2025届高三物理一轮复习课时作业：4.3圆周运动及其应用

2025届高三物理一轮复习课时作业参考答案 §4.3圆周运动及其应用 1．C 解析：日常生活中遇到的离心运动并不都是有危害的，如洗衣机的脱水、无缝钢管的铸造等都是利用离心运动的例子，故A错误；在匀速圆周运动中，向心加速度的方向是不断变化的，所以不是恒定的，B错误；汽车以一定的速率通过拱桥的最高点时，汽车受到的重力与支持力的合力提供向心力，由于合力的方向向下，结合牛顿第三定律可知，在最高点时汽车对桥的压力小于汽车的重力，C正确；地球附近的任何物体都受到重力作用，所以当“水流星”通过最高点时，即使其处于完全失重状态，也受重力作用，故D错误。 2．A 解析：地球不同位置的物体做匀速圆周运动的角速度相同，轨道半径不等，由v＝rω和a＝rω2知A正确，B、C错误。P、Q两物体受万有引力和支持力两个力作用，D错误。 3．B 解析：小齿轮和后轮共轴，角速度相等，故A错误；大齿轮和小齿轮用链条传动，轮缘的线速度大小相等，根据ω＝可知，大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1∶4，故B正确；小齿轮和后轮共轴，根据v＝ωr可知，小齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1∶16，又因为大、小齿轮边缘的线速度大小相等，则大齿轮边缘的线速度和后轮边缘的线速度大小之比为1∶16，故C错误；大齿轮和小齿轮用链条传动，轮缘的线速度大小相等，根据a＝可知，轮缘的向心加速度大小之比为1∶4，故D错误。 4．C 解析：由于没有相对滑动，A、B两轮边缘上的线速度相等，＝＝，选项A错误；＝＝，选项B错误；＝＝，选项C正确；向心加速度之比＝＝，选项D错误。 5．A 解析：条纹向上运动，则从上往下看圆筒顺时针转动一周期内向上运动的距离即螺距，则T＝＝1 s，故A选项正确。 6．B 解析：小球做匀速圆周运动，由重力mg和支持力F的合力提供圆周运动的向心力，作出受力图如图，则向心力Fn＝mgtanα，m、α不变，向心力大小不变，根据牛顿第二定律得Fn＝m，H越大，r越大，则v越大，故B正确，C错误；做圆周运动时，侧壁对小球的支持力大小F＝不变，则小球对侧壁的压力大小不变，故A错误；根据mgtanα＝m，解得T＝ ，则知H越大，r越大，T越大，故D错误。 7．D 解析：甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等，设乙圆盘的半径为R，甲圆盘的半径为3R，有：ω1·3R＝ω2·R，则得ω1∶ω2＝1∶3，所以小物体相对盘开始滑动前，m1与m2的角速度之比为1∶3，故A错误；小物体相对盘开始滑动前，根据a＝ω2r得：m1与m2的向心加速度之比为a1∶a2＝(ω·2r)∶(ωr)＝2∶9，故B错误；根据μmg＝mω2r可知，临界角速度ω＝，m1和m2的临界角速度之比为1∶，而m1和m2的角速度之比ω1∶ω2＝1∶3，可知当转速增加时，m2先达到临界角速度，所以m2先开始滑动，故D正确，C错误。 8．A 解析：以M为研究对象受力分析列牛顿第二定律：Mgtanα＝M2lsinα 得：T1＝2π ， 同理：以m为研究对象：T2＝2π 因T1＝T2所以2cosα＝cosβ，故A正确。 9．ACD 解析：细绳碰到钉子，半径减半，圆周运动的圆心变为P点，由于只是细绳碰钉子，小球并未受到其他外力作用而改变速度大小，即小球的线速度不变。由ω＝可知ω变大；由a＝可知a增大。在经过最低点时，F－mg＝m，得F＝mg＋m，可以判断F增大，故本题选项A、C、D正确。 10．BCD 解析：木块做匀速圆周运动，转台对木块的静摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，物体处于平衡状态，则绳子的拉力等于物体的重力，根据向心力公式得：Fn＝mg＋f＝Mω2r，解得：r＝。当f＝fmax＝6.0 N时，r最大，rmax＝ m＝0.32 m，当f＝－6.0 N时，r最小，rmin＝ m＝0.08 m，故木块到O点的距离介于0.08～0.32 m之间，A错误，B、C、D正确。 11．CD 解析：以人为研究对象，人的受力如图所示，由几何知识可知，人受到的合力为F合＝mgtanθ，故B错误；人受到的合力提供人做匀速圆周运动的向心力，可得F合＝mgtanθ＝mω2(r＋Lsinθ)，解得ω＝，故A错误，C正确；由几何知识可知，人受到座椅的作用力为T＝，故D正确。 12．AC 解析：从c到d的过程中，向心加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知，手掌对苹果的摩擦力越来越大，故A正确；苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中，加速度在竖直方向上有向下的分量，可知苹果一直处于失重状态，故B错误；从c到d的过程中，苹果的向心加速度大小不变，它在竖直方向上的分量逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可知支持力越来越大，故C正确；苹果做匀速圆周运动，所受的合外力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。 13．(12分) (1)1 m/s　(2)0.2 解析　(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H＝gt2① 在水平方向上有s＝v0t② 由①②式解得v0＝s＝1 m/s③ (2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 fm＝m④ fm＝μN＝μmg⑤ 由③④⑤式解得μ＝＝0.2。 14．(16分) (1)mg＋　(2)2R　(3)见解析 解析：(1)在B点小球做圆周运动， FN－mg＝m FN＝mg＋m。 (2)在C点小球恰能通过，故只有重力提供向心力， 则mg＝m 过C点小球做平抛运动：xAB＝vCt h＝gt2 h＝2R 联立以上各式可得xAB＝2R。 (3)设小球落到A点时，速度方向与水平面的夹角为θ，则 tanθ＝，v⊥＝gt,2R＝gt2 解得：tanθ＝2 小球落到A点时，速度方向与水平面成θ角向左下方，且tanθ＝2。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三物理一轮复习课时作业 §4.3圆周运动及其应用 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题：本题共12小题，每小题6分，共72分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项正确；第9～12小题，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．