《第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng)》試卷及答案-高中物理必修2-魯科版-2024-2025學(xué)年

《第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)》試卷(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度的方向：A.始終沿著圓周切線(xiàn)方向B.始終沿著圓心方向C.始終沿著圓周半徑方向D.始終沿著圓周的法線(xiàn)方向2、一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心加速度的大小由以下哪個(gè)公式計(jì)算？A.a=v2/rB.a=F/mC.a=m/vD.a=mv/t3、一物體以10m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為5m，則該物體運(yùn)動(dòng)的向心加速度為（）A.2m/s2B.5m/s2C.10m/s2D.50m/s24、一物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為0.5m，角速度為2rad/s，則該物體運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為（）A.1m/sB.0.5m/sC.2m/sD.4m/s5、一個(gè)物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度為ω，半徑為R。下列關(guān)于該物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，正確的是（）A.物體的線(xiàn)速度v與角速度ω成正比，與半徑R成反比。B.物體的向心加速度a與角速度ω成反比，與半徑R成正比。C.物體的角速度ω與周期T成反比，與半徑R成正比。D.物體的線(xiàn)速度v與周期T成正比，與半徑R成正比。6、一物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于該物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.物體的線(xiàn)速度大小保持不變。B.物體的向心加速度大小保持不變。C.物體的角速度大小保持不變。D.物體的速度方向不斷變化。7、一個(gè)物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是：A.物體的加速度方向始終指向圓心，且大小不變B.物體的線(xiàn)速度方向始終與加速度方向相同C.物體的角速度大小不變，但方向隨時(shí)間變化D.物體的向心力大小不變，但方向隨時(shí)間變化二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是：A.物體的速度大小不變，方向不斷改變B.物體的加速度大小不變，方向指向圓心C.物體的線(xiàn)速度大小不變，但角速度不斷變化D.物體的向心力大小不變，方向指向圓心2、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和周期，以下說(shuō)法正確的是：A.角速度是描述物體在單位時(shí)間內(nèi)繞圓周轉(zhuǎn)過(guò)的角度B.周期是描述物體完成一次圓周運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間C.角速度越大，周期越小D.周期越大，角速度越小3、一個(gè)物體以恒定的速度在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于該物體的說(shuō)法中，正確的是：A.物體的線(xiàn)速度大小不變，但方向時(shí)刻改變B.物體的角速度保持不變C.物體的向心加速度大小不變，但方向始終指向圓心D.物體的動(dòng)能保持不變?nèi)?、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為10cm，角速度為2πrad/s。求：（1）物體的線(xiàn)速度；（2）物體在1秒內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)；（3）物體在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。第二題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為R，速度為v，角速度為ω，周期為T(mén)。已知角速度ω=2v/R，求：（1）該勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）若物體的質(zhì)量為m，求物體所受向心力的大小。第三題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為5米，角速度為2rad/s。求：（1）物體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）物體在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)s。第四題：一物體以10m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為5m。求：（1）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（用弧度表示）；（2）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（用度數(shù)表示）；（3）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所走過(guò)的弧長(zhǎng)。第五題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其線(xiàn)速度為5m/s，圓周半徑為0.4m。求：（1）物體運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）物體運(yùn)動(dòng)的角速度ω；（3）物體運(yùn)動(dòng)的向心加速度an。《第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度的方向：A.始終沿著圓周切線(xiàn)方向B.始終沿著圓心方向C.始終沿著圓周半徑方向D.始終沿著圓周的法線(xiàn)方向答案：A解析：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體的速度方向始終沿著圓周切線(xiàn)方向，這是因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)的速度是切線(xiàn)方向上的速度，物體在任意時(shí)刻的速度方向都是其所在位置的切線(xiàn)方向。