滬教版高中物理必修二第二章《研究圓周運動》單元測試試題(解析版)

滬教版高中物理必修二第二章《研究圓周運動》單元測試試題（解析版）/第二章《研究圓周運動》單元測試題一、單選題（每小題只有一個正確答案）1．關(guān)于勻速圓周運動，下列說法中正確的是（）A．做勻速圓周運動的物體處于平衡狀態(tài)B．做勻速圓周運動的物體所受的合外力是恒力C．做勻速圓周運動的物體的速度恒定D．做勻速圓周運動的物體的加速度大小恒定2．如圖所示，一半徑為R的光滑圓形細(xì)管，固定于豎直平面內(nèi)，A、B分別為圓管的最低點和最高點，質(zhì)量為m的小球在管內(nèi)繞O點在豎直平面內(nèi)作圓周運動，則有關(guān)下列說法正確的是：（）A．小球在A點處對管壁壓力可能小于重力B．小球在B點處對管壁壓力一定大于重力C．小球在B點處對管壁可能沒有壓D．小球在B點處對管壁壓力的方向可能豎直向下3．下列預(yù)防措施中，與離心現(xiàn)象無關(guān)的是（）A．砂輪的外側(cè)加防護罩B．廂式電梯張貼超載標(biāo)識C．火車拐彎處設(shè)置限速標(biāo)志D．投擲鏈球的區(qū)域加防護網(wǎng)4．質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)側(cè)運動，經(jīng)過最高點而不脫離軌道的最小速度為v，當(dāng)小球以2v的速度經(jīng)過最高點時，對軌道的壓力為（）A．0B．mgC．3mgD．4mg5．質(zhì)量為M的球用長l的懸繩固定于O點，在O點正下方，l/2處有一顆釘子，把懸繩拉直與豎直方向成一定角度，由靜止釋放小球，如圖所示，當(dāng)懸線碰到釘子時，下列說法正確的是()A．小球的速度突然減小B．小球的向心加速度突然變小C．小球的角速度突然增大D．懸線的張力突然減小6．冰面對溜冰運動員的最大靜摩擦力為運動員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運動員，其安全速度的最大值是（）A．kgRB．kgRC．gRkD7．一輛載重車在丘陵地帶行駛，地形如圖所示，輪胎已經(jīng)很舊，為防止爆胎，車在經(jīng)過何處時應(yīng)減速行駛：（）A．A處B．B處C．C處D．D處8．用長為L的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，則下列說法正確的是()A．小球過最高點時，繩子張力可能為0B．小球過最高點時的最小速度是0C．小球做圓周運動過最高點的最小速度是gLD．小球過最低點時，受到重力、繩的拉力、和向心力9．甲、乙兩名溜冰運動員，，面對面拉著彈簧秤做圓周運動的溜冰表演，如圖所示，兩人相距0.9m，彈簧秤的示數(shù)為48N，下落判斷中正確的是（）A．兩人的線速度相同，約為40m/sB．兩人的角速度相同，約為2rad/sC．兩人的運動半徑相同，都是0.45mD．兩人的運動半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6m10．鐵路在轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌的原因是（）A減少輪緣對外軌的擠壓B減少輪緣對內(nèi)軌的擠壓C火車按規(guī)定的速度轉(zhuǎn)彎，外軌不受輪緣的擠壓D火車無論以多大的速度轉(zhuǎn)彎，內(nèi)外軌都不受輪緣的擠壓11．如右圖所示，由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面上P、Q兩物體均繞地球自轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運動，對于P、Q兩物體的運動，下列說法正確的是()A．P、Q兩點的角速度大小相等B．P、Q兩點的線速度大小相等C．P點的線速度比Q點的線速度大D．P、Q兩物體均受重力和支持力兩個力作用12．如圖，在豎直平面內(nèi)，直徑為R的光滑半圓軌道和半徑為R的光滑四分之一圓軌道水平相切于O點．O點在水平地面上?？梢暈橘|(zhì)點的小球從O點以某一初速度進入半圓，剛好能通過半圓的最高點A，從A點飛出后落在四分之一圓軌道上的B點，不計空氣阻力，g=l0m／s2。則B點與O點的豎直高度差為（）A．B．C．D．二、多選題（每小題至少有兩個正確答案）13．來自中國鐵路總公司的消息，“復(fù)興號”列車日前已經(jīng)成功完成時速350公里的相關(guān)測試和科學(xué)評估，9月21日起在京滬高鐵運行?