2021高考物理：专题四　曲线运动 (3).doc

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1、1.未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是(　　)A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小答案　B解析　宇航员在舱内受到的支持力与他站在地球表面时受到的支持力大小相等，mg＝mω2r，即g＝ω2r，可见

2、r越大，ω就应越小，B正确，A错误；角速度与质量m无关，C、D错误。2．(多选)如图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Fmax。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(　　)精品Word可修改欢迎下载点击观看解答视频A．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

3、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答案　ACD解析　由几何关系可求得路线①、②、③的长度分别为2r＋πr、2r＋2πr、2πr，比较可知，路线①最短，A项正确；因为运动过程中赛车以不打滑的最大速率通过弯道，即最大径向摩擦力充当向心力，所以有Fmax＝m，由此式知，R越小，速率越小，因此沿路线①速率最小，B项错误；沿路线①、②、③运动的速率分别为、、，由三条路线长度与速率的比值比较可知，选择路线③所用时间最短，C项正确；由Fmax＝ma可知，三条线路的圆弧上赛车的向心加速度大小相等，D项正确。3．如

4、图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上到转轴距离2.5m精品Word可修改欢迎下载处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10m/s2。则ω的最大值是(　　)A.rad/sB.rad/sC．1.0rad/sD．0.5rad/s答案　C解析　小物块恰好滑动时，应在A点，对滑块受力分析。由牛顿第二定律得μmgcos30°－mgsin30°＝mω2r，解得ω＝1.0rad/s，C正确。4．如图所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定

5、在竖直平面内；套在大环上质量为m精品Word可修改欢迎下载的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为(　　)A．Mg－5mg　　B．Mg＋mgC．Mg＋5mgD．Mg＋10mg答案　C解析　设大环的半径为r，小环滑到最低点的速度为v。由机械能守恒得，mv2＝mg·2r。在最低点对小球受力分析，得FN－mg＝m。联立解得FN＝5mg。由牛顿第三定律可知，小环对大环的压力FN′＝5mg。对大环受力分析，由平衡条件得杆的拉力FT＝Mg＋5mg，C正确。5．(多选)如图所示，两个质量均为

6、m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是(　　)点击观看解答视频A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．ω＝是b开始滑动的临界角速度精品Word可修改欢迎下载D．当ω＝时，a所受摩擦力的大小为kmg答案　AC解析　木块相对圆盘不滑动时有Ff静＝mω2r，a、b半径不同，所需的向心力不同，所受摩擦力不同，B错误，当a恰好滑动时，有kmg＝m

7、ωl，得ω0a＝，同理可得，b恰好滑动时ω0b＝，故A、C正确。ω＝＜ω0a，a相对圆盘未滑动，Ff静＝mω2l＝kmg，D错误。6．(多选)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(　　)A．a绳的张力不可能为零B．a绳的张力随角速度的增大而增大C．当角速度ω>，b绳将出现弹力D．若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化答案　AC解析　对小球受力分析可得a精品Word可修改欢迎下载绳的弹力在竖

8、直方向的分力平衡了小球的重力，解得Ta＝，为定值，A正确，B错误。当Tacosθ＝mω2l⇒ω