下列说法中正确的是(　　) A．日常生活中遇到的离心运动都是有危害的，要防止任何离心运动的发生 B．在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 C．汽车以一定的速率通过拱桥，在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力 D．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受重力作用 2．如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是(　　) A．P、Q两物体的角速度大小相等 B．P、Q两物体的线速度大小相等 C．P物体的加速度比Q物体的加速度大 D．P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用 3．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4∶1∶16，在用力蹬脚踏板前进的过程中，下列说法正确的是(　　) A．小齿轮和后轮的角速度大小之比为16∶1 B．大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1∶4 C．大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1∶4 D．大齿轮边缘和小齿轮边缘的向心加速度大小之比为4∶1 4．如图所示，A、B是两个摩擦传动轮，两轮半径大小关系为RA＝2RB，则两轮边缘上的(　　) A．角速度之比ωA∶ωB＝2∶1 B．周期之比TA∶TB＝1∶2 C．转速之比nA∶nB＝1∶2 D．向心加速度之比aA∶aB＝2∶1 5．在街头的理发店门口常可以看到这样的标志：一个转动的圆筒，外表有螺旋斜条纹。我们感觉条纹在沿竖直方向运动，但实际上条纹在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离(即螺距)L＝10 cm，圆筒半径R＝10 cm，如果我们观察到条纹向上运动的速度为0.1 m/s，则从上往下看，关于圆筒的转动方向和转动周期说法正确的是(　　) A．顺时针转动，周期为1 s B．顺时针转动，周期为2π s C．逆时针转动，周期为1 s D．逆时针转动，周期为2π s 6．一竖直倒立的圆锥筒，筒侧壁的倾斜角度α不变。一小球在内壁做匀速圆周运动，球与筒内壁间的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H，则下列说法中正确的是(　　) A．H越小，小球对侧壁的压力越大 B．H越大，小球做圆周运动的线速度越大 C．H越小，小球做圆周运动的向心力越小 D．H越大，小球做圆周运动的周期越小 7．如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲∶r乙＝3∶1，两圆盘和小物体m1、m2之间的动摩擦因数相同，m1距O点为2r，m2距O′点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时(　　) A．m1与m2滑动前的角速度之比ω1∶ω2＝3∶1 B．m1与m2滑动前的向心加速度之比a1∶a2＝1∶3 C．随转速慢慢增加，m1先开始滑动 D．随转速慢慢增加，m2先开始滑动 8．质量分别为M和m的两个小球，分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，拴质量为M和m的小球悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图所示，则(　　) A．cosα＝ B．cosα＝2cosβ C．tanα＝ D．tanα＝tanβ 9．如图所示，长为L的细绳一端固定在O点，另一端拴住一个小球，在O点的正下方与O点相距L/2的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子，把球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是(　　) A．小球的角速度突然增大 B．小球的线速度突然增大 C．小球的向心加速度突然增大 D．小球受悬线的拉力突然增大 10．如图，在水平转台上放一个质量M＝2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力fmax＝6.0 N，绳的一端系在木块上，通过转台的中心孔O(孔光滑)，另一端悬挂一个质量m＝1.0 kg的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，木块、物体可看成质点)(　　) A．0.04 m B．0.08 m C．0.16 m D．0.32 m 11．图示为儿童乐园里“空中飞椅”的简化模型，座椅通过钢丝绳与顶端转盘相连接。已知“空中飞椅”正常工作时转盘的转速一定，顶端转盘的半径为r，绳长为L，绳与竖直方向的夹角为θ，座椅中人的质量为m，转动过程座椅可以看做质点，空气阻力不计，重力加速度为g，则(　　) A．座椅转动的角速度ω＝ B．人受到的合力大小为 C．座椅转动的角速度ω＝ D．人受到座椅的作用力为 12．如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是(　　) A．手掌对苹果的摩擦力越来越大 B．苹果先处于超重状态后处于失重状态 C．手掌对苹果的支持力越来越大 D．苹果所受的合外力越来越大 二、非选择题：本题共2小题，共28分。考生根据要求做答 13．(12分) 如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R＝0.5 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4 m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)物块做平抛运动的初速度大小v0； (2)物块与转台间的动摩擦因数μ。 14．(16分) 如图所示，在光滑水平面上竖直固定一半径为R的光滑半圆槽轨道，其底端恰与水平面相切。质量为m的小球以大小为v0的初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽，小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点。(不计空气阻力，重力加速度为g)求： (1)小球通过B点时对半圆槽的压力大小； (2)A、B两点间的距离； (3)小球落到A点时的速度方向。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$