高二物理圆周运动实例分析试题

1. 如图所示的圆锥摆，摆线与竖直方向的夹角为θ，悬点O到圆轨道平面的高度为h，下列说法

正确的是（ ）

A．摆球质量越大，则h越大

B．角速度ω越大，则摆角θ也越大 C．角速度ω越大，则h也越大 D．摆球周期与质量有关

【答案】B

【解析】对摆球受力分析知，其所受重力拉力的合力充当向心力，由牛顿第二定律知：mgtanθ=

，所以h=

，与小球质量无关，故选项A错误；由上述推导结果知，ɷ越大，h越小，

,周期T与

由cosθ=知，θ越大，故选项B正确，C错误；由向心力公式知mgtanθ=

质量无关，故选项D错误。【考点】圆周运动向心力公式

2. 《水流星》是在一根彩绳的两端，各系一只玻璃碗，碗内盛水。演员甩绳舞弄，晶莹的玻璃碗飞快地旋转飞舞，而碗中之水不洒点滴，以娴熟、高超、新颖的技巧和动人的风采赢得满场的掌声。如右图所示，演员手中的彩绳长1.6m，碗和水的质量为1kg，当碗转到最低点时离地面的高

度为0.2m，则：

（1）水刚好不洒出来时的加速度（2）碗能飞出多远 【答案】（1）7.1rad/s （2）0.8m

【解析】（1）碗在竖直平面内做圆周运动，要想水刚好不洒出来，即向心力刚好与重力相等，则设碗到最高点的速度为v0，手腕转动的角速度为w

R=0.8m 又由

即w=

=7.1rad/s

由于重力刚好提供向心力，所以上半截绳子的拉力为零

（2）对碗做受力分析如右图所示，设最低点的最大速度为v，绳子拉力为T则

即

由T≦30N，则V≦4m/s

碗在最低点的速度最大不能超过4m/s

绳子在最低点断开将做平抛运动，设在空中运动的时间为t，飞出的最远距离为s，则 竖直方向：

水平方向： 由v=4m/s，得 S=0.8m

即碗能飞出0.8m。 【考点】平抛运动

点评：本题考查了平抛运动的物体，通过牛顿第二定律列出向心力的表达式，建立等式求解。

3. 下面的说法正确的是（ ） A．火车过桥时要减速是为了防止火车发生共振

B．“闻其声不见其人”是因为声音比光波长长，声波发生了衍射现象，而光波没有 C．电磁波谱中最容易发生衍射现象的是γ射线

D．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离

【答案】BＤ

【解析】火车过桥时要减速是为了防止桥发生共振，A错；电磁波谱中最容易发生衍射现象的是红外线，C错；

4. 一辆质量为4 t的汽车驶过半径为50 m的凸形桥面时，始终保持5 m/s的速率.汽车所受的阻力为车与桥面压力的0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少？(g=\"10\" m/s2)

【答案】汽车沿凸形桥行驶到最高点时受力如图，要使汽车匀速率通过桥顶，则应有： mg－FN=m

①

F=Ff=kFN ②

联立①、②式求解得牵引力F=k(mg－m

)，代入数值得：F=1.9×103 N

【解析】略

5. “六十甲子”是古人发明用来计时的方法，也是一种表示自然界五行之气循环流转的直观表示法．某学校物理兴趣小组用空心透明粗糙塑料管制作了如图所示的竖直“60”造型．两个“0”字型圆的半径均为R．让一质量为m、直径略小于管径的小球从入口A处无初速度放入，B、C、D是轨道上的三点，E为出口，其高度低于入口A．已知BC是“0”字型的一条竖直方向的直径，D点是左侧“0”字型上的一点，与圆心等高，A比C高R，当地的重力加速度为g，则小球在整个运动

