2017高考物理最新模拟题精选训练(圆周运动)专题01 同轴转动和皮带(齿轮)传动问题(含解析)
2017年高考物理热点题型和提分秘籍专题4.2圆周运动Word版含解析
1．掌握描述圆周运动的物理量及它们之间的关系。
2．理解向心力公式并能应用；了解物体做离心运动的条件。
热点题型一圆周运动中的运动学分析例1、如图所示，轮O1、O3固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑。
在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径之比r1∶r2∶r3＝2∶1∶1，求：(1)A、B、C三点的线速度大小之比v A∶v B∶v C；(2)A、B、C三点的角速度之比ωA∶ωB∶ωC；(3)A、B、C三点的向心加速度大小之比a A∶a B∶a C。
【答案】(1)2∶2∶1 (2)1∶2∶1 (3)2∶4∶1【解析】(1)令v A＝v，由于皮带转动时不打滑，所以v B＝v。
因ωA＝ωC，由公式v＝ωr 知，当角正比，故a C ＝12a 。
所以a A ∶a B ∶a C ＝2∶4∶1。
【特别提醒】 1.传动的类型(1)皮带传动(线速度大小相等)；(2)同轴传动(角速度相等)；(3)齿轮传动(线速度大小相等)；(4)摩擦传动(线速度大小相等)。
2．传动装置的特点(1)同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同；(2)皮带传动、齿轮传动和摩擦传动：皮带(或齿轮)传动和不打滑的摩擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等。
【提分秘籍】1．线速度：v ＝Δs Δt ＝2πr T2．角速度：ω＝ΔθΔt ＝2πT3．周期和频率：T ＝2πr v ，T ＝1f4．向心加速度：a n ＝r ω2＝v 2r ＝ωv ＝4π2T2·r5．相互关系：v ＝ωr ＝2πTr ＝2πrf【举一反三】(多选)如图所示为某一皮带传动装置，主动轮的半径为r 1，从动轮的半径为r 2，已知主动轮做顺时针转动，转速为n ，转动过程中皮带不打滑。
下列说法正确的是 ( )A ．从动轮做顺时针转动B ．从动轮做逆时针转动C ．从动轮的转速为r 1r 2nD ．从动轮的转速为r 2r 1n 【答案】BC【解析】根据皮带的缠绕方向知B 正确，由2πnr 1＝2πn 2r 2，得n 2＝r 1r 2n ，C 项正确。
2017年高考物理-圆周运动-专题练习-答案
v 1mg 2L+2m 则有：t F mg -
2017年高考物理专题练习
圆周运动
解析
一、选择题
1．【答案】A
【题型】选择题
【难度】容易
2．【答案】B
【解析】设A、B到圆心O的距离分别为r1、r2，若细线不存在，则由f0＝mω2r及r1<r2可知A、B两物体相对转台滑动的临界角速度满足ωA>ωB，即物体B所受摩擦力先达到最大值，随后在一段时间内保持不变，C、D错；当ω>ωB时，细线中出现拉力T，对物体A：T＝0时，F A＝mω2r1，T>0后，F A－T＝mω2r1，而对物体B满足T＋f0＝mω2r2，联立得F A＝mω2（r1＋r2）－f0，所以T>0后直线斜率比T＝0时大，当转台对A 的摩擦力达到最大静摩擦力后，若转台角速度再增大，则A、B相对转台将出现滑动，所以A错、B对。
【题型】选择题
【难度】较易
3．【答案】CD
【题型】多选题
【难度】较易
4．【答案】AD
5．【答案】ABD 7．【答案】BD
【题型】多选题
【难度】较难8．【答案】CD
12．【答案】（1）v C＝15 m/s（2）F N＝3250 N（3）H＝45．5 m 【题型】计算题
【难度】较难。
人教版(新课标)必修二 5.4 圆周运动-专题练习
高中物理-人教版（新课标）-必修二-5.4 圆周运动-专题练习（含答案）一、单选题1.如图所示为一皮带传动装置，右轮半径为r，a点在它的边缘上．左轮半径为2r，b 点在它的边缘上．若在传动过程中，皮带不打滑，则a点与b点的向心加速度大小之比为（）A. 1：2B. 2：1C. 4：1D. 1：42.如图所示，A、B是两只相同的齿轮，A被固定不能转动．若B齿轮绕A齿轮运动半周，到达图中C的位置，则齿轮上所标出的箭头所指的方向是（）A. 竖直向上B. 竖直向下C. 水平向左D. 水平向右3.如图所示，在皮带传动装置中，从动轮B半径是主动轮A半径的2倍，皮带与轮之间无相对滑动，则下列说法中正确是（）A. 两轮边缘的线速度大小相等B. 两轮的角速度相等C. B轮边缘的线速度是A轮边缘线速度的2倍D. B轮的角速度是A轮角速度的2倍4.如图所示，光驱读盘时光盘绕固定轴高速转动，当转速恒定时，下列说法正确的是()A.盘面上越靠近圆心的点，线速度大小越大B.盘面上越靠近圆心的点，角速度大小越大C. 盘面上所有点的角速度大小都相等D. 盘面上所有点的线速度大小都相等5.如图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮，A是主动轮，B是从动轮，它们的半径，a和b两点在轮的边缘，c和d在各轮半径的中点，则各点线速度、角速度的关系下列判断正确的是( )A. B. C. D.6.如右图所示为一种早期的自行车，这种不带链条传动的自行车前轮的直径很大，这样的设计在当时主要是为了（）A. 提高速度B. 提高稳定性C. 骑行方便D. 减小阻力7.一质点沿螺旋线自外向内运动,如图所示,已知其走过的弧长s与时间t的一次方成正比,则关于该质点的运动,下列说法正确的是（）A. 质点运动的线速度越来越大B. 质点运动的向心力越来越大C. 质点运动的角速度越来越小D. 质点所受的合外力不变8.如图为常见的自行车传动示意图．A轮与脚蹬子相连，B轮与车轴相连，C为车轮．当人蹬车匀速运动时，以下说法中正确的是（）A. A轮与B轮的角速度相同B. B轮边缘与C轮边缘的线速度大小相同C. A轮边缘与B轮边缘的线速度大小相同D. B轮边缘点与C轮边缘点的向心加速度相同9.关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是（）A. 它是描述线速度方向变化的快慢B. 它是描述线速度大小变化的快慢C. 它是描述向心力变化的快慢D. 它是描述角速度变化的快慢二、多选题10.甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为3∶1，线速度之比为2∶3，那么下列说法中正确的是（）A. 