2、一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心加速度的大小由以下哪個(gè)公式計(jì)算？A.a=v2/rB.a=F/mC.a=m/vD.a=mv/t答案：A解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度公式為a=v2/r，其中v是線(xiàn)速度，r是圓周半徑。該公式描述了物體在圓周運(yùn)動(dòng)中，由于速度方向不斷改變而產(chǎn)生的加速度。選項(xiàng)B、C、D分別是牛頓第二定律、加速度的定義和平均速度的定義，與向心加速度的計(jì)算公式不符。3、一物體以10m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為5m，則該物體運(yùn)動(dòng)的向心加速度為（）A.2m/s2B.5m/s2C.10m/s2D.50m/s2答案：B解析：向心加速度的公式為a=v2/r，代入題目中的數(shù)值得到a=(10m/s)2/5m=100m2/s2/5m=20m/s2，所以正確答案為B。4、一物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為0.5m，角速度為2rad/s，則該物體運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為（）A.1m/sB.0.5m/sC.2m/sD.4m/s答案：D解析：線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系為v=ωr，代入題目中的數(shù)值得到v=2rad/s*0.5m=1m/s，所以正確答案為D。5、一個(gè)物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度為ω，半徑為R。下列關(guān)于該物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，正確的是（）A.物體的線(xiàn)速度v與角速度ω成正比，與半徑R成反比。B.物體的向心加速度a與角速度ω成反比，與半徑R成正比。C.物體的角速度ω與周期T成反比，與半徑R成正比。D.物體的線(xiàn)速度v與周期T成正比，與半徑R成正比。答案：C解析：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，角速度ω與周期T的關(guān)系是ω=2π/T，因此ω與T成反比。而角速度ω與半徑R的關(guān)系是ω=v/R，其中v是線(xiàn)速度。所以，選項(xiàng)C正確，角速度ω與半徑R成正比。選項(xiàng)A、B、D中的描述不符合勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。6、一物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于該物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.物體的線(xiàn)速度大小保持不變。B.物體的向心加速度大小保持不變。C.物體的角速度大小保持不變。D.物體的速度方向不斷變化。答案：B解析：在豎直平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體的線(xiàn)速度大小和角速度大小都保持不變，因?yàn)樗鼈兪呛愣ǖ?。同時(shí)，由于速度方向不斷變化，物體始終受到向心力的作用，使得向心加速度大小也保持不變。因此，選項(xiàng)A、C和D的描述都是正確的。選項(xiàng)B的描述是錯(cuò)誤的，因?yàn)樵趧蛩賵A周運(yùn)動(dòng)中，向心加速度大小是保持不變的。7、一個(gè)物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是：A.物體的加速度方向始終指向圓心，且大小不變B.物體的線(xiàn)速度方向始終與加速度方向相同C.物體的角速度大小不變，但方向隨時(shí)間變化D.物體的向心力大小不變，但方向隨時(shí)間變化答案：A解析：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體的加速度方向始終指向圓心，稱(chēng)為向心加速度，大小為a=v2r，其中二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是：A.物體的速度大小不變，方向不斷改變B.物體的加速度大小不變，方向指向圓心C.物體的線(xiàn)速度大小不變，但角速度不斷變化D.物體的向心力大小不變，方向指向圓心答案：ABD解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是指物體在圓周軌道上做等速率運(yùn)動(dòng)，其速度大小不變，方向不斷改變，因此A選項(xiàng)正確。勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，加速度大小不變，方向指向圓心，即向心加速度，因此B選項(xiàng)正確。線(xiàn)速度的大小在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中保持不變，但角速度也保持不變，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤。向心力的大小在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中保持不變，方向指向圓心，因此D選項(xiàng)正確。2、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和周期，以下說(shuō)法正確的是：A.角速度是描述物體在單位時(shí)間內(nèi)繞圓周轉(zhuǎn)過(guò)的角度B.周期是描述物體完成一次圓周運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間C.角速度越大，周期越小D.周期越大，角速度越小答案：ABCD解析：角速度是描述物體在單位時(shí)間內(nèi)繞圓周轉(zhuǎn)過(guò)的角度，因此A選項(xiàng)正確。周期是描述物體完成一次圓周運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間，因此B選項(xiàng)正確。根據(jù)角速度和周期的關(guān)系，角速度ω和周期T的關(guān)系為ω=2π/T，因此角速度越大，周期越小，C選項(xiàng)正確。同理，周期越大，角速度越小，D選項(xiàng)也正確。3、一個(gè)物體以恒定的速度在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于該物體的說(shuō)法中，正確的是：A.物體的線(xiàn)速度大小不變，但方向時(shí)刻改變B.物體的角速度保持不變C.物體的向心加速度大小不變，但方向始終指向圓心D.