过程中，下列说法正确的是

A．如果是光滑小球，在D点处，塑料管的左侧对小球的压力4mg B．如果是光滑小球，小球一定能从E点射出

C．如果是不光滑小球，且能通过C点，此处塑料管对小球的作用力小于mg D．如果是不光滑小球，小球不可能停在B点

【答案】ABC

【解析】【考点】牛顿第二定律；向心力． 专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．

分析：让小球在竖直放置的空心透明粗糙塑料管运动，利用牛顿第二定律与圆周运动的向心力公式，可求出某点的受力情况．同时运用动能定理，可找出某两点的速度与这两点的高度关系．小球从高于E点的A点静止释放，若光滑时则由机械能守恒定律，可得出小球是否能从E点射出．当小于到达最高C点，由速度结合牛顿第二定律可得出小球的受力情况．

解答：解：A选项，由于光滑小球则从A到D过程中机械能守恒，由守恒定律可得：2mgR=mv2-0 （1）小球在D点受力分析：小球受到管道的支持力 F=式可得：F=4mg

则小球对塑料管的左侧压力为4mg 故正确；

B选项，若小球光滑，则A到E过程中机械能守恒，由守恒定律可得：mghAE=mv2 所以小球能从E点射出．故正确；

C选项，若小球光滑则小球到达C点的速度由机械能守恒定律求出：mghAC=mv2（1） 小球在C点受力分析与运动分析得：4mg+F=

（2）可得小球受到管道向

（2）由（1）（2）联

下的弹力F=\"mg\" 但本选项是不光滑的，则小球的受到的力要小于mg．即使当小球到达C点速度变小，也不会等于0．所以小球能通过C点时此处塑料管对小球的作用力小于mg 故正确； D选项，若小球不光滑，在下滑过程中受到阻力，虽重力做正功但阻力做负功．做的总功可能为0 所以小球能停在B点故不正确； 故选ABC

点评：本题从光滑与不光滑两种情况入手分析，利用机械能守恒定律与动能定理，来分析小球受力情况．值得注意是，当小球在C点的受力分析，可能受向上支持力，也可能受到向下“拉”力．

6. 质量为1000kg的汽车，行驶到一座半径为40m的圆形凸桥顶时，如果汽车对桥的压力恰好为零，则此时汽车所需向心力大小为 N，汽车的速度大小为 m/s(g取10m/s) 【答案】1×10N、20m/s

【解析】汽车对桥的压力恰好为零，对重力完全提供向心力F=mg=1×10N，有

，汽车

的速度大小为20m/s。

7. 如图1所示，汽车在—段丘陵地匀速行驶时。由于轮胎太旧。发生爆胎，爆胎可能性最大的地点是 ( )

C．c点

D．d点

A．a点

B．b点

【答案】B 【解析】略

8. 分别用长为的细线和轻杆拉一物体在竖直面内做圆周运动，设小球到达最高点时的速度分别为和则（ ）

D．A．B．C．

【答案】B

【解析】略

9. 无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速器.很多种高档汽车都

应用了无级变速.如图是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮中间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动.以下判断中正确的是（ ）

A．当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时从动轮转速降低，滚轮从左向右移动时从动轮转速增加

B．当位于主动轮与动轮之间的滚轮从左向右移动时从动轮转速降低，滚轮从右向左移动时从动轮转速增加

C．当滚轮位于主动轮直径，从动轮直径的位置上时，则主动轮转速、从动轮转速之间关系为：

的位置上时，则主动轮转速，从动轮转速之间

D．当滚轮位于主动轮直径，从动轮直径关系为：【答案】BC 【解析】略

10. 如图，M为固定在桌面上的木块，M上有一个圆弧的光滑轨道直径，

为最高点，为其水平

面水平且长度一定，将质量为的小球在为最高点的正上方高处从静止释放，让它自

由下落到点切入轨道内运动，则（ ）

A．在为一定值的情况下，释放后，小球的运动情况与其质量的大小无关

B．只要改变的大小，就能使小球通过点后，即可以使小球落在轨道内，也可以使小球落到面上

C．无论怎样改变的大小，都不能使小球通过点后落回到轨道内

D．使小球通过点后飞出面之外（的右边）是可以通过改变的大小来实现的

【答案】ACD 【解析】略