高一物理圆周运动中考真题汇编[解析版]
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一、第六章 圆周运动易错题培优(难)
1.如图所示,水平圆盘可绕竖直轴转动,圆盘上放有小物体A 、B 、C ,质量分别为m 、2m 、3m ,A 叠放在B 上,C 、B 离圆心O 距离分别为2r 、3r 。C 、B 之间用细线相连,圆盘静止时细线刚好伸直无张力。已知C 、B 与圆盘间动摩擦因数为μ,A 、B 间摩擦因数为3μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g ,现让圆盘从静止缓慢加速,则( )
A .当23g
r
μω=时,A 、B 即将开始滑动 B .当2g
r
μω=32
mg
μ C .当g
r
μω=C 受到圆盘的摩擦力为0
D .当25g
r
μω=C 将做离心运动 【答案】BC 【解析】 【详解】
A. 当A 开始滑动时有:
2033A f mg m r μω==⋅⋅
解得:
0g
r
μω=
当23g
g
r
r
μμω= B. 当2g g r r μμω= < 时,以AB 为整体,根据2 F mr ω向 =可知 29 332 F m r mg ωμ⋅⋅= 向= B 与转盘之间的最大静摩擦力为: 23Bm f m m g mg μμ=+=() 所以有: Bm F f >向 此时细线有张力,设细线的拉力为T , 对AB 有: 2333mg T m r μω+=⋅⋅ 对C 有: 232C f T m r ω+=⋅⋅ 解得 32mg T μ= ,32 C mg f μ= 选项B 正确; C. 当ω= 时, AB 需要的向心力为: 2339AB Bm F m r mg T f ωμ'⋅⋅=+== 解得此时细线的拉力96Bm T mg f mg μμ'-== C 需要的向心力为: 2326C F m r mg ωμ⋅⋅== C 受到细线的拉力恰好等于需要的向心力,所以圆盘对C 的摩擦力一定等于0,选项C 正确; D. 当ω= C 有: 212 325 C f T m r mg ωμ+=⋅⋅= 剪断细线,则 12 35 C Cm f mg f mg μμ= <= 所以C 与转盘之间的静摩擦力大于需要的向心力,则C 仍然做匀速圆周运动。选项D 错误。 故选BC 。 2.如图所示,两个啮合的齿轮,其中小齿轮半径为10cm ,大齿轮半径为20cm ,大齿轮中C 点离圆心O 2的距离为10cm ,A 、B 两点分别为两个齿轮边缘上的点,则A 、B 、C 三点的( ) A .线速度之比是1:1:2 B .角速度之比是1:2:2 C .向心加速度之比是4:2:1 D .转动周期之比是1:2:2 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】 A .同缘传动时,边缘点的线速度相等 v A =v B ① 同轴转动时,各点的角速度相等 ωB =ωC ② 根据 v =ωr ③ 由②③联立代入数据,可得 B C 2v v =④ 由①④联立可得 v A :v B :v C =2:2:1 A 错误; B .由①③联立代入数据,可得 A B :2:1ωω=⑤ 再由②⑤联立可得 A B C ::2:1:1ωωω=⑥ B 错误; D .由于 2T π ω = ⑦ 由⑥⑦联立可得 A B C ::1:2:2T T T = D 正确; C .根据 2a r ω= ⑧ 由⑥⑧联立代入数据得 A B C ::4:2:1a a a = C 正确。 故选C D 。 3.如图所示,质量相等的A 、B 两个小球悬于同一悬点O ,且在O 点下方垂直距离h =1m 处的同一水平面内做匀速圆周运动,悬线长L 1=3m ,L 2=2m ,则A 、B 两小球( ) A .周期之比T 1:T 2=2:3 B .角速度之比ω1:ω2=1:1 C .线速度之比v 1:v 283 D .向心加速度之比a 1:a 2=8:3 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 AB .小球做圆周运动所需要的向心力由重力mg 和悬线拉力F 的合力提供,设悬线与竖直方向的夹角为θ。对任意一球受力分析,由牛顿第二定律有: 在竖直方向有 F cosθ-mg =0…① 在水平方向有 2 24sin sin F m L T πθθ= …② 由①②得 cos 2L θ T g = 分析题意可知,连接两小球的悬线的悬点距两小球运动平面的距离为h =L cosθ,相等,所以周期相等 T 1:T 2=1:1 角速度 2T πω= 则角速度之比 ω1:ω2=1:1 故A 错误,B 正确; C .根据合力提供向心力得 2 tan tan v mg m h θθ = 解得