.紧急刹车 B.紧急转弯 C.两种都可以 D.两种都不可以 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题意紧急刹车的位移s=,又由牛顿第二定律得μmg=ma,解得s≈8.3 m<15 m,故紧急刹车是安全的,若采用紧急转弯避险,设最小半径为R,有μmg=m,解得R≈16.6 m>15 m,显然不安全,A项正确。 答案　A 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 11.原长为L的轻弹簧,一端固定在横杆上的O点,另一端自由悬挂着一个小球,小球静止时,弹簧的伸长量为L。现让小球绕O点做圆锥摆运动如图所示,当摆角为37°时(重力加速度大小为g,sin 37°=0.6,弹簧的形变在弹性限度范围内),小球做圆周运动的周期为(　　) A.2π B.2π C.2π D.2π 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题意可知mg=kL,设圆锥摆运动时弹簧伸长量为x,则 kx·cos 37°=mg,解得x=L,这时弹簧长度L'=L+x=L,小球做圆周运动的半径r=L'sin 37°=L,做圆锥摆运动时mgtan 37°=,解得T=2π,D项正确。 答案　D 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 12.如图甲所示,倾角为45°的斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳(绳与斜面平行)绕过定滑轮与质量为m的小球相连,滑块质量为2m,滑块恰好静止在粗糙的斜面上。在图乙中,换成让小球在水平面内做匀速圆周运动,轻绳与竖直方向的夹角为θ,且θ≤45°, 此时滑块、斜面仍然处于静止状态,重力加速度为g,则以下说法正确的是(　　) 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.甲图滑块受到斜面的摩擦力大小为mg B.乙图中θ=45°时,滑块恰好不受摩擦力 C.甲图斜面受到地面的摩擦力为mg D.小球转动角速度越小,滑块受到的摩擦力越小 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　题图甲中对小球进行受力分析有FT1=mg,对滑块进行受力分析有FT1+f1=2mgsin 45°,解得f1=(-1)mg,A项错误;题图乙中,对小球分析,由于小球做匀速圆周运动,则小球在竖直方向上合力为0,则有FT2cos θ=mg,对滑块进行分析有FT2+f2=2mgsin θ,当θ等于45°时,解得f2=0,B项正确;题图甲中,对斜面与滑块整体分析,在水平方向上合力为0,则有f3=FT1cos 45°=mg,C项错误;题图乙中,绳对小球的弹力沿水平方向上的分力提供向心力FT2sin θ=mω2Lsin θ,对滑块进行分析有 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 FT2+f2=2mgsin 45°,解得f2=mg-mω2L,由B项分析可知,当θ等于45°时摩擦力f2为0,此时mg-mω2L=0,解得摩擦力为0时的角速度为ω=,可知当角速度以为初始值,逐渐减小时,摩擦力f2将逐渐增大,方向一直沿斜面向上,D项错误。 答案　B 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 二、非选择题 13.(2024·石家庄模拟)如图所示,水平圆盘直径AB与C点共线,在C点正上方h处有一可视为质点的小球沿与圆盘直径AB平行的方向以一定的初速度水平抛出,O点为圆盘圆心,已知圆盘半径为R,B、C两点间的距离为R,D为圆周边缘上一点,且OD与AB垂直,重力加速度为g,不计空气阻力。 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)小球做平抛运动,根据 h=gt2, 解得小球做平抛运动的时间t=, (1)当圆盘固定时,要使小球落在圆盘上,求速度大小范围; (2)若圆盘绕圆心O点由图示位置沿逆时针做匀速圆周运动,经过一段时间后,小球恰好与圆盘在D点相遇,求圆盘转动线速度大小的可能值。 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 当小球落在B点时,初速度最小,则最小速度为 v1==R, 当小球落在A点时,初速度最大,则最大速度为 v2==3R, 所以圆盘固定时,要使小球落在圆盘上,速度大小范围为R≤v0≤3R。 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)根据ω=, 根据圆周运动的周期性,可知相遇时D点转过的角度为θ=πn+(n=0,1,2,…), 线速度大小为v=ωR, 联立解得v=(πn+)R(n=0,1,2,…)。 答案　(1)R≤v0≤3R (2)(πn+)R(n=0,1,2,…) 微练(十一)　圆周运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$