2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip

2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip,2018,年高,物理,一輪,復(fù)習(xí),精講深剖,打包,29 專題4.3 圓周運動（一）真題速遞1.（2017新課標(biāo) 14）如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個小環(huán)，小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力A.一直不做功B.一直做正功C.始終指向大圓環(huán)圓心D.始終背離大圓環(huán)圓心【答案】A5 (2014全國卷T17)如圖，一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點)，從大環(huán)的最高處由靜止滑下重力加速度大小為g.當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時，大環(huán)對輕桿拉力的大小為()AMg5mg BMgmgCMg5mg DMg10mg【答案】C【解析】解法一以小環(huán)為研究對象，設(shè)大環(huán)半徑為R，根據(jù)機械能守恒定律，得mg2Rmv2，在大環(huán)最低點有FNmgm，得FN5mg，此時再以大環(huán)為研究對象，受力分析如圖，由牛頓第三定律知，小環(huán)對大環(huán)的壓力為FNFN，方向豎直向下，故FMg5mg，由牛頓第三定律知C正確3.(2016全國卷甲T16)小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點()AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的動能一定小于Q球的動能CP球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【答案】C4. (2016全國卷丙T20)如圖所示，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點P在最低點時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則()AaBaCNDN【答案】ACmgma，N，選項C正確，選項D錯誤5(2014全國卷T20)如圖.兩個質(zhì)盤均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l, b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下列說法正確的是()Ab一定比a先開始滑動B a、b所受的摩擦力始終相等C是b開始滑動的臨界角速度D當(dāng)時，a所受摩擦力的大小為kmg【答案】A C【解析】兩物塊共軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，b的轉(zhuǎn)動半徑是a的2倍，所以b物塊最先達(dá)到最大靜摩擦，最先滑動，A對的；兩物塊的向心力由靜摩擦力提供的，由于半徑不等，所以向心力不等，B錯誤的；當(dāng)b要滑動時kmg=m22l，所以C對的；同理a要滑動時，kmg=m2l，解得其臨界角速度，顯然實際角速度小于臨界角速度，a還沒達(dá)到最大靜摩擦力，D錯誤的。6. (2014全國卷T21)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為vc時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，則在該彎道處()A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低 B.車速只要低于vc，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動 C.車速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動D.當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，vc的值變小 【答案】AC7（2017江蘇卷，5）如圖所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過輕繩懸掛在小環(huán)上，小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上，物塊質(zhì)量為M，到小環(huán)的距離為L，其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運動，小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止，物塊向上擺動.整個過程中，物塊在夾子中沒有滑動。小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計，重力加速度為g。