6-4生活中的圆周运动高分突破20题-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 WORD版含解析.docx

1、必修二高分突破20题第六章圆周运动第四节：生活中的圆周运动一、单选题1如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）A如图a，汽车通过拱桥的最高点时重力提供向心力B图b所示是一圆锥摆，合力沿绳指向悬点C如图c，小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，合力指向圆心D如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用2如图所示，水平转台上放着、三个物体，质量分别为、，离转轴的距离分别为、，与转台间的动摩擦因数相同.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当转台旋转时，下列说法中正确的是（）A若三个物体均未滑动，则物体的向心加速度最大B若三个物体均未滑动，则物体受的摩擦力最

2、大C若转速增加，则物体最先滑动D若转速增加，则物体比物体先滑动3一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙两物体质量分别为M和m（Mm），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的倍，两物体用一根长为L（LR）的轻绳连在一起，如图所示。若将甲物体放在转轴的位置，甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直，让圆盘从角速度为0开始转到，角速度逐渐增大，两物体与圆盘不发生相对滑动，（两物体均可看作质点，重力加速度为g）则下列说法正确的是（）A随着角速度的增大的过程中，物块m受到的摩擦力先增加再逐渐减少B随着角速度的增大的过程中，物块M始终受到摩擦力C则圆盘旋转的角速度最大不得超过D则圆盘旋转的角

3、速度最大不得超过4对于下列图片的说法，正确的是（）A图（a）中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度相同B图（b）中，医务人员用离心机分离血清，血浆和红细胞均受到离心力的作用C图（c）中，汽车在水平路面转弯时，汽车受到重力、向心力、弹力三个力作用D图（d）中，砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故5如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做完整匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（）A物块始终受到三个力作用B在、两点，水平板对物块的作用力指向圆心C物体全程所受的摩擦力大小不变D物体全程所受合力大小不变6质量为m的

4、物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的摩擦因数为，则物体在最低点时，下列说法正确的是（）A受到向心力为B受到的摩擦力为C受到的摩擦力为D受到的合力方向斜向左上方7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，下列说法中正确的是（）A越高，摩托车对侧壁的压力将越大B越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大C越高，摩托车做圆周运动的周期将越小D越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大8如图所示，质量相同的质点A、B被用

5、轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，则（）AA的线速度一定比B的线速度大BA的角速度一定比B的角速度大CA的加速度一定比B的加速度小DA所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力小9如图甲所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时受到杆的弹力与速度平方的关系如乙图所示，则（）A小球到达最高点的速度不可能为0B当地的重力加速度大小为C时，小球受到的弹力方向竖直向下D时，小球受到的弹力方向竖直向下二、多选题10某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动

6、到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离后落地。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度，忽略空气阻力。则（）A从绳断到小球落地的时间为0.3sB小球落地时的速度大小为4m/sC绳子的最大拉力为16ND绳子的最大拉力为21.5N11如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为和，有、两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A、球受到的支持力之比为B、球的向心力之比为C、球运动的角速度之比为D、球运动的线速度之比为12市面上有一种自动计数的智能呼拉圈，深受女士喜爱。如

7、图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿过轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其模型简化如图乙所示。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重做水平匀速圆周运动，计数器显示在内转过的圈数，此时绳子与竖直方向夹角为。配重运动过程中认为腰带没有变形，下列说法正确的是（）A若增大转速，腰受到腰带的摩擦力增大B若增大转速，腰受到腰带的弹力增大C保持匀速转动时，腰给腰带的作用力大小不变D若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为将减小13如图所示，细绳的一端固定于点，另一端系一个小球，在点的正下方钉一个钉子，让小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时（）A小球的角速度发生突变B小球的线速度发生

