2018-2019學年高中物理第2章勻速圓周運動章末檢測試卷教科版必修2

1、第 2 章勻速圓周運動章末檢測試卷（第（時間：90 分鐘滿分：100 分）一、選擇題（本題共 12 小題，每小題 4 分，共 48 分.18 題為單項選擇題，912 題為多項 選擇題全部選對的得 4 分，選對但不全的得 2 分，錯選和不選的得 0 分）1.如圖 1 所示，甲、乙兩車在水平地面上勻速過圓弧形彎道（從 1 位置至 2 位置），已知兩車速率相等，下列說法正確的是（）I?-1存存2眉貳眉貳t to 3r r?圖 1A. 甲乙兩車過彎道的時間可能相同B. 甲乙兩車角速度可能相同C. 甲乙兩車向心加速度大小可能相同D. 甲乙兩車向心力大小可能相同答案 D2.如圖 2 所示為某中國運動員在短

2、道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間.假定此時她正沿圓弧3形彎道勻速率滑行，則她（）A. 所受的合力為零，做勻速運動B. 所受的合力恒定，做勻加速運動C. 所受的合力恒定，做變加速運動D. 所受的合力變化，做變加速運動答案 D解析 運動員做勻速圓周運動，由于合力時刻指向圓心， 其方向變化，所以是變加速運動，D正確.【考點】對勻速圓周運動的理解【題點】對勻速圓周運動的理解3.如圖 3 所示，質量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑到最低點時的速度為v,若物塊滑到最低點時受到的摩擦力是f,則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為（）4.質量為m的飛機以恒定速率v在空中水平盤旋，如圖 4 所示，其做勻速圓周運動

3、的半徑為R,重力加速度為g,則此時空氣對飛機的作用力大小為（）fA.-mgC.mg- mR答案 BB.2mg+mRmR解析物塊滑到最低點時受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個力作用，根據(jù)牛頓第二定律得2vN mg=mR，又f=卩N,聯(lián)立解得選項 B正確.圖 24答案飛機在空中水平盤旋時在水平面內做勻速圓周運動，受到重力和空氣的作用力兩個力2的作用，其合力提供向心力F=nR.飛機受力情況如圖所示，根據(jù)勾股定理得：F，=p(mgj+F2=m、/g2+ 春5.如圖 5 所示，兩個相同材料制成的靠摩擦傳動的輪A和輪B水平放置（兩輪不打滑），兩輪半徑rA= 2rB,當主動輪A勻速轉動時，在A輪

4、邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止，若將小木2VA.mRC. m-42Vg+R2B. mgD.m-R4解析答案解析當主動輪勻速轉動時,D. rBA、B兩輪邊緣上的線速度大小相等，由 3_v3ArArB13B=_v=rA= 2.rB圖 4塊放在B輪上，欲使木塊相對( )5因A、B材料相同，故木塊與A B間的動摩擦因數(shù)相同，由于小木塊恰能在A邊緣上相對靜6止，則由靜摩擦力提供的向心力達到最大值fm,得fm=RIOAIA設木塊放在B輪上恰能相對靜止時距B輪轉軸的最大距離為r,則向心力由最大靜摩擦力提 供，故fm=noB2roA212rArB由式得r= （）rA=（RA= , C 正確.oB24 2【考點

5、】水平面內的勻速圓周運動分析【題點】水平面內的勻速圓周運動分析6.如圖 6 所示， 兩段長均為L的輕質線共同系住一個質量為m的小球，另一端分別固定在等高的A B兩點，A、B兩點間距也為L.今使小球在豎直平面內做圓周運動，當小球到達最高點時速率為V，兩段線中張力恰好均為零，若小球到達最高點時速率為2v，則此時每段線中張力大小為（）A. 4mgB . 2mgC . 3mgD. 3mg答案 D2解析 當小球到達最高點的速率為v時，有mg= nV-.當小球到達最高點的速率為2v時，應2有F+mg= 4mg所以F= 3mg此時兩段線對球的作用力如圖所示，解得T=3mg選項 D 正確，A B、C 錯誤.7

6、.如圖 7 所示，水平圓盤可繞過圓心的豎直軸轉動，兩個小物體圓心的光滑小孔的細線，M與盤間的最大靜摩擦力為fm，物體M隨圓盤一起以角速度 o 勻速M和m之間連一根跨過位于7轉動，下述的 o取值范圍已保證物體M相對圓盤無滑動，則下列說法正確的是（）A.無論 3取何值，M所受靜摩擦力都指向圓心B.3取不同值時，M所受靜摩擦力有可能指向圓心，也有可能背向圓心C. 3 取值越大，細線拉力越小D. 3 取值越大，細線拉力越大答案 B解析M在豎直方向上受到重力和支持力，二力平衡，在水平方向受到繩子的拉力，也可能受到靜摩擦力.設M所受靜摩擦力方向指向圓心，根據(jù)牛頓第二定律得：T+f=M32r.又T=mg則得