；疖囖D(zhuǎn)彎時，要求輪緣與內(nèi)、外軌間都無擠壓。要滿足火車轉(zhuǎn)彎時的速度盡可能大些，下列說法正確的是（）A．內(nèi)、外軌間的離度差應(yīng)大些B．內(nèi)、外軌間的離度差應(yīng)小些C．彎道半徑應(yīng)大些D．彎道半徑應(yīng)小些14．如下圖所示為兩級皮帶傳動裝置，轉(zhuǎn)動時皮帶均不打滑，中間兩個輪子是固定在一起的，輪1的半徑和輪2的半徑相同，輪3的半徑和輪4的半徑相同，且為輪1和輪2半徑的一半，則輪1邊緣的a點和輪4邊緣的c點相比（）A．線速度之比為1∶2B．角速度之比為1∶4C．向心加速度之比為1∶8D．周期之比為4∶115．如圖所示，質(zhì)量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質(zhì)木桿上的A點和C點。當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當(dāng)小球運動到圖示位置時，繩b被燒斷的同時輕桿停止轉(zhuǎn)動，若繩a、b的長分別為la、lb，且la>ω22glbA．繩b被燒斷前，繩a的拉力等于mg，繩b的拉力等于mω2lbB．繩b被燒斷瞬間，繩a的拉力突然增大C．繩b被燒斷后，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做完整圓周運動D．繩b被燒斷后，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運動16．如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個物塊（可視為質(zhì)點）在水平圓盤上沿直徑方向放置，與轉(zhuǎn)盤的動摩擦因數(shù)均為（可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）。A離軸的距離為R，B離軸的距離為2R，兩物塊用一根細(xì)繩連在一起。A、B隨圓盤以角速度一起做勻速圓周運動，且與圓盤保持相對靜止，下列說法正確的是（A．A所受的合外力與B所受的合外力大小相等B．B所受摩擦力方向指向圓心C．若ω<D．若ω>μgR，A三、實驗題17．在"用圓錐擺驗證向心力的表達式"實驗中，如圖甲所示，懸點剛好與一個豎直的刻度尺零刻度線對齊。將畫著幾個同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時正好位于圓心。用于帶動鋼球，設(shè)法使它剛好沿紙上某個半徑為r的圓周運動，鋼球的質(zhì)量為m.重力加速度為g。(1)用秒表記錄運動n圈的總時間為t，那么小球做圓周運動中需要的向心力表達式為_____(2)通過刻度尺測得小球軌道平面距懸點的高度為h，那么小球做圓周運動中外力提供的向心力表達式F=_____________(用題中所給物理量的字母表示上面各問的結(jié)果)18．(6分)如圖甲，一個圓盤可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動。圓盤加速轉(zhuǎn)動時，紙帶隨圓盤運動通過打點計時器打上一系列點。用20分度的游標(biāo)卡尺測得圓盤的直徑如圖乙所示，用此裝置打出的一條紙帶如圖丙所示(打點計時器所接交流電的頻率為50Hz，A、B、C、D…為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出)。(1)根據(jù)圖乙讀出圓盤的直徑為_____cm；(2)根據(jù)圖丙計算，打D點時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為______rad/s；(3)由圖丙可知，紙帶運動的加速度大小為______m/s2。19．圖示為驗證向心力跟質(zhì)量、半徑、角速度關(guān)系式的實驗裝置，金屬塊放置在轉(zhuǎn)臺上，電動機帶動轉(zhuǎn)臺做圓周運動，改變電動機的電壓，可以改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，光電計時器可以記錄轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)一圈的時間，金屬塊被約束在轉(zhuǎn)臺的凹槽中，只能沿半徑方向移動，且跟轉(zhuǎn)臺之間的摩擦力很小可以忽略。