下列說法正確的是（A）物塊向右勻速運動時，繩中的張力等于2F（B）小環(huán)碰到釘子P時，繩中的張力大于2F（C）物塊上升的最大高度為（D）速度v不能超過 【答案】D（二）考綱解讀主題 內(nèi)容 要求 說明 圓周運動勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度 勻速圓周運動的向心力離心現(xiàn)象 本講共3個考點，一個二級考點，兩個一級考點，可見考試多從二級考點命制試題，選擇題相對不是特別難，但是比較多綜合題往往要結(jié)合功和能動量等知識命制（三）考點精講考向一圓周運動的分析1圓周運動中的運動學(xué)分析(1)對公式vr的理解當(dāng)r一定時，v與成正比；當(dāng)一定時，v與r成正比；當(dāng)v一定時，與r成反比(2)對a2rv的理解在v一定時，a與r成反比；在一定時，a與r成正比2圓周運動中的動力學(xué)分析(1)向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力(2)向心力的確定確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓心的位置分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力【例1】 (多選)(2016浙江理綜20)如圖6所示為賽車場的一個水平“梨形”賽道，兩個彎道分別為半徑R90 m的大圓弧和r40 m的小圓弧，直道與彎道相切大、小圓弧圓心O、O距離L100 m賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍，假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運動，在彎道上做勻速圓周運動，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機功率足夠大，重力加速度g10 m/s2，3.14)，則賽車()圖6A在繞過小圓弧彎道后加速B在大圓弧彎道上的速率為45 m/sC在直道上的加速度大小為5.63 m/s2D通過小圓弧彎道的時間為5.58 s關(guān)鍵詞：繞賽道一圈時間最短【答案】AB【解析】在彎道上做勻速圓周運動時，根據(jù)徑向靜摩擦力提供向心力得，kmgm，當(dāng)彎道半徑一定時，在彎道上的最大速率是一定的，且在大彎道上的最大速率大于小彎道上的最大速率，故要想時間最短，可在繞過小圓弧彎道后加速，選項A正確；在大圓弧彎道上的速率為vmR m/s45 m/s，選項B正確；直道的長度為x50 m，在小彎道上的最大速率為：vmr m/s30 m/s，在直道上的加速度大小為a m/s26.50 m/s2，選項C錯誤；由幾何關(guān)系可知，小圓弧軌道的長度為，通過小圓弧彎道的時間為t s2.80 s，選項D錯誤階梯練習(xí)1如圖7所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是()圖7AA的速度比B的大BA與B的向心加速度大小相等C懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小【答案】D2(多選)如圖8所示，兩個質(zhì)量不同的小球用長度不等的細(xì)線拴在同一點，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則它們的()圖8A周期相同B線速度的大小相等C角速度的大小相等D向心加速度的大小相等【答案】AC考向二水平面內(nèi)圓周運動的臨界問題【例2】如圖9所示，用一根長為l1 m的細(xì)線，一端系一質(zhì)量為m1 kg的小球(可視為質(zhì)點)，另一端固定在一光滑錐體頂端，錐面與豎直方向的夾角37，當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運動的角速度為時，細(xì)線的張力為FT.(g取10 m/s2，結(jié)果可用根式表示)求：(1)若要小球剛好離開錐面，則小球的角速度0至少為多大？(2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60，則小球的角速度為多大？關(guān)鍵詞小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運動；若要小球剛好離開錐面【答案】 (1) rad/s(2)2 rad/s水平面內(nèi)圓周運動臨界問題的分析技巧1在水平面內(nèi)做圓周運動的物體，當(dāng)角速度變化時，物體有遠(yuǎn)離或向著圓心運動的趨勢這時要根據(jù)物體的受力情況，判斷某個力是否存在以及這個力存在時方向朝哪(特別是一些接觸力，如靜摩擦力、繩的拉力等)2三種臨界情況(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力FN0.(2)相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達(dá)到最大值(3)繩子斷裂與松馳的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：FT0.