2022届高考物理一轮复习课后限时集训10圆周运动含解析新人教版

课后限时集训(十)

(时间：40分钟)

1.环球飞车是一场将毫无改装的摩托车文化进行演绎的特技表演。如图所示，在舞台中固定一个直径为6.5 m的球形铁笼，其中有一辆摩托车在与球心共面的水平圆面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )

A．摩托车受摩擦力、重力、弹力和向心力的作用

B．摩托车做圆周运动的向心力由弹力来提供

C．在此圆周运动中摩托车受到的弹力不变

D．摩托车受到水平圆面内与运动方向相同的摩擦力

B[摩托车受重力、摩擦力、弹力的作用，向心力是效果力，故A错误；竖直方向上，摩托力所受重力和摩擦力平衡，所以摩擦力方向竖直向上。弹力提供向心力，所以弹力方向改变，故B正确，C、D错误。]

2.(2020·全国卷Ⅰ)如图所示，一同学表演荡秋千，已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为( )

A．200 N B．400 N

C．600 N D．800 N

B [该同学身高相对于秋千的绳长可忽略不计，可以把该同学看成质点。当该同学荡到秋千支架的正下方时，由牛顿第二定律有2F －mg ＝mv 2L ，代入数据解得F ＝410 N ，选项B

正确。]

3.(多选)(2019·江苏高考)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m ，运动半径为R ，角速度大小为ω，重力加速度为g ，则座舱( )

A ．运动周期为2πR ω

B ．线速度的大小为ωR

C ．受摩天轮作用力的大小始终为mg

D ．所受合力的大小始终为m ω2R

BD [由T ＝2πω

，v ＝ωR 可知A 错误，B 正确；由座舱做匀速圆周运动，可知座舱所受的合力提供向心力，F ＝m ω2R ，方向始终指向摩天轮中心，则座舱在最低点时，其所受摩天轮的作用力为mg ＋m ω2R ，故C 错误，D 正确。]

4.游乐园里有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化后如图所示。已知飞椅用钢绳系着，钢绳上端的悬点固定在顶部水平转盘的圆周上。转盘绕穿过其中心的竖直轴匀速转动。稳定后，每根钢绳(含游客)与转轴在同一竖直平面内。图中P 、Q 两位游客悬于同一个圆周上，P 所在钢绳的长度大于Q 所在钢绳的长度，钢绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2。不计钢绳和飞椅的重力。下列判断正确的是( )

A ．P 、Q 两位游客的线速度大小相同

B ．无论两位游客的质量分别有多大，θ1一定大于θ2

C ．如果两位游客的质量相同，则有θ1等于θ2

D ．如果两位游客的质量相同，则Q 的向心力一定小于P 的向心力

BD [重力与拉力的合力为mg tan θ，由mg tan θ＝m ω2h tan θ解得：h P ＝h Q 。(h 为钢绳延长线与转轴交点，与游客水平面的高度)由h ＝r

tan θ

＋L cos θ(其中r 为圆盘半径)得，L 越小则θ越小，则θ1>θ2，与质量无关，则B 正确，C 错误。由R ＝r ＋L sin θ可得，R P >R Q ，角速度相同，则由v ＝r ω可知半径不同线速度不同，则v P >v Q ；由向心力公式可知Q 的向心力一定小于P 的向心力，则A 错误，D 正确。]

5.我国高铁技术发展迅猛，目前处于世界领先水平。已知某路段为一半径为5 600米的弯道，设计时速为216 km/h(此时车轮轮缘与轨道间无挤压)，已知我国的高铁轨距约为1 400 mm ，且角度较小时可近似认为tan θ＝sin θ，重力加速度g 取10 m/s 2，则此弯道内、外轨高度差应为( )

A ．8 cm

B ．9 cm

C ．10 cm

D ．11 cm

B [由题可知半径R ＝5 600 m ，时速为v ＝216 km/h ＝60 m/s ；根据牛顿第二定律得

mg tan θ＝m v 2R ，解得tan θ＝9140，由几何关系得tan θ＝sin θ＝h L

，而L ＝1 400 mm ，联立得h ＝90 mm ＝9 cm ，故B 正确，A 、C 、D 错误。]

6．(多选)如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它是由两个大小相等直径约为30 cm 的感应玻璃盘起电的，其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接如图乙所示，现玻璃盘以100 r/min 的转速旋转，已知主动轮的半径约为8 cm ，从动轮的半径约为2 cm ，

P 和Q 是玻璃盘边缘上的两点。若转动时皮带不打滑，下列说法正确的是(

)

甲 乙

A ．P 、Q 的线速度相同

B ．玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反

C ．P 点的线速度大小约为1.6 m/s

D ．摇把的转速约为400 r/min

BC [由于线速度的方向沿曲线的切线方向，由图可知，P 、Q 两点的线速度的方向一定不同，故A 错误；若主动轮做顺时针转动，通过皮带的摩擦力带动从动轮转动，所以从动轮逆时针转动，所以玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反，故B 正确；玻璃盘的直径是30 cm ，

转速是100 r/min ，所以P 点的线速度v ＝ωr ＝2n πr ＝2×10060×π×0.32

m/s ＝0.5π m/s ≈1.6 m/s ，故C 正确；从动轮边缘的线速度v c ＝ω·r c ＝2×10060×π×0.02 m/s ＝115

π m/s ，由于主动轮的边缘各点的线速度与从动轮边缘各点的线速度的大小相等，即v z ＝v c ，所以主动轮的转

速n z ＝ωz 2π＝v z

r z 2π＝1

15π2π×0.08

r/s ＝25 r/min ，故D 错误。] 7.如图所示，叠放在一起的两物块A 、B 质量相等，随水平圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )

A ．

B 做圆周运动所需向心力是A 做圆周运动所需向心力的2倍

B ．盘对B 的摩擦力是B 对A 的摩擦力的2倍