(1)某同學(xué)為了探究向心力跟角速度的關(guān)系，需要控制_____________和______________兩個變量保持不變，改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)每個轉(zhuǎn)速由_____________讀出金屬塊受到的拉力，由光電計時器讀出轉(zhuǎn)動的周期T，計算出轉(zhuǎn)動的角速度ω=______________。(2)上述實驗中，該同學(xué)多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄一組力與對應(yīng)周期數(shù)據(jù)，他用圖像法來處理數(shù)據(jù)，結(jié)果畫出了如下圖所示的圖象，圖線是一條過原點的直線，請你分析他的圖象橫坐標(biāo)x表示的物理量是______________，國際單位是_______________。(3)為了驗證向心力跟半徑、質(zhì)量的關(guān)系，還需要用到的實驗器材有______________和_______________。四、解答題20．自行車運動是治療帕金森病有效、廉價的方法，對提高患者總體健康狀況、改善平衡能力和協(xié)調(diào)能力，緩解焦慮和抑郁等都有重要作用。圖示是某自行車的部分傳動裝置，其大齒輪、小齒輪、后輪的半徑分別為2R、R、3R，A、B、C分別是三個輪子邊緣上的點．當(dāng)三個輪子在大齒輪的帶動下一起轉(zhuǎn)動時,求(1)A.B.C三點的線速度之比(2)A.B.C三點的角速度之比參考答案1．D【解析】試題分析：做勻速圓周運動的物體速度方向不斷改變，即物體做變加速曲線運動，所以不是處于平衡狀態(tài)，選項A錯誤；做勻速圓周運動的物體所受的合外力大小不變，方向不斷改變，所以是變力，選項B錯誤；做勻速圓周運動的物體的速度大小不變，方向隨時改變，故速度不是恒定的，選項C錯誤；做勻速圓周運動的物體的加速度大小恒定，方向改變，選項D正確；故選D．考點：勻速圓周運動的特點2．CD【解析】3．B【解析】砂輪的外側(cè)加防護罩，是防止摩擦產(chǎn)生的碎屑做離心運動，對人有傷害，故A錯誤；廂式電梯張貼超載標(biāo)識是為了防止超載，保護乘客和電梯的安全，和離心現(xiàn)象無關(guān)，故B正確；火車拐彎處設(shè)置限速標(biāo)志，為了防止由于離心現(xiàn)象而出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象，故C錯誤；投擲鏈球的區(qū)域加防護網(wǎng)，為了防止由于離心現(xiàn)象而對其他人有傷害，故D錯誤；故選B.4．C【解析】【詳解】在最高點，小球經(jīng)過軌道內(nèi)側(cè)最高點而不脫離軌道時，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=mv2R；使小球以2v的速率通過軌道最高點內(nèi)側(cè)時，則有：mg+N=m(2v)2R；由兩式解得，N=3mg；【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道向心力的來源，知道通過最高點的臨界條件是重力等于向心力；通過牛頓第二定律列方程進行求解．5．C【解析】當(dāng)懸線碰到釘子時，小球的速度不發(fā)生變化，A錯誤；根據(jù)，半徑減小，則加速度變大，B錯誤；由，半徑變小，角速度變大，C正確；由，速度不變，半徑變小，張力變大，D正確。6．B【解析】【詳解】由題意可知，最大靜摩擦力為重力的k倍，所以最大靜摩擦力等于kmg，設(shè)運動員的最大的速度為v，則：kmg=mv2R，解得：安全速度的最大值v=【點睛】運動員在水平面上做圓周運動的向心力是由運動員受到的冰給運動員的靜摩擦力提供的，能夠提供的最大的向心力就是最大靜摩擦力，此時的速度就是最大的速度．7．C【解析】在A處，重力和支持力相等；在B、D處，根據(jù)牛頓第二定律得：mg-N=m，解得：N=mg-m＜mg，知支持力小于重力；在C處，根據(jù)牛頓第二定律得：N?mg＝m，解得：N=mg+m＞mg，可知在C處支持力最大，輪胎受到的壓力最大，所以在C處應(yīng)該減速行駛比較安全．故答案為C．點睛：本題關(guān)鍵運用超重和失重的觀點分析卡車經(jīng)過圓弧的最高點和最低點處地面的作用力與重力的關(guān)系．當(dāng)物體的加速度方向向下時，物體處于失重狀態(tài)，當(dāng)加速度方向向上時，處于超重狀態(tài)．8．AC【解析】繩子張力為零的時候由重力提供向心力mg=mv2L,v=gL9．