階梯練習(xí)3(多選)如圖10所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下列說法正確的是()圖10Ab一定比a先開始滑動Ba、b所受的摩擦力始終相等C 是b開始滑動的臨界角速度D當(dāng) 時，a所受摩擦力的大小為kmg【答案】AC考向三豎直面內(nèi)的圓周運動1豎直面內(nèi)圓周運動兩類模型一是無支撐(如球與繩連接、沿內(nèi)軌道運動的過山車等)，稱為“繩(環(huán))約束模型”，二是有支撐(如球與桿連接、在彎管內(nèi)的運動等)，稱為“桿(管)約束模型”2豎直平面內(nèi)圓周運動的兩種模型特點及求解方法輕繩模型輕桿模型實例如球與繩連接、沿內(nèi)軌道運動的球等如球與桿連接、球在內(nèi)壁光滑的圓管內(nèi)運動等圖示最高點無支撐最高點有支撐最高點受力特征重力、彈力，彈力方向向下或等于零重力、彈力，彈力方向向下、等于零或向上受力示意圖力學(xué)特征mgFNmmgFNm臨界特征FN0，vmin豎直向上的FNmg，v0過最高點條件vv0速度和彈力關(guān)系討論分析能過最高點時，v，F(xiàn)Nmgm，繩、軌道對球產(chǎn)生彈力FN不能過最高點時，v，在到達(dá)最高點前小球已經(jīng)脫離了圓軌道做斜拋運動當(dāng)v0時，F(xiàn)Nmg，F(xiàn)N為支持力，沿半徑背離圓心當(dāng)0v時，F(xiàn)Nmgm，F(xiàn)N指向圓心并隨v的增大而增大 【例3】小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖11所示將兩球由靜止釋放在各自軌跡的最低點()圖11AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的動能一定小于Q球的動能CP球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度關(guān)鍵詞P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量；由靜止釋放；在各自軌跡的最低點【答案】C【例4】如圖12所示，一質(zhì)量為m0.5 kg的小球，用長為0.4 m的輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運動g取10 m/s2，求：圖12(1)小球要做完整的圓周運動，在最高點的速度至少為多大？(2)當(dāng)小球在最高點的速度為4 m/s時，輕繩拉力多大？(3)若輕繩能承受的最大張力為45 N，小球的速度不能超過多大？關(guān)鍵詞輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運動；小球要做完整的圓周運動；最大張力為45 N.【答案】(1)2 m/s(2)15 N(3)4 m/s【解析】(1)在最高點，對小球受力分析如圖甲，由牛頓第二定律得mgF1由于輕繩對小球只能提供指向圓心的拉力，即F1不可能取負(fù)值，亦即F10聯(lián)立得v，階梯練習(xí)4(多選)“水流星”是一種常見的雜技項目，該運動可以簡化為細(xì)繩一端系著小球在豎直平面內(nèi)的圓周運動模型，如圖13所示，已知繩長為l，重力加速度為g，則()圖13A小球運動到最低點Q時，處于失重狀態(tài)B小球初速度v0越大，則在P、Q兩點繩對小球的拉力差越大C當(dāng)v0時，小球一定能通過最高點PD當(dāng)v0時小球一定能通過最高點P，選項C正確；當(dāng)v0時，由mvmgh得小球能上升的高度hl，即小球不能越過與懸點等高的位置，故當(dāng)v0時，小球?qū)⒃谧畹忘c位置來回擺動，細(xì)繩始終處于繃緊狀態(tài)，選項D正確5如圖14所示，輕桿長3L，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B，光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過桿上距球A為L處的O點，外界給系統(tǒng)一定能量后，桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，球B運動到最高點時，桿對球B恰好無作用力忽略空氣阻力則球B在最高點時()圖14A球B的速度為零B球A的速度大小為C水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為1.5mgD水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為2.5mg【答案】C斜面上圓周運動的臨界問題在斜面上做圓周運動的物體，因所受的控制因素不同，如靜摩擦力控制、輕繩控制、輕桿控制，物體的受力情況和所遵循的規(guī)律也不相同下面列舉三類實例：1靜摩擦力控制下的圓周運動圖15【典例1】如圖15所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，盤面與水平面的夾角為30，g取10 m/s2.