它们的半径之比为2∶9B. 它们的半径之比为1∶2C. 它们的周期之比为2∶3D. 它们的周期之比为1∶311.如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动．一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左壁射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h．则（）A. 子弹在圆筒中的水平速度为v0=dB. 子弹在圆筒中的水平速度为v0=2dC. 圆筒转动的角速度可能为ω=πD. 圆筒转功的角速度可能为ω=3π12.如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B：R C=3：2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的（）A. 线速度大小之比为3：3：2B. 角速度之比为3：3：2C. 转速之比为2：3：2D. 向心加速度大小之比为9：6：413.如图所示，当正方形薄板绕着过其中心O并与板垂直的转动轴转动时，板上A、B两点的（）A. 角速度之比ωA：ωB=1：1B. 角速度之比ωA：ωB=1：C. 线速度之比v A：v B= ：1D. 线速度之比v A：v B=1：14.如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是r A＝r C＝2r B.若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的角速度之比和线速度之比为（）A. 角速度之比1∶2∶2B. 角速度之比1∶1∶2C. 线速度大小之比1∶2∶2D. 线速度大小之比1∶1∶2三、填空题15.如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B:R C＝3:2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来.a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的.线速度大小之比为________,向心加速度大小之比为________.16.一物体在水平面内沿半径R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度v=0.2m/s，那么，它的角速度为________rad/s，它的周期为________s。
2017高考模拟试题物理
2017高考模拟试题物理一、选择题1.一物体以速度V做匀速圆周运动，该物体受到的合力A.沿径向的力B.沿切向的力C.切，径向力均有D.力的方向不定2.小车在直路上做匀速圆周运动，此时小车的切向加速度A.恒定B.增大C.减小D.为零3.如图所示，在竖直平面内有A、B两点，下列叙述中，说法不正确的是A.A、B两点间的电势差距离有关B.两点间的电势差取决于路径C.电荷 F 将两点连接一起后, 加速度F之间距离增大D.两点之间距离增大，A之间的电势差减小4.一箩筐进食物袋，小纸褶里装这箩筐的力F是多少米稻啦A.2B.3C.4D.55.一质点自半径r的竖直圆内滑下的时间为t，该质点在经过π的角度内滑过某点所需的时间为A.t/2B.tC.2TD.4t二、填空题6.小球由同高水平地板上开始绕J垂直摆臂转动，M小球的半径是0.5米，小球以1即米每二秒的速度转动，计算小球的加速度7.花生每100克蛋白质中含氮含量约蒸5.95克，若甲食用了500克含有20克氮的花生，计算甲吃进了多少克蛋白质8.若9耐的自由电子速率均为5keV，计算速率最高的电子光束的动能三、解答题1.谈惰线电路的工作原理及其应用。
2.描述炉码的组成和结构，并分析其工作原理。
3.一辆经队静箱下降速度约为16米每秒，货物放环衬着计为10米每秒 (迎合所溪年的规定，已在箱内安装了防撞装置)，计算防撞装置弹力这宗的挫力。
4.物理测定3标样F、T和z的物质质拆别为0．3、0．5和0．J克，其有效位最统为0.01克．实验黑果如下：[砂克图略](1)证明实验数组的误差为-0.545ｇ；(2)计算F样中不去，T样中氧原子的相对原子质其飞 (为了便于查到，原子质员用的单位可取1．0)．希望以上内容对您有所帮助，如果您有其他问题或需要进一步的帮助，请随时告诉我。
(物理) 高考物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)
（物理） 高考物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，水平传送带AB 长L=4m ，以v 0=3m/s 的速度顺时针转动，半径为R=0.5m 的光滑半圆轨道BCD 与传动带平滑相接于B 点，将质量为m=1kg 的小滑块轻轻放在传送带的左端．已，知小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3，取g=10m/s 2，求:(1)滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小；(2)若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点，滑块在传送带最左端的初速度最少为多大． 【答案】（1）28N.（2）7m/s 【解析】 【分析】（1）物块在传送带上先加速运动，后匀速，根据牛顿第二定律求解在B 点时对轨道的压力；（2）滑块到达最高点时的临界条件是重力等于向心力，从而求解到达D 点的临界速度，根据机械能守恒定律求解在B 点的速度；根据牛顿第二定律和运动公式求解A 点的初速度. 【详解】（1）滑块在传送带上运动的加速度为a=μg=3m/s 2；则加速到与传送带共速的时间01v t s a == 运动的距离：211.52x at m ==， 以后物块随传送带匀速运动到B 点，到达B 点时，由牛顿第二定律：2v F mg m R-= 解得F=28N ，即滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小28N.