8、突变C如果钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断D如果钉子的位置越靠近小球，绳就越不容易断14如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做半径为R的圆周运动，下列说法正确的是（）A小球通过管道最低点时，小球对管道的压力一定大于自身重力B小球通过管道最高点时，速度应不小于C小球以大于的速度通过最高点时，小球对管道的压力一定竖直向上D小球通过管道最高点时，对管道一定有压力三、解答题15我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图甲所示。若一质量为的汽车，以的速度经过半径为的拱形桥最高点，如图乙所示，取。求（1）汽车对桥的压力大小；（2）为保证汽车安全经

9、过桥顶，汽车经过桥顶的最大速度是多大？16如图所示的水平转盘可绕竖直轴旋转，盘上的水平杆上穿着两个小球和B，质量分別为和，现将和B分别置于距轴和处，并用不可伸长的轻绳相连，细绳恰好伸直。已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是，试分析转盘的角速度从零逐渐缓慢增大（短时间内可近似认为是匀速转动），两球与杆保持相对静止过程中，求满足下列条件下的大小。（1）绳中刚要出现张力时的；（2）、B中某个球所受的摩擦力刚要改变方向时的，并指明是哪个球的摩擦力方向改变；（3）两球相对杆刚要滑动时的。17如图所示，在水平转台上放一个质量的木块，它与台面间的最大静摩擦力，绳的一端系住木块，另一端穿过转台的中心孔（为光滑的

10、）悬吊质量的小球，当转台以的角速度转动时，欲使木块相对转台静止，则木块到孔的距离范围为多少？ 18如图所示，一半径的圆盘水平放置，在其边缘点固定一个小桶，在圆盘直径的正上方平行放置一水平滑道，滑道右端点与圆盘圆心在同一竖直线上，高度差为一竖直面内的光滑圆弧轨道，半径，且与水平滑道相切于点。一质量的滑块（可视为质点）从点由静止释放，当滑块经过点时，对点压力为，恰在此时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心的竖直轴匀速转动，最终物块由点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道间的动摩擦因数为，求：（1）滑块到达点时的速度。（2）水平滑道的长度。（3）圆盘转动的角速度应满足的条件。19如

11、图所示，水平转盘上放有质量为m的物体，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的轻绳刚好被拉直（绳上张力为零）。物体和转盘间的最大静磨擦力是其正压力的倍。求：（1）当时，绳上的拉力多大？（2）当时，绳上的拉力多大？20如图所示，水平转台上有一个小物块，用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为，系统静止时细绳绷直但张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。物块随转台由静止开始缓慢加速转动，求：（1）绳中刚要出现拉力时转台的角速度；（2）物块刚离开转台时转台的角速度。 参考答案：1C【解析】【详解】A汽车通过拱桥得最高点时，

12、向心力方向向下，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；B圆锥摆的合力指向圆心，B错误；C小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力，指向圆心，C正确；D火车速度过大时，外轨对外轮缘有挤压作用，D错误。故选C。2C【解析】【详解】A三个物体均未滑动时，角速度相同，根据可知，半径越大向心加速度越大，故C的向心加速度最大，故A错误；B物体匀速圆周运动由摩擦力提供向心力因此，故B受到的摩擦力最小，故B错误；CD物体恰好不滑动时，最大静摩擦力提供向心力，因此解得因此C物体最先达到临界值，最先滑动，AB同时滑动，故C正确，D错误。故选C。3D【解析】【详解】AB当圆盘角速度较小

13、时，m的向心力由静摩擦力提供，绳子没拉力，由牛顿第二定律m受的静摩擦力随角速度增大而增大，当角速度增大到时，静摩擦力达到最大静摩擦力，角速度再增大，绳子拉力出现，由牛顿第二定律随着角速度增大，m受的摩擦力保持不变，一直为最大静摩擦力。则随着角速度的增大的过程中，物块m受到的摩擦力先增加后保持不变，当绳子有力时，M开始受到摩擦力作用，故AB错误；CD当绳子的拉力增大到等于甲的最大静摩擦力时，角速度达到最大，对m和M，分别有联立可得故C错误，D正确。故选D。4D【解析】【详解】A图（a）中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度大小相同，但是方向不一定相同，选项A错误；B图（b）中，医务人员用离心机分离