物體的動(dòng)能保持不變答案：ABCD解析：A選項(xiàng)正確，因?yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)速度的大小是恒定的，但由于物體不斷改變運(yùn)動(dòng)方向，所以線(xiàn)速度的方向時(shí)刻在改變。B選項(xiàng)正確，因?yàn)榻撬俣仁敲枋鑫矬w繞圓心旋轉(zhuǎn)快慢的物理量，對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度保持不變。C選項(xiàng)正確，向心加速度是使物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的加速度，其大小由公式ac=v2rD選項(xiàng)正確，因?yàn)閯?dòng)能公式為Ek=12m三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為10cm，角速度為2πrad/s。求：（1）物體的線(xiàn)速度；（2）物體在1秒內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)；（3）物體在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。答案：（1）線(xiàn)速度v=ωr=2π*0.1=0.2πm/s；（2）弧長(zhǎng)s=v*t=0.2π*1=0.2πm；（3）角度θ=ωt=2π*1=2πrad。解析：（1）根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式，線(xiàn)速度v等于角速度ω乘以半徑r，即v=ωr。代入已知數(shù)值，計(jì)算得到線(xiàn)速度v為0.2πm/s。（2）根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式，弧長(zhǎng)s等于線(xiàn)速度v乘以時(shí)間t，即s=v*t。代入已知數(shù)值，計(jì)算得到弧長(zhǎng)s為0.2πm。（3）根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式，角度θ等于角速度ω乘以時(shí)間t，即θ=ωt。代入已知數(shù)值，計(jì)算得到角度θ為2πrad。第二題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為R，速度為v，角速度為ω，周期為T(mén)。已知角速度ω=2v/R，求：（1）該勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）若物體的質(zhì)量為m，求物體所受向心力的大小。答案：（1）T=2πR/v（2）F=mv2/R解析：（1）由題意知，角速度ω與線(xiàn)速度v和半徑R的關(guān)系為ω=v/R。已知ω=2v/R，代入公式得：ω=v/R2v/R=v/R2=1由此可知，v/R=1，即v=R。將v代入周期公式T=2πR/v，得：T=2πR/vT=2πR/RT=2π（2）向心力F的大小由公式F=mv2/R給出。已知v=R，代入公式得：F=mv2/RF=mR2/RF=mR所以，物體所受向心力的大小為mR。第三題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為5米，角速度為2rad/s。求：（1）物體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）物體在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)s。答案：（1）周期T=2π/ω=2π/2rad/s=πs；（2）弧長(zhǎng)s=ωrT=2rad/s×5m×πs=10πm。解析：（1）周期T是物體完成一周圓周運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間，根據(jù)角速度ω的定義，ω=Δθ/Δt，其中Δθ為物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度，Δt為物體轉(zhuǎn)動(dòng)所需的時(shí)間。在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度Δθ等于圓的周長(zhǎng)2πr，所以T=Δθ/ω=2πr/ω。將半徑r和角速度ω代入公式計(jì)算得到周期T。（2）弧長(zhǎng)s是物體在圓周運(yùn)動(dòng)中實(shí)際走過(guò)的路徑長(zhǎng)度。在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體在單位時(shí)間內(nèi)走過(guò)的弧長(zhǎng)等于角速度ω與半徑r的乘積，即s=ωrT。將角速度ω、半徑r和周期T代入公式計(jì)算得到弧長(zhǎng)s。第四題：一物體以10m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為5m。求：（1）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（用弧度表示）；（2）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（用度數(shù)表示）；（3）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所走過(guò)的弧長(zhǎng)。答案：（1）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2πT弧度，其中T是圓周運(yùn)動(dòng)的周期。由于速度v=st，而圓周運(yùn)動(dòng)中弧長(zhǎng)s=θR（其中θ是弧度，R是半徑），所以v=θR（2）要將弧度轉(zhuǎn)換為度數(shù)，使用公式1弧度=180π度。因此，物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2弧度×（3）物體在圓周運(yùn)動(dòng)中每秒內(nèi)所走過(guò)的弧長(zhǎng)s可以通過(guò)公式s=vt計(jì)算。由于v=10解析：（1）根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的角速度公式ω=θt和線(xiàn)速度公式v（2）將弧度轉(zhuǎn)換為度數(shù)，利用弧度與度數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。（3）利用線(xiàn)速度公式v=第五題：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其線(xiàn)速度為5m/s，圓周半徑為0.4m。求：（1）物體運(yùn)動(dòng)的周期T；（2）物體運(yùn)動(dòng)的角速度ω；（3）物體運(yùn)動(dòng)的向心加速度an。答案：（1）T=2πr/v=2π×0.4/5≈0.5027s（2）ω=v/r=5/0.4=12.5rad/s（3）an=v^2/r=5^2/0.4=62.5m/s2解