（2）若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点，则在最高点的速度满足：mg=m 2Dv R解得v D 5； 由B 到D ，由动能定理：2211222B D mv mv mg R =+⋅ 解得v B =5m/s>v 0可见，滑块从左端到右端做减速运动，加速度为a=3m/s 2，根据v B 2=v A 2-2aL 解得v A =7m/s2．如图，AB 为倾角37θ=︒的光滑斜面轨道，BP 为竖直光滑圆弧轨道，圆心角为143︒、半径0.4m R =，两轨道相切于B 点，P 、O 两点在同一竖直线上，轻弹资一端固定在A 点另一自由端在斜面上C 点处，现有一质量0.2kg m =的小物块（可视为质点）在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D 点后（不栓接）静止释放，恰能沿轨道到达P 点，已知0.2m CD =、sin370.6︒=、cos370.8︒=，g 取210m/s ．求：（1）物块经过P 点时的速度大小p v ；（2）若 1.0m BC =，弹簧在D 点时的弹性势能P E ； （3）为保证物块沿原轨道返回，BC 的长度至少多大． 【答案】（1）2m/s (2)32.8J (3)2.0m 【解析】 【详解】（1）物块恰好能到达最高点P ，由重力提供圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：mg=m 2p v R解得：100.42m/s P v gR =⨯=（2）物块从D 到P 的过程，由机械能守恒定律得：E p =mg （s DC +s CB ）sin37°+mgR （1+cos37°）+12mv P 2． 代入数据解得：E p =32.8J（3）为保证物块沿原轨道返回，物块滑到与圆弧轨道圆心等高处时速度刚好为零，根据能量守恒定律得：E p =mg （s DC +s ′CB ）sin37°+mgR （1+cos37°）解得：s ′CB =2.0m点睛：本题综合考查了牛顿第二定律、机械能守恒定律的综合，关键是搞清物体运动的物理过程；知道圆周运动向心力的来源，即径向的合力提供向心力．3．如图所示，在光滑水平桌面EAB 上有质量为m ＝2 kg 的小球P 和质量为M ＝1 kg 的小球Q ，P 、Q 之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接)，桌面边缘E 处放置一质量也为M ＝1 kg 的橡皮泥球S ，在B 处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。
高考物理高考物理生活中的圆周运动解题技巧和训练方法及练习题(含答案)
高考物理高考物理生活中的圆周运动解题技巧和训练方法及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，倾角为45α=︒的粗糙平直导轨与半径为r 的光滑圆环轨道相切，切点为b ，整个轨道处在竖直平面内. 一质量为m 的小滑块从导轨上离地面高为H =3r 的d 处无初速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从最高点a 水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O 等高的c 点. 已知圆环最低点为e 点，重力加速度为g ，不计空气阻力. 求： （1）小滑块在a 点飞出的动能； （）小滑块在e 点对圆环轨道压力的大小；（3）小滑块与斜轨之间的动摩擦因数. （计算结果可以保留根号）【答案】（1）12k E mgr =；（2）F ′=6mg ；（3）42μ-= 【解析】 【分析】 【详解】（1）小滑块从a 点飞出后做平拋运动： 2a r v t = 竖直方向：212r gt = 解得：a v gr =小滑块在a 点飞出的动能21122k a E mv mgr == （2）设小滑块在e 点时速度为m v ，由机械能守恒定律得：2211222m a mv mv mg r =+⋅ 在最低点由牛顿第二定律：2m mv F mg r-= 由牛顿第三定律得：F ′=F 解得：F ′=6mg（3）bd 之间长度为L ，由几何关系得：()221L r =从d 到最低点e 过程中，由动能定理21cos 2m mgH mg L mv μα-⋅= 解得4214μ-=2．光滑水平面AB 与竖直面内的圆形导轨在B 点连接，导轨半径R ＝0.5 m ，一个质量m ＝2 kg 的小球在A 处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接．用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能Ep ＝49 J ，如图所示．放手后小球向右运动脱离弹簧，沿圆形轨道向上运动恰能通过最高点C ，g 取10 m/s 2．求：(1)小球脱离弹簧时的速度大小； (2)小球从B 到C 克服阻力做的功；(3)小球离开C 点后落回水平面时的动能大小． 【答案】（1）7/m s （2）24J （3）25J 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据机械能守恒定律 E p ＝211m ?2v ① v 12Epm＝7m/s ② (2)由动能定理得－mg ·2R －W f ＝22211122mv mv - ③ 小球恰能通过最高点，故22v mg m R= ④ 由②③④得W f ＝24 J(3)根据动能定理：22122k mg R E mv =-解得：25k E J =故本题答案是：（1）7/m s （2）24J （3）25J 【点睛】(1)在小球脱离弹簧的过程中只有弹簧弹力做功,根据弹力做功与弹性势能变化的关系和动能定理可以求出小球的脱离弹簧时的速度v;(2)小球从B 到C 的过程中只有重力和阻力做功,根据小球恰好能通过最高点的条件得到小球在最高点时的速度,从而根据动能定理求解从B 至C 过程中小球克服阻力做的功; (3)小球离开C 点后做平抛运动,只有重力做功,根据动能定理求小球落地时的动能大小3．如图所示，光滑轨道CDEF 是一“过山车”的简化模型，最低点D 处入、出口不重合，E 点是半径为0.32R m =的竖直圆轨道的最高点，DF 部分水平，末端F 点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率v=1m/s 逆时针匀速转动，水平部分长度L=1m ．