14、血清，混合液不同部分做离心运动是由于外力不足以提供向心力造成的，不是受到离心力的作用，故B错误；C图（c）中，汽车在水平路面转弯时，汽车受到重力、摩擦力、弹力三个力作用，其中的摩擦力提供汽车转弯的向心力，选项C错误；D图（d）中，砂轮上的各点之间的引力提供向心力，F=mr2，砂轮转速越高，越大，需要的引力越大，则砂轮转速过高，会破裂而酿成事故，故D正确。故选D。5D【解析】【详解】A在c、d两点，物块只受到重力和支持力，在其他位置处物块受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，A错误；B在a、b两点，水平板对物块的摩擦力方向指向圆心，但水平板对物块还有支持力的作用，它们的合力方向不指向圆心，B错误

15、；CD物块做匀速圆周运动，则物块所需向心力大小不变，且此向心力由物块所受合力提供，即物块全程所受合力大小不变，在a、b点时，完全由静摩擦力提供向心力，而在别的位置不是，所以物块全程所受的摩擦力是会变化的，C错误，D正确。故选D。6D【解析】【详解】A在最低点，物体受到的向心力故A错误；BC根据牛顿第二定律得，物体在最低点有则摩擦力故BC错误；D因为物体受到重力和支持力的合力竖直向上，摩擦力水平向左，根据平行四边形定则知，物体所受的合力方向斜向左上方，故D正确。故选D。7B【解析】【详解】A摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡可知侧壁对摩托车的支持力与高度无关

16、，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，故A错误；B根据牛顿第二定律可知解得高度越大，越大，摩托车运动的线速度越大，B正确；C根据牛顿第二定律可知解得高度越大，越大，摩托车运动的周期越大，C错误；D摩托车的向心力大小为，大小不变，D错误。故选B。8A【解析】【详解】ABC设绳与竖直方向的夹角为，根据圆锥摆的向心力为得A球细线与竖直方向的夹角较大，则A的加速度比B球的加速度大，两球Lcos相等，则两球的角速度相等，A球的轨道半径较大，细线与竖直方向的夹角较大，则线速度较大，即A的线速度比B的线速度大，故A正确，BC错误；D根据竖直方向上平衡有A球与竖直方向的夹角较大，则A所受细线的拉力较大

17、，故D错误。故选A。9D【解析】【详解】A因杆既能提供支持力，又能提供拉力，则杆球模型的最高点临界条件是，则有即小球到达最高点的最小速度为0，故A错误；BC由图像可知，在时，以较小速度通过最高点，杆提供支持力，由牛顿第二定律有 可得随着通过最高点速度增大，杆的支持力为正值（规定向上为正）逐渐减小，而当时，有，即解得故BC均错误；D由以上分析可知，在时，以较大速度通过最高点，杆提供拉力，由牛顿第二定律有 可得拉力为负值表示方向向下，大小随着速度增大而增大，而，则小球受到的弹力方向一定竖直向下，故D正确；故选D。10AD【解析】【详解】A从绳断到小球落地的时间为选项A正确；B小球抛出时的水平速度则

18、落地时的速度大小为选项B错误；CD小球在圆周最低点时解得绳子的最大拉力为选项C错误，D正确。故选AD。11BD【解析】【详解】A对小球A、B受力分析，受到重力和支持力，在竖直方向合力为零，则有则有解得故A错误；B受到重力和支持力，合力提供向心力，则有解得故B正确；C小球运动轨道高度相同，则半径根据可得解得故C错误；D根据可得根据可得故D正确。故选BD。12BC【解析】【详解】AB若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角将增大，竖直方向mg=Tcos水平方向Tsin=Fn可知配重在竖直方向平衡，拉力T变大，向心力Fn变大，对腰带分析如图 可得竖直方向f=Mg+Tcos=Mg+