7、：f=M32rmg若M32rmg f0,靜摩擦力方向指向圓心；若M32rmg f0, 靜摩擦力方向背向圓心，故 A 錯誤，B 正確；對于m根據(jù)平衡條件得：T=mg說明細線的 拉力保持不變，故 CD 錯誤.8.如圖 8 所示，一根細線下端拴一個金屬小球P,細線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小 孔的水平桌面上.小球在某一水平面內做勻速圓周運動（圓錐擺）.現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動（圖上未畫出，細線長度不變），兩次金屬塊Q都保持在桌面上 靜止.則后一種情況與原來相比較，下面的判斷中正確的是（）A.Q受到桌面的靜摩擦力變大B.Q受到桌面的支持力變大C. 小球 P 運動的角速度變

8、小D. 小球 P 運動的周期變大答案 A解析 金屬塊Q保持在桌面上靜止，對金屬塊和小球研究，豎直方向上沒有加速度，根據(jù)平衡條件得知，Q受到桌面的支持力等于兩個物體的總重力，保持不變，故B 錯誤.8設細線與豎直方向的夾角為 0，細線的拉力大小為T,細線的長度為L.P球做勻速圓周運動時，由重力和細線的拉力的合力提供向心力，如圖，則有T=mg, mgan 0 =mo2Lsin 0 ,COS 0/ q2 n/Leos0得角速度 o=，周期T= 2 n:：-，現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水Leos 0ojg平面上做勻速圓周運動時，0 增大，COS 0減小，則得到細線拉力T增大，角速度增大，周期T減小對Q,

9、由平衡條件知，f=Tsin 0 =mgan 0，知Q受到桌面的靜摩擦力變大， 故 A 正確，C D錯誤.9.m為在水平傳送帶上被傳送的小物體（可視為質點），A為終端皮帶輪，如圖 9 所示，已知皮帶輪半徑為r,傳送帶與皮帶輪間不會打滑，當m可被水平拋出時（）A.皮帶的最小速度為grD. A 輪每秒的轉數(shù)最少是 2】gr答案 AC2mvt解析 物體恰好被水平拋出時，在皮帶輪最高點滿足mg=，即速度最小為gr，選項 A 正確；又因為v= 2 nrn，可得n=，選項 C 正確.【考點】向心力公式的簡單應用【題點】豎直面內圓周運動的動力學問題B.皮帶的最小速度為C. A 輪每秒的轉數(shù)最少是910.有一種

10、雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側壁高速行駛，做勻速圓周運動.如圖 10 所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h,下列說法中正確的是（）B.h越高，摩托車做圓周運動的線速度將越大C. h 越高，摩托車做圓周運動的周期將越大D. h 越高，摩托車做圓周運動的向心力將越大答案 BC解析 摩托車受力分析如圖所示.mg由于 N=cos 0所以摩托車受到側壁的支持力與高度無關，保持不變，摩托車對側壁的壓力也不變，A 錯誤;V4n2、亠、亠、由F=mgan 0 =mr=mw2r=知h變化時，向心力F不變，但高度升高，r變大，所以線速度變大，角速度變小，周期變大

11、，選項B、C 正確，D 錯誤.【考點】圓錐擺類模型【題點】類圓錐擺的動力學問題分析11.如圖 11所示，疊放在水平轉臺上的物體A B及物體C能隨轉臺一起以角速度 w勻速轉 動，A B C的質量分別為 3m2m m,A與B B和C與轉臺間的動摩擦因數(shù)都為 卩，A和B C離轉臺中心的距離分別為r、1.5r.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，下列說法正確的是（）ITII10圖 11A.B對A的摩擦力一定為 3 卩mg11B.B對A的摩擦力一定為 3mto2r答案 BD解析B對A的靜摩擦力提供向心力，有f= 3mo2r, A 錯，B 對；C剛好發(fā)生滑動時,C 錯，D 對.12如圖 12 甲

12、所示，一長為R的輕繩，一端系在過0點的水平轉軸上，另一端固定一質量未知的小球，整個裝置繞0點在豎直面內轉動，小球通過最高點時，繩對小球的拉力度平方V2的關系如圖乙所示，圖線與縱軸的交點坐標為a,下列判斷正確的是（）圖 12A.利用該裝置可以得出重力加速度，且答案 CDVFR解析 小球在最高點，根據(jù)牛頓第二定律得m葉F=mR,解得v2= +gR由題圖乙知，縱aFR軸截距a=gR解得重力加速度g=,故 A 錯誤.由v2= +gR知,竽，A 剛好發(fā)生滑動時，3卩mg=3 血 A , 32=2起剛好發(fā)生滑動時，5 卩mg=5mo3r,w3=；g,故轉臺的角速度一定滿足J2卩g八3r，F(xiàn)與其速B.繩長不

13、變,用質量較大的球做實驗, 得到的圖線斜率更大C.繩長不變,用質量較小的球做實驗, 得到的圖線斜率更大D.繩長不變,用質量較小的球做實驗, 圖線與縱軸的交點坐標不變R圖線的斜率k=m繩長不變，用質量較大的球做實驗，得到的圖線的斜率更小，故B 錯誤.用質量較小的球做實驗，得到的圖線斜率更大，故 C 正確由2FRv=石+gR知，縱軸載距為gR繩長不變，則圖C.轉臺的角速度一定滿足oD.轉臺的角速度一定滿足o=mo1 1.5r, o1=甲12Rm線與縱軸交點坐標不變，故 D 正確.、實驗題（本題共 2 小題，共 12 分）13.（6 分）航天器繞地球做勻速圓周運動時處于完全失重狀態(tài)，物體對支持面幾乎