物块B 静止在水平面的最右端F 处．质量为1A m kg =的物块A 从轨道上某点由静止释放，恰好通过竖直圆轨道最高点E ，然后与B 发生碰撞并粘在一起．若B 的质量是A 的k 倍，A B 、与传送带的动摩擦因数都为0.2μ=，物块均可视为质点，物块A 与物块B 的碰撞时间极短，取210/g m s =．求：（1）当3k =时物块A B 、碰撞过程中产生的内能； （2）当k=3时物块A B 、在传送带上向右滑行的最远距离；（3）讨论k 在不同数值范围时，A B 、碰撞后传送带对它们所做的功W 的表达式．【答案】（1）6J （2）0.25m （3）①()21W k J =-+②()221521k k W k +-=+【解析】（1）设物块A 在E 的速度为0v ，由牛顿第二定律得：20A A v m g m R=①，设碰撞前A 的速度为1v ．由机械能守恒定律得：220111222A A A m gR m v m v +=②， 联立并代入数据解得：14/v m s =③；设碰撞后A 、B 速度为2v ，且设向右为正方向，由动量守恒定律得()122A A m v m m v =+④；解得：21141/13A AB m v v m s m m ==⨯=++⑤；由能量转化与守恒定律可得：()22121122A AB Q m v m m v =-+⑥，代入数据解得Q=6J ⑦； （2）设物块AB 在传送带上向右滑行的最远距离为s ，由动能定理得：()()2212A B A B m m gs m m v μ-+=-+⑧，代入数据解得0.25s m =⑨；（3）由④式可知：214/1A AB m v v m s m m k==++⑩；（i ）如果A 、B 能从传送带右侧离开，必须满足()()2212A B A B m m v m m gL μ+>+，解得：k ＜1，传送带对它们所做的功为：()()21J A B W m m gL k μ=-+=-+； （ii ）（I ）当2v v ≤时有：3k ≥，即AB 返回到传送带左端时速度仍为2v ； 由动能定理可知，这个过程传送带对AB 所做的功为：W=0J ，（II ）当0k ≤<3时，AB 沿传送带向右减速到速度为零，再向左加速， 当速度与传送带速度相等时与传送带一起匀速运动到传送带的左侧． 在这个过程中传送带对AB 所做的功为()()2221122A B A B W m m v m m v =+-+， 解得()221521k k W k +-=+； 【点睛】本题考查了动量守恒定律的应用，分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、动量守恒定律、动能定理即可解题；解题时注意讨论，否则会漏解．A 恰好通过最高点E ，由牛顿第二定律求出A 通过E 时的速度，由机械能守恒定律求出A 与B 碰撞前的速度，A 、B 碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律求出碰撞过程产生的内能，应用动能定理求出向右滑行的最大距离．根据A 、B 速度与传送带速度间的关系分析AB 的运动过程，根据运动过程应用动能定理求出传送带所做的功．4．如图所示，质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=4m/s 水平向右抛出，恰好从A 点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。
2017高一物理试题(圆周运动)
2017高一物理试题(圆周运动) D学校:___________姓名：___________班级：___________考号：__________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…○…………内…………○…………装…………○…………订…………○学校:___________姓名：___________班级：___________考号：__________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…○…………内…………○…………装…………○…………订…………○学校:___________姓名：___________班级：___________考号：__________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…○…………内…………○…………装…………○…………订…………○学校:___________姓名：___________班级：___________考号：__________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…○…………内…………○…………装…………○…………订…………○学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○……………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a 点和轮4边缘的c 点相比（ ） A ．线速度之比为1∶4 B ．角速度之比为4∶1 C ．向心加速度之比为8∶1 D ．向心加速度之比为1∶8 12.两个小球固定在一根长为L 的杆的两端，绕杆的O 点做圆周运动，如图所示，当小球1的速度为v 1时，小球2的速度为v 2，则转轴O 到小球2的距离是（ ） A ．112Lv v v + B ．212Lv v v + C ．121()L v v v + D ．122()L v v v + 13.下列各种运动中，不属于匀变速运动的是（ ）A ．斜抛运动B ．匀速圆周运动C ．平抛运动D ．竖直上抛运动 14.质量不计的轻质弹性杆P 部分插入桌面上小孔中，杆的另一端套有质量为m 的小球，今使小球在学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○……………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………水平面内做半径为R 、角速度为ω的匀速圆周运动，如图所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为（ ） A ．2m R ω B ．242m g R ω- C ．242m g R ω+ D ．不能确定 15.