則的最大值是()A. rad/s B. rad/sC1.0 rad/s D0.5 rad/s【答案】C2輕繩控制下的圓周運動【典例2】如圖16所示，一塊足夠大的光滑平板放置在水平面上，能繞水平固定軸MN調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角板上一根長為l0.60 m的輕細(xì)繩，它的一端系住一質(zhì)量為m的小球P，另一端固定在板上的O點當(dāng)平板的傾角固定為時，先將輕繩平行于水平軸MN拉直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v03.0 m/s.若小球能保持在板面內(nèi)做圓周運動，傾角的值應(yīng)在什么范圍內(nèi)？(取重力加速度g10 m/s2) 圖16【答案】030【解析】小球在傾斜平板上運動時受到繩子拉力、平板彈力、重力在垂直平板方向上合力為0，重力在沿平板方向的分量為mgsin 小球在最高點時，由繩子的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力，有FTmgsin 研究小球從釋放到最高點的過程，根據(jù)動能定理有3輕桿控制下的圓周運動【典例3】如圖17所示，在傾角為30的光滑斜面上，有一根長為L0.8 m的輕桿，一端固定在O點，另一端系一質(zhì)量為m0.2 kg的小球，沿斜面做圓周運動，取g10 m/s2，若要小球能通過最高點A，則小球在最低點B的最小速度是()圖17A4 m/sB2 m/sC2 m/sD2 m/s【答案】A【解析】小球受輕桿控制，在A點的最小速度為零，由2mgLsin mv可得vB4 m/s，A正確（四）知識還原第3節(jié)圓周運動一、描述圓周運動的物理量1線速度：描述物體圓周運動快慢v.2角速度：描述物體轉(zhuǎn)動快慢.3周期和頻率：描述物體轉(zhuǎn)動快慢T，T.4向心加速度：描述線速度方向變化快慢的物理量anr2vr.二、向心力1作用效果：產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的方向，不改變速度的大小2大?。篎mm2rmmv42mf2r3方向：總是沿半徑方向指向圓心，時刻在改變，即向心力是一個變力4向心力可以由一個力提供，也可以由幾個力的合力提供，還可以由一個力的分力提供三、圓周運動、向心運動和離心運動1勻速圓周運動與非勻速圓周運動兩種運動具體比較見下表：項目勻速圓周運動非勻速圓周運動定義線速度的大小不變的圓周運動線速度的大小不斷變化的圓周運動運動特點F向、a向、v均大小不變，方向變化，不變F向、a向、v大小和方向均發(fā)生變化，發(fā)生變化向心力F向F合由F合沿半徑方向的分力提供2.離心運動(1)本質(zhì)：做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛出去的傾向(2)受力特點(如圖所示)當(dāng)Fmr2時，物體做勻速圓周運動；當(dāng)F0時，物體沿切線方向飛出；當(dāng)Fmr2時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，F(xiàn)為實際提供的向心力當(dāng)Fmr2時，物體逐漸向圓心靠近，做向心運動自我診斷1判斷正誤(1)勻速圓周運動是勻變速曲線運動()(2)物體做勻速圓周運動時，其角速度是不變的()(3)物體做勻速圓周運動時，其合外力是不變的()(4)勻速圓周運動的向心加速度與半徑成反比()(5)勻速圓周運動的向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因()(6)比較物體沿圓周運動的快慢看線速度，比較物體繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢，看周期或角速度()(7)做勻速圓周運動的物體，當(dāng)合外力突然減小時，物體將沿切線方向飛出()(8)摩托車轉(zhuǎn)彎時速度過大就會向外發(fā)生滑動，這是摩托車受沿轉(zhuǎn)彎半徑向外的離心力作用的緣故()2(多選)某質(zhì)點繞圓軌道做勻速圓周運動，下列說法中正確的是()A因為該質(zhì)點速度大小始終不變，所以它做的是勻速運動B該質(zhì)點速度大小不變，但方向時刻改變，是變速運動C該質(zhì)點速度大小不變，因而加速度為零，處于平衡狀態(tài)D該質(zhì)點做的是變速運動，具有加速度，故它所受合力不等于零【答案】選BD.【解析】勻速圓周運動的速度大小不變，但方向時刻改變，所以不是勻速運動，A錯誤，B正確；由于速度的方向改變，所以速度是變化的，一定存在加速度，不是處于平衡狀態(tài)，合力不等于零，C錯誤，D正確3(多選)一質(zhì)點做勻速圓周運動，其線速度大小為4 m/s，轉(zhuǎn)動周期為2 s，則()A角速度為0.5 rad/sB轉(zhuǎn)速為0.5 r/sC軌跡半徑為 m D加速度大小為4 m/s2【答案】選BCD4. 有一個驚險的雜技節(jié)目叫“飛車走壁”，雜技演員騎摩托車先在如圖所示的大型圓筒底部做速度較小，半徑較小的圓周運動，通過逐步加速，圓周運動的半徑逐步增大，最后能以較大的速度在豎直筒壁上做勻速圓周運動，這時使車和人整體做勻速圓周運動的向心力是()A圓筒壁對車的靜摩擦力B筒壁對車的彈力C摩托車本身的動力D重力和摩擦力的合力【答案】選B【解析】：.在豎直筒壁上的摩托車只受三個力作用，其中豎直方向上重力與摩擦力是一對平衡力，水平方向上筒壁對車的彈力提供了車和人整體做勻速圓周運動的向心力，B正確- 19 -