D【解析】彈簧秤對甲、乙兩名運動員的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：，由于甲、乙兩名運動員面對面拉著彈簧秤做圓周運動的溜冰表演，所以，則，，由于，知兩人的線速度不等，根據(jù)，解得：，故D正確，ABC錯誤。點睛：解決本題的關(guān)鍵知道甲乙兩人角速度相等，靠彈簧的彈力提供向心力。10．AC【解析】在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌可以當(dāng)火車速度轉(zhuǎn)彎時，減小對外軌的擠壓，當(dāng)火車按照規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時，向心力可以有重力和支持力充當(dāng)，對軌道無擠壓作用，所以選AC。11．A【解析】【分析】P、O兩點共軸，角速度相同，然后根據(jù)v=rω【詳解】A、因為P、Q兩點共軸，所以角速度相同，由公式v=ωr得，Q的半徑較大，則Q處物體的線速度大，故A正確，BC錯誤；

D、P、O兩物體均受萬有引力和支持力兩個力作用，重力只是物體所受萬有引力的一個分力，故【點睛】解決本題的關(guān)鍵理解共軸轉(zhuǎn)動的物體角速度相同及熟練掌握圓周運動的運動學(xué)公式。12．A【解析】小球剛好能通過半圓的最高點A，對小球在A點受力分析，由牛頓第二定律可得：，解得：小球從A到B做平拋運動，水平方向：，豎直方向，且，聯(lián)立解得：或(舍去)則B點與O點的豎直高度差為，故A項正確。13．AC【解析】試題分析：對火車受力分析，要求輪緣與內(nèi)、外軌間都無擠壓。則重力和支持力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律即可判斷出速度增大要改變的條件火車轉(zhuǎn)彎受，對內(nèi)外軌道無壓力，故有，解得，要使速度增大，內(nèi)外軌道高度差大一些，彎道半徑大一些，AC正確．14．ABCD【解析】A、皮帶上各點的線速度相等，所以a與輪3邊緣的線速度是相等的，c與輪2邊緣的線速度是相等的，輪2與輪3屬于同軸轉(zhuǎn)動，角速度是相等的；由，結(jié)合圖知：,其中為輪2和輪3邊緣的線速度，則，故A正確；BD、設(shè)輪4的半徑為r，則輪1的半徑是2r，，由可得周期之比為，故BD正確；C、根據(jù)向心加速度與線速度、角速度的關(guān)系：可得：，故C正確；故選ABCD?！军c睛】皮帶傳動的特點是皮帶和輪子接觸點的線速度的大小相等，同軸傳動的特點是角速度相同，然后結(jié)合公式和列式分析。15．AB【解析】【詳解】繩b燒斷前，繩a的拉力等于mg，繩b的拉力等于mω2lb．故A正確。繩b被燒斷前，小球在豎直方向沒有位移，加速度為零，a繩中拉力等于重力，在繩b被燒斷瞬間，a繩中拉力與重力的合力提供小球的向心力，而向心力豎直向上，繩a的拉力將大于重力，即拉力突然增大。故B正確。繩b被燒斷后，小球?qū)⒃诖怪庇谄矫鍭BC的豎直平面內(nèi)做圓周運動；若能做完整的圓周運動，則滿足mg=mv2la；12mv12-mg?2la=1【點睛】本題中要注意物體做圓周運動時，外界必須提供向心力．C、D兩項使根據(jù)機械能守恒與向心力知識求解小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動或圓周運動角速度的范圍．16．BCD【解析】A、A和B兩個物體做勻速圓周運動的向心力都是靠繩子的拉力和靜摩擦力提供，由Fn=mω2r可知角速度相等，而rB=2rA，則FnB=4FnA，故A錯誤。B、B所需向心力大，繩子拉力相等，所以當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，B的靜摩擦力方向指向圓心，A的最大靜摩擦力方向指向圓外，故B正確。C、在B達到最大靜摩擦力之前，細(xì)線中沒有彈力，則2mω2?2R<μ·2mg，解得：ω<μg2R，故C正確。D、當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，B的靜摩擦力方向指向圓心，A【點睛】解決本題的關(guān)鍵是找出向心力的來源，知道AB兩物體是由摩擦力和繩子的拉力提供向心力.17．mr4π【解析】（1）根據(jù)向心力公式：Fn=mv2r，而v=2πrT，T=tn

得：

（2）如圖由幾何關(guān)系可得：Fn=mgtanθ=mgrh；18．(1)6.000（2）13（3）0.60【解析】試題分析：（1）游標(biāo)卡尺主尺的讀數(shù)為6