如图所示为质点P 、Q 做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图线，表示质点P 的图是双曲线，表示质点Q 的图线是过原点的一条直线，由图线可知（ ） A ．质点P 的线速度大小不变 B ．质点P 的角速度大小不变 C ．质点Q 的角速度随半径变化 D ．质点Q 的线速度大小不变 16.关于角速度和线速度，下列说法正确的是（ ） A ．半径一定，角速度与线速度成反比 B ．半径一定，角速度与线速度成正比 C ．线速度一定，角速度与半径成正比 D ．角速度一定，线速度与半径成反比学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○……………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………17.一质量为m 的物体，沿半径为R 的向下凹的圆形轨道滑行，如图所示，经过最低点时速度为v ，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点时受到的摩擦力为（ ） A ．mg μ B ．2mv R μ C ．2()v m g R μ+ D ．2()v m g R μ- 18.如图所示是一个玩具陀螺，a 、b 和c 是陀螺上的三个点。
2017版高考物理一轮复习分层限时跟踪练12圆周运动
分层限时跟踪练12 圆周运动(限时40分钟)一、单项选择题1．如图4313所示，一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动，a和b是轮上质量相等的两个质点，则偏心轮转动过程中a、b两质点( )图4313A．角速度大小相同B．线速度大小相同C．向心加速度大小相同D．向心力大小相同【解析】同轴转动，角速度大小相等，选项A正确；角速度大小相等，但转动半径不同，根据v＝ωr、a＝ω2r和F＝mω2r可知，线速度、向心加速度和向心力大小均不同．选项B、C、D错误．【答案】 A2．水平放置的三个用不同材料制成的轮A、B、C用不打滑皮带相连，如图4314所示(俯视图)，三轮的半径比为R A∶R B∶R C＝3∶2∶1，当主动轮C匀速转动时，在三轮的边缘上放置同一小物块P，P均恰能相对静止在各轮的边缘上．设小物块P所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小物块P与轮A、B、C接触面间的动摩擦因数分别为μA、μB、μC，三轮A、B、C转动的角速度分别为ωA、ωB、ωC，则( )图4314A．μA∶μB∶μC＝6∶3∶2B．μA∶μB∶μC＝2∶3∶6C．ωA∶ωB∶ωC＝1∶2∶3D．ωA∶ωB∶ωC＝6∶3∶2【解析】因三轮用不打滑皮带连接，三轮边缘处线速度大小相等，由题意知μmg＝m v2R，所以μA∶μB∶μC＝2∶3∶6，A错误，B正确；由v＝ωR知ωA∶ωB∶ωC＝2∶3∶6，C、D错误．【答案】 B3．如图4315所示，一根不可伸长的轻绳一端拴着一个小球，另一端固定在竖直杆上，当竖直杆以角速度ω转动时，小球跟着杆一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，下列关于ω与θ关系的图象正确的是( )图4315A B C D【解析】分析小球受力，其所受合外力F＝mg tan θ.由牛顿第二定律，F＝mω2L sinθ，联立解得：ω2＝gL cos θ，则ω与θ关系的图象正确的是D.【答案】 D4．(2015·福建高考)如图4316所示，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上．若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用的时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则( )图4316A．t1＜t2B．t1＝t2C．t1＞t2D．无法比较t1、t2的大小【解析】在滑道AB段上取任意一点E，比较从A点到E点的速度v1和从C点到E点的速度v2易知，v1＞v2.因E点处于“凸”形轨道上，速度越大，轨道对小滑块的支持力越小，因动摩擦因数恒定，则摩擦力越小，可知由A滑到C比由C滑到A在AB段上的摩擦力小，因摩擦造成的动能损失也小．同理，在滑道BC段的“凹”形轨道上，小滑块速度越小，其所受支持力越小，摩擦力也越小，因摩擦造成的动能损失也越小，从C处开始滑动时，小滑动损失的动能更大．故综上所述，从A滑到C比从C滑到A在轨道上因摩擦造成的动能损失要小，整个过程中从A滑到C平均速度要更大一些，故t1＜t2.选项A正确．【答案】 A5．如图4317所示，小球紧贴在竖直放置的光滑圆形管道内壁做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是( )图4317A．小球通过最高点时的最小速度v min＝g（R＋r）B．小球通过最高点时的最小速度v min＝gRC．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D．小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【解析】小球沿管道上升到最高点的速度可以为零，故A、B均错误；小球在水平线ab以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力F N与小球重力在背离圆心方向的分力F mg的合力提供向心力，即F N－F mg＝ma，因此，外侧管壁一定对小球有作用力，而内侧管壁无作用力，C正确；小球在水平线ab以上的管道中运动时，小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关，D错误．【答案】 C二、多项选择题6．如图4318所示，物体P用两根长度相等、不可伸长的细线系于竖直杆上，它随杆转动，若转动角速度为ω，则( )图4318A．ω只有超过某一值时，绳子AP才有拉力B．绳子BP的拉力随ω的增大而不变C．绳子BP的张力一定大于绳子AP的张力D．当ω增大到一定程度时，绳子AP的张力大于绳子BP的张力【解析】ω较小时，AP松弛，绳子BP的拉力随ω的增大而增大，故A选项正确，B 选项错误．当ω达到某一值ω0时，AP刚好绷紧．物体P受力分析如图所示，其合力提供向心力，竖直方向合力为零．