14、沒有壓力，所以在這種環(huán)境中已經(jīng)無法用天平稱量物體的質量.假設某同學在這種環(huán)境中設計了如圖13所示的裝置（圖中0為光滑小孔）來間接測量物體的質量：給待測物體一個初速度，使它在水 平桌面上做勻速圓周運動設航天器中具有基本測量工具.（1）實驗時需要測量的物理量是 _ 待測物體質量的表達式為mi=_.2答案（1）彈簧測力計示數(shù)F、圓周運動的半徑R圓周運動的周期T（2）7FTR4 nR解析 需測量物體做圓周運動的周期T、圓周運動的半徑R以及彈簧測力計的示數(shù)F,則有F4n2. . FT2=廠R,所以待測物體質量的表達式為n=4n2R.【考點】對向心力的理解【題點】向心力實驗探究14. （6 分）如圖 14

15、 所示是探究向心力的大小F與質量m角速度 3和半徑r之間的關系的實 驗裝置圖，轉動手柄 1,可使變速輪塔 2 和 3 以及長槽 4 和短槽 5 隨之勻速轉動皮帶分別 套在輪塔 2 和 3 上的不同圓盤上，可使兩個槽內的小球A、B分別以不同的角速度做勻速圓周 運動.小球做圓周運動的向心力由橫臂6 的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過橫臂 6 的杠桿作用使彈簧測力筒 7 下降，從而露出標尺 8,標尺 8 露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值那么:圖 14（1）現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內， 為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，下列13說法中正確的是_A. 在小球運

16、動半徑相等的情況下，用質量相同的小球做實驗B. 在小球運動半徑相等的情況下，用質量不同的小球做實驗C. 在小球運動半徑不等的情況下，用質量不同的小球做實驗D. 在小球運動半徑不等的情況下，用質量相同的小球做實驗(2)在該實驗中應用了 _(選填“理想實驗法”“控制變量法”或“等效替代法”)來探究向心力的大小與質量m角速度 3 和半徑r之間的關系.當用兩個質量相等的小球做實驗，且左邊的小球的軌道半徑為右邊小球軌道半徑的2 倍時，轉動時發(fā)現(xiàn)右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)為左邊的2 倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為 _.答案 (1)A(2)控制變量法 (3)1 ：22解析(1)根據(jù)F

17、=mrw知，要研究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制小球的 質量和小球運動的半徑不變，故A 正確，B C、D 錯誤.(2)由前面分析可知該實驗采用的是控制變量法.由F=mr32得3左F左r右13右.F右r左2三、計算題(本題共 4 小題，共 40 分)15. (8 分)如圖 15 所示是馬戲團中上演飛車節(jié)目，在豎直平面內有半徑為R的圓軌道.表演者騎著摩托車在圓軌道內做圓周運動.已知人和摩托車的總質量為m人以w=J2gR的速度過軌道最高點B,并以V2=.3v1的速度過最低點A求在A、B兩點摩托車對軌道的壓力大小 相差多少？圖 15答案 6mg2V1解析 在B點，F(xiàn)B+mg= mq，解得F

18、B=mg根據(jù)牛頓第三定律，摩托車對軌道的壓力大小14FB=FB=mg152在A點,FAmg= mR解得FA=7mg根據(jù)牛頓第三定律，摩托車對軌道的壓力大小FA=FA=7mg所以在A B兩點車對軌道的壓力大小相差FA FB=6mg【考點】向心力公式的簡單應用【題點】豎直面內圓周運動的動力學問題16.(10 分)如圖 16 所示， 小球在外力作用下，由靜止開始從A點出發(fā)做勻加速直線運動，到B點時撤去外力.然后，小球沖上豎直平面內半徑為R的光滑半圓軌道BC恰能維持在圓環(huán)上做圓周運動通過最高點C,到達最高點C后水平拋出，最后落回到原來的出發(fā)點A處試求：(1)小球運動到C點時的速度大小;B之間的距離.【

19、考點】豎直面內的圓周運動分析【題點】豎直面內的“繩”模型17.(10 分)如圖 17 所示，AB為豎直轉軸，細繩AC和BC的結點能承受的最大拉力均為 2mg當AC和BC均拉直時，/ABC=90, /ACB=53,ABC能繞豎 直答案gR(2)2R(1)小球恰能通過最高點C說明此時半圓環(huán)對球無作用力,2rv則mg= mR解析設此時v.所以v=gR小球離開C點后做平拋運動，設從C點落到A點用時t，則2R=*gt2又因A B之間的距離s=vt所以s=gR-C系一質量為m的小球，兩繩7= 2R16軸AB勻速轉動，因而小球在水平面內做勻速圓周運動. (sin 53= 0.8 , cos 53= 0.6 ,2g= 9.8 m/s )17(1)當小球的線速度增大