19、mg水平方向N=Tsin=Fn故腰受到腰带的摩擦力不变，腰受到腰带的弹力增大，故A错误，B正确；C匀速转动时，腰给腰带的作用力是支持力N和摩擦力f的合力，两个力的大小均不变，则其合力大小不变，故C正确；D因对配重而言 即则若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为将不变，选项D错误。故选BC。13AC【解析】【详解】B当细绳碰到钉子后的瞬间，沿速度方向没有力作用，故小球的线速度不变，选项B错误；A根据公式可得，速度不变，半径减小，所以角速度增大，选项A正确；CD根据牛顿第二定律有解得r变小，拉力变大。如果钉子的位置越靠近小球，半径就越小，绳就越容易断，选项故C正确，D错误。故选AC。14

20、AC【解析】【详解】A在最低点可知最低点管道对小球的支持力大于小球重力，根据牛顿第三定律，小球对管道的压力等于管道对小球的支持力，故小球对管道的压力一定大于自身重力，A正确；BCD小球通过管道最高点时只要速度大于等于零均可，在最高点，当只由重力提供向心力时，可知速度为，此时轨道对小球无作用力，当时，轨道对小球的作用力竖直向下，外轨对小球有作用力，当时，轨道对小球的作用力竖直向上，内轨对小球有作用力，故BD错误，C正确。故选AC。15（1）；（2）【解析】【详解】（1）汽车过拱形桥最高点时代入数据解得由牛顿第三定律得，汽车对桥的压力大小（2）为保证汽车安全经过桥顶，汽车经过桥顶的最大速度时代入数

21、据解得16（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）当较小时，、B 的向心力由静摩擦力提供，根据牛顿第二定律有可知在绳子张力出现前，B的静摩擦力一直比A大，所以绳中刚要出现张力时B的静摩擦力达到最大。对B球解得（2）当绳上出现张力以后，对B球对A球当增大时，T增大，fA减小，当fA减小到0时，A球的摩擦力方向改变。对A球对B球联立解得（3）当再增大时，fA将改向向外，直至随B球一起向B球一侧滑动。刚要滑动时，对A球对B球联立解得17【解析】【详解】转台以一定的角速度匀速转动，有可知木块所需的向心力与做圆周运动的半径r成正比。当在离O点最近处时，木块有靠近O点的运动趋势，这时摩擦力沿半径向外，

22、刚好达到最大静摩擦力fm得当木块在离O点最远处r=r2时，有远离O点的运动趋势，这时摩擦力的方向指向O点，且达到最大静摩擦力fm得则木块能够相对转台静止，木块到孔的距离范围为18（1）5m/s；（2）1.5m；（3）【解析】【详解】（1）滑块到达B点时，由牛顿第二定律得解得vB=5m/s（2）从C到E做平抛运动，在水平方向R=vCt竖直方向联立解得从B到C解得BC间的距离x=1.5m（3）从B到C用时从C到E的时间t2=1s由题意知解得(n=1、2、3)19（1）FT1 = 0；（2）【解析】【详解】（1）设转动过程中物体与盘间恰好达到最大静摩擦力时转动的角速度为0，则mg = mr02解得因为所以物体所需向心力小于物体与盘间的最大摩擦力，则物与盘产生的摩擦力还未达到最大静摩擦力，细绳的拉力仍为0，即FT1 = 0（2）因为所以物体所需向心力大于物与盘间的最大静摩擦力，则细绳将对物体施加拉力FT2，由牛顿第二定律得解得20（1）；（2）【解析】【详解】（1）当物块与转台间达到最大静摩擦力时，绳中要出现拉力，由牛顿第二定律得解得（2）物块刚离开转台时，物体和转台之间恰好无相互作用力，有，对物块有联立解得