故F BP>F AP，C选项正确，D选项错误．【答案】 AC7．(2015·浙江高考)如图4319所示为赛车场的一个水平“U ”形弯道，转弯处为圆心在O 点的半圆，内外半径分别为r 和2r .一辆质量为m 的赛车通过AB 线经弯道到达A ′B ′线，有如图所示的①、②、③三条路线，其中路线③是以O ′为圆心的半圆，OO ′＝r .赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为F max .选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，则( )图4319A ．选择路线①，赛车经过的路程最短B ．选择路线②，赛车的速率最小C ．选择路线③，赛车所用时间最短D ．①、②、③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等【解析】 由几何关系可得，路线①、②、③赛车通过的路程分别为：(πr ＋2r )、(2πr ＋2r )和2πr ，可知路线①的路程最短，选项A 正确；圆周运动时的最大速率对应着最大静摩擦力提供向心力的情形，即μmg ＝m v 2R，可得最大速率v ＝μgR ，则知②和③的速率相等，且大于①的速率，选项B 错误；根据t ＝s v，可得①、②、③所用的时间分别为t 1＝（π＋2）r μgr ，t 2＝2r （π＋1）2μgr ，t 3＝2r π2μgr，其中t 3最小，可知线路③所用时间最短，选项C 正确；在圆弧轨道上，由牛顿第二定律可得：μmg ＝ma 向，a 向＝μg ，可知三条路线上的向心加速度大小均为μg ，选项D 正确．【答案】 ACD8．(2016·孝感检测)如图4320所示，水平的木板B 托着木块A 一起在竖直平面内做匀速圆周运动，从水平位置a 沿逆时针方向运动到最高点b 的过程中，下列说法正确的是( )图4320A ．木块A 处于超重状态B ．木块A 处于失重状态C ．B 对A 的摩擦力越来越小D ．B 对A 的摩擦力越来越大【解析】 A 、B 一起做匀速圆周运动，合力提供向心力，加速度即向心加速度．水平位置a 沿逆时针方向运动到最高点b 的过程中，加速度大小不变，方向指向圆心．在竖直方向有竖直向下的分加速度，因此A 、B 都处于失重状态，A 错误，B 正确；对A 分析，加速度指向圆心，那么此过程中水平方向加速度逐渐减小，而能够提供A 水平加速度的力只有B 对A 的摩擦力，因此B 对A 的摩擦力越来越小，C 正确，D 错误．【答案】 BC9．如图4321所示，半径为R 的光滑半圆管道(内径很小)竖直放置，质量为m 的小球(可视为质点)以某一速度进入管内，小球通过最高点P 时，对管壁的压力为0.5mg .小球落地点到P 点的水平距离可能为( )图4321 A.2R B.3R C ．2R D ．6R【解析】 小球从管口飞出做平抛运动，设落地时间为t ，则2R ＝12gt 2，解得t ＝2R g .当小球在P 点对管壁下部有压力时，mg －0.5mg ＝mv 21R，解得v 1＝gR 2；当小球在P 点对管壁上部有压力时，mg ＋0.5mg ＝mv 22R ，解得v 2＝3gR 2，因此水平位移x 1＝v 1t ＝2R ，x 2＝v 2t ＝6R ，A 、D 正确．【答案】 AD三、非选择题10．如图4322所示，水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO ′匀速转动，转动的角速度ω＝2.5π rad/s ，桶壁上P 处有一个小圆孔，桶壁很薄，桶的半径R ＝2 m ，圆孔正上方h ＝3.2 m 处有一个小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，试通过计算判断小球是否会和圆筒碰撞(空气阻力不计，g 取10 m/s 2)．图4322【解析】 设小球下落h 时所用的时间为t 1，经过圆筒所用的时间为t 2，则有h ＝12gt 21，解得t 1＝0.8 s ；h ＋2R ＝12g (t 1＋t 2)2，解得t 2＝0.4 s. 圆筒的运动周期T ＝2πω＝0.8 s ，因为t 1＝T ，t 2＝T /2，故可知不会碰撞． 【答案】 不会和圆筒碰撞11．物体做圆周运动时所需的向心力F 需由物体运动情况决定，合力提供的向心力F 供由物体受力情况决定．若某时刻F 需＝F 供，则物体能做圆周运动；若F 需>F 供，物体将做离心运动；若F 需<F 供，物体将做近心运动．现有一根长L ＝1 m 的刚性轻绳，其一端固定于O 点，另一端系着质量m ＝0.5 kg 的小球(可视为质点)，将小球提至O 点正上方的A 点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图4323所示．不计空气阻力，g 取10 m/s 2，则：图4323(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A 点至少应施加给小球多大的水平速度？(2)在小球以速度v 1＝4 m/s 水平抛出的瞬间，绳中的张力为多少？(3)在小球以速度v 2＝1 m/s 水平抛出的瞬间，绳中若有张力，求其大小；若无张力，试求绳子再次伸直时所经历的时间．【解析】 (1)小球做圆周运动的临界条件为重力刚好提供最高点时小球做圆周运动的向心力，即mg ＝m v 20L，解得v 0＝gL ＝10 m/s. (2)因为v 1>v 0，故绳中有张力．根据牛顿第二定律有F T ＋mg ＝m v 21L， 代入数据得绳中张力F T ＝3 N.(3)因为v 2<v 0，故绳中无张力，小球将做平抛运动，其运动轨迹如图中实线所示，有L2＝(y －L )2＋x 2，x ＝v 2t ，y ＝12gt 2，代入数据联立解得t ＝0.6 s. 【答案】 (1)10 m/s (2)3 N (3)无张力，0.6 s12．如图4324所示，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O 点，下端系一质量m ＝1.0 kg 的小球．现将小球拉到A 点(保持绳绷直)由静止释放，当它经过B 点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C 点．地面上的D 点与OB 在同一竖直线上，已知绳长L ＝1.0 m ，B 点离地高度H ＝1.0 m ，A 、B 两点的高度差h ＝0.5 m ，重力加速度g 取10 m/s 2，不计空气影响，求：图4324(1)地面上DC 两点间的距离s ；(2)轻绳所受的最大拉力大小．【解析】 (1)小球从A 到B 过程机械能守恒，有mgh ＝12mv 2B ①小球从B 到C 做平抛运动，在竖直方向上有H ＝12gt 2② 在水平方向上有s ＝v B t③由①②③式解得s ＝1.41 m ． ④(2)小球下摆到达B 点时，绳的拉力和重力的合力提供向心力，有F －mg ＝m v 2B L⑤ 由①⑤式解得F ＝20 N根据牛顿第三定律F ′＝－F轻绳所受的最大拉力为20 N.【答案】 (1)1.41 m (2)20 N。
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专题01 同轴转动和皮带（齿轮）传动问题1．（2017河南十校阶段性测试）如图甲所示，同轴转动的三个纸质柱状圆筒，其半径之比为r1 ：r2 ：r3＝1 ：2 ：3，三圆筒绕同一中心轴线按图示方向转动，现标记在一条水平直线上的四个点O、A、B、C如图乙所示，同时从圆心O处指向A、B、C沿直线射出一颗子弹，子弹若做匀速直线运动，不考虑重力作用，击穿三纸筒的位置分别标记为A'、B'、C'，现AA'、BB'、CC'的弧长之比为1∶3 ∶9，则三个圆筒转动角速度ω1∶ω2∶ω3为A．1 ∶3∶9B．1∶1∶1C．1 ∶3∶27D．4∶3 ∶4【参考答案】D【名师解析】设子弹从O到A的时间为t，则有击穿三纸筒的时间之比为1∶2∶3.。
又AA'、BB'、CC'的弧长之比为1∶3 ∶9，由s=ωrt可知圆筒转动角速度ω1∶ω2∶ω3=4∶3 ∶4，选项D正确。
2. .某种变速自行车，有六个飞轮和三个链轮，如图所示。
飞轮和链轮的齿数见下表,后轮的直径d=660mm．某人骑该车行进的速度v=4m/s时，脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小为（）A．1.9rad/s B．3.8rad/sC．6.5rad/s D．7.1rad/s【参考答案】B3.（2016·上海）风速仪结构如图(a)所示。
光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。
已知风轮叶片转动半径为r ，每转动n 圈带动凸轮圆盘转动一圈。
若某段时间Δt 内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示，则该时间段内风轮叶片(A)转速逐渐减小，平均速率为4πΔnr t (B)转速逐渐减小，平均速率为8πΔnrt(C)转速逐渐增大，平均速率为4πΔnrt (D)转速逐渐增大，平均速率为8πΔnrt【参考答案】B【名师解析】若某段时间Δt 内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示，光被挡住的时间间隔越来越大，说明转速逐渐减小。
△t 时间内凸轮圆盘转动4圈，风轮叶片转动4n 圈，路程为s=4n×2πr =8n πr 。
平均速率为v=s/△t=8πΔnrt，选项B 正确。
4. （2008·宁夏）题10-6图示为某一皮带传动装置．主动轮的半径为r 1，从动轮的半径为r 2．已知主动轮做顺时针转动，转速为n ，转动过程中皮带不打滑．下列说法正确的是（ ）A ．从动轮做顺时针转动B ．从动轮做逆时针转动C ．从动轮的转速为21r r n D ．从动轮的转速为12r r n 【参考答案】. BC5. (2014·上海)如题10-7图，带有一白点的黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转30圈。
在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射圆盘，观察到白点每秒沿（ ）（A ）顺时针旋转31圈 （B ）逆时针旋转31圈 （C ）顺时针旋转1圈（D）逆时针旋转1圈【参考答案】. D【名师解析】根据题述在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射每秒沿顺时针方向旋转30圈的圆盘，在每次闪光时，白点落后1/31圆周，也就是说，闪光31次，圆盘刚好沿顺时针方向旋转30圈。
所以观察到白点每秒沿逆时针旋转1圈，选项D正确。
6.（2015·西安联考）如题10-8图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上三个点，当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（）A．a、b和c三点的线速度大小相等B．a、b和c三点的角速度相等C．a、b的角速度比c的大D．c的线速度比a、b的大【参考答案】B7．(2016·江苏苏北四市高三联考)小明骑自行车沿平直公路匀速行驶，如图所示，图中箭头为自行车前轮边缘上过A、B点的切线方向。
下列说法正确的是( )A．研究前轮转动时，可将轮子视为质点B．以地面为参考系，A、B两点的速度沿图示方向C．A、B两点的向心加速度大小相等D．前轮受地面的摩擦力向后，后轮受地面的摩擦力向前【参考答案】．CD【名师解析】研究前轮转动时，不能将轮子看成质点，否则其转动情况无法分辨，A项错误；以地面为参考系，A点的速度是A绕转轴向下的速度和随车向前的速度的合速度，则A的速度斜向前下方，B项错误；A、B共轴转动，角速度相等，由a＝ω2r知，A、B两点的向心加速度大小相等，C项正确；人骑着自行车向前匀速行使时，后轮相当于主动轮，后轮与地面接触点地面的运动趋势方向向后，则地面对后轮的静摩擦力方向向前，前轮相当于从动轮，前轮与地面接触点地面的运动趋势方向向前，则地面对前轮的静摩擦力方向向后，D项正确。
8.(2016·河南开封高三月考)如图所示，轮O1、O3固定在同一轮轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑，在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径比r1∶r2∶r3＝2∶1∶1，当转轴匀速转动时，下列说法中正确的是( )A．A、B、C三点的线速度之比为2∶2∶1B．A、B、C三点的角速度之比为1∶2∶1C．A、B、C三点的加速度之比为2∶4∶1D．A、B、C三点的周期之比为1∶2∶1【参考答案】．ABC【名师解析】A、B两点靠传送带传动，线速度大小相等，A、C共轴转动，角速度相等，根据v＝rω，则v A∶v C＝r1∶r3＝2∶1，所以A、B、C三点的线速度大小之比v A∶v B∶v C＝2∶2∶1，故A正确；A、C共轴转动，角速度相等，A、B两点靠传送带传动，线速度大小相等，根据v＝r ω，ωA ∶ωB ＝r 2∶r 1＝1∶2，所以A 、B 、C 三点的角速度之比ωA ∶ωB ∶ωC ＝1∶2∶1，故B 正确；根据a n ＝v ω，可知，A 、B 、C 三点的加速度之比为2∶4∶1，故C 正确；由T ＝2πω，可知，A 、B 、C 三点的周期之比为2∶1∶2，D 错误。
9．如图所示是磁带录音机的磁带盒的示电图，A 、B 为缠绕磁带的两个轮子，其半径均为r.在放音结束时，磁带全部绕到了B 轮上，磁带的外缘半径为R ，且R ＝3r.现在进行倒带，使磁带绕到A 轮上．倒带时A 轮是主动轮，其角速度是恒定的，B 轮是从动轮．经测定磁带全部绕到A 轮上需要的时间为t.则从开始倒带到A 、B 两轮的角速度相等所需要的时间( )A.t 2B.5－12 t C.6－12t D.7－12t 【参考答案】．B10.(2016·安徽江淮十校联考)如图所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的2倍，A和B是前轮和后轮边缘上的点，若车行进时轮与路面没有滑动，则( )A.A点和B点的线速度大小之比为1∶2B.前轮和后轮的角速度之比为2∶1C.两轮转动的周期相等D.A点和B点的向心加速度大小相等【参考答案】B11.电风扇的扇叶的重心如果不在转轴上，转动时会使风扇抖动，并加快转轴磨损。
调整时，可在扇叶的一区域通过固定小金属块的办法改变其重心位置。
如图所示，A、B是两调整重心的金属块(可视为质点)，其质量相等，它们到转轴O的距离r A＜r B。
扇叶转动后，它们的( )A.向心加速度相等B.线速度大小相等C.向心力F A ＜F BD.角速度ωA ＜ωB【参考答案】．C【名师解析】 因为两调整重心的金属块A 、B 固定在风扇上，因此两者绕轴O 一起转动，具有相同的角速度，故D 错误；根据向心加速度公式a ＝ω2r ，得aA ＜aB ，由线速度与角速度的关系v ＝ωr ，得vA ＜vB ，由向心力公式F ＝m ω2r ，得FA ＜FB ，故C 正确，A 、B 错误。
12.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力大小之比为( ) A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 【参考答案】．C 【名师解析】m 1∶m 2＝1∶2，r 1∶r 2＝1∶2，ω1∶ω2＝θ1∶θ2＝4∶3，向心力F ＝m ω2r ，故F 1∶F 2＝4∶9，故C 正确。
13.光盘驱动器读取数据的某种方式可简化为以下模式，在读取内环数据时，以恒定角速度方式读取，而在读取外环数据时，以恒定线速度的方式读取。
如图所示，设内环内边缘的半径为R 1，内环外边缘半径为R 2，外环外边缘半径为R 3。
A 、B 、C 分别为各边缘线上的点。
则读取内环上A 点时的向心加速度大小和读取外环上C 点时的向心加速度大小之比为( )A.R 21R 2R 3B.R 22R 1R 3C.R 2R 3R 21 D.R 1R 3R 22【参考答案】．D14.(2016·山东潍坊期中)如图所示为用绞车拖物块的示意图。
拴接物块的细绳被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块。
已知轮轴的半径R＝0.5 m，细绳始终保持水平，被拖动物块的质量m＝1 kg，与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，轮轴的角速度随时间变化的关系是ω＝2t(rad/s)，g＝10 m/s2。
以下判断正确的是( )A.物块做匀速运动B.物块做匀加速直线运动，加速度大小是1 m/s2C.细绳对物块的拉力是5 ND.细绳对物块的拉力是6 N【参考答案】．BD【名师解析】物块的速度等于圆盘边缘转动的线速度，v＝ωR＝t(m/s)，由v＝at知物块的加速度为1 m/s2，即物块做a＝1 m/s2的匀加速直线运动，故B正确；对物块受力分析，由牛顿第二定律可知F T－F f＝ma，F f＝μmg，解得F T＝6 N，故D正确。
15．（2016安徽皖江联考）摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如右图历示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动，其中O、O'分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘的半径比r甲：r 乙=3：1，且在正常工作时两轮盘不打滑。
今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同，两滑块距离轴心O、O'的间距R A=2R B。
若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐渐增加，则下列叙述正确的是A. 滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，角速度之比为=1:3ωω甲乙： B ．滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，向心加速度的比值为a A ：a B =2： 9 C ．转速增加后滑块B 先发生滑动 D ．转速增加后两滑块一起发生滑动 【参考答案】．ABC【名师解析】假设轮盘乙的半径为r ，由题意可知两轮盘边缘的线速度大小相等，有3r r ωω=甲乙，则可求=1:3ωω甲乙：，所以滑块相对轮盘滑动前，A ，B 的角速度之比为1:3，A 正确；滑块相对盘开始滑动前，根据2a r ω=得A ，B 的向心加速度之比为:2:9A B a a =，B正确；据题意可得物块的最大静摩擦力分别为A A f m gμ=，B B f m gμ=，最大静摩擦力之比为::A BA B f f m m =；转动中所受的静摩擦力之比为:::4.5A B AB A B A B f f m a m a m m ''==，综上分析可得滑块B 先达到最大静摩擦力，先开始滑动，C 正确、D 错误。