第六章-圓周運動(A卷知識通關(guān)練)(解析版)(人教版必修2)

班級姓名學(xué)號分數(shù)第五章圓周運動（A卷·知識通關(guān)練）核心知識1圓周運動的運動學(xué)問題（2022·江蘇省蘇州高一期末）如圖所示，一輛汽車正通過一段彎道公路，視汽車做勻速圓周運動，則（）A．該汽車速度恒定不變B．汽車左右兩車燈的線速度大小相等C．若速率不變，則跟公路內(nèi)道相比，汽車在外道行駛時所需的向心力較小D．若速率不變，則跟晴天相比，雨天路滑時汽車在同車道上行駛時所需的向心力較小【答案】C【解析】拐彎過程中汽車各部位周期相等，因此角速度相等，根據(jù)v=ωr可知，汽車外側(cè)的車燈線速度大，且線速度方向不斷變化，該汽車速度發(fā)生了變化，故AB錯誤；由向心力公式可知，若速率不變，則跟公路內(nèi)道相比，汽車在外道行駛時所需的向心力較小，故C正確；若速率不變，汽車在同車道上行駛時所受的向心力大小不變，但由于雨天最大靜摩擦力減小，所以容易出現(xiàn)離心現(xiàn)象，故D錯誤。2．（2022·浙江·高一期末）如圖所示，一芭蕾舞者在冰面上滑冰。此時此刻，他正繞著他的左腳保持該姿勢做原地旋轉(zhuǎn)的動作。其中A點為他的腳尖，B與C位于同一豎直線。對此，下列說法正確的是（）A．A點與C點的線速度大小相同B．B點與A點的線速度大小相同C．A點與B點的角速度大小不同D．B點與C點的線速度大小相同【答案】D【解析】由題意可知A、B、C三點的角速度大小相同，且A點的運動半徑比B、C兩點的運動半徑大，根據(jù)可知B、C兩點的線速度大小相同，A點的線速度比B、C兩點的線速度大，綜上所述可知ABC錯誤，D正確。故選D。3.（2022·廣東新高考普通高中高三沖刺模擬）我國北方有一種玩具陀螺，用鞭子抽打會使它的轉(zhuǎn)速加快。有些陀螺是空心的，其表面帶有一條狹長的縫隙，轉(zhuǎn)起來后會嗡嗡作響。如圖所示，a﹑b、c是旋轉(zhuǎn)陀螺上的三個點，到陀螺軸線的距離﹐下列判斷正確的是（）A.a、b兩點的線速度相同，向心加速度也相同B.a、b、c三點的轉(zhuǎn)速大小關(guān)系為C.a、b、c三點的向心加速度大小關(guān)系為D.a、b﹑c三點的線速度大小關(guān)系為【答案】CD【解析】a、b兩點線速度、向心加速度大小相同，方向不同，A錯誤；a、b、c三點轉(zhuǎn)速相等，B錯誤；同軸轉(zhuǎn)動則角速度相同，根據(jù)，a、b、c三點向心加速度大小關(guān)系為，C正確；根據(jù)v=ωr，a、b、c三點線速度大小關(guān)系為，D正確。4.（2022·河北省保定市安國中學(xué)高一期末）如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動的齒輪和，齒數(shù)比為8：6，下列正確的是（）A.和齒輪的半徑比4：3B.和齒輪的周期比3：4C.齒輪上A、B兩點的線速度比大小為1：1D.和轉(zhuǎn)動的角速度大小之比4：3【答案】AC【解析】兩輪在齒輪處的線速度的大小相同，齒輪上A、B兩點的線速度比大小為1：1；齒輪的轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比，所以轉(zhuǎn)速之比：根據(jù)可得和轉(zhuǎn)動周期之比：根據(jù)可得和齒輪的半徑比：故A、C正確，B、D錯誤；核心知識2．圓周運動的動力學(xué)問題.5．（2022·江蘇·高三開學(xué)考試）在水平公路上行駛的汽車，當汽車以一定速度運動時，車輪與路面間的最大靜摩擦力恰好等于汽車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，汽車沿如圖的圓形路徑（虛線）運動、當汽車行駛速度突然增大，則汽車的運動路徑可能是（）A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ【答案】B【解析】當汽車行駛速度突然增大時，最大靜摩擦力不足以提供其需要的向心力，則汽車會發(fā)生離心運動，且合外力為滑動摩擦力，又因為合外力在運動軌跡的凹側(cè)，即汽車的運動路徑可能沿著軌跡Ⅱ。故選B6.（2022·廣東韶關(guān)市高一期末)應(yīng)用物理知識可以分析和解釋生活中的很多常見現(xiàn)象。假設(shè)你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動。下列說法中正確的是（）A.在c點蘋果受到的支持力小于在a點時的支持力B.從a到b過程中手掌對蘋果的摩擦力越來越小C.從c到d再到a過程中，蘋果所受的合外力越來越大D.從d到a過程中，蘋果處于失重狀態(tài)【答案】A【解析】在a、c點，重力與支持力的合力提供向心力：在c點蘋果的向心力向下，重力大于支持力，在a點時蘋果的向心力向上，支持力大于重力，故在c點蘋果受到的支持力小于在a點時的支持力，A正確；從a到b過程中，加速度大小不變，加速度在水平方向上的分加速度逐漸變大，根據(jù)牛頓第二定律可知，摩擦力越來越大，B錯誤；從c到d再到a過程中，蘋果的速度大小保持不變，加速度大小不變，蘋果所受的合外力大小不變，C錯誤；從d到a過程中，蘋果的加速度在豎直方向上的分加速度一直豎直向上，蘋果一直處于超重狀態(tài)，D錯誤。7.（2022福建省三明市一中高一期中）設(shè)計師設(shè)計了一個非常有創(chuàng)意的募捐箱，如圖甲所示，把硬幣從投幣口放入，從出幣口滾出，接著在募捐箱上類似于漏斗形的部位（如圖丙所示，O點為漏斗形口的圓心）滾動很多圈之后從中間的小孔掉入募捐箱。如果把硬幣在不同位置的運動都可以看成勻速圓周運動，摩擦阻力忽略不計，則關(guān)于某一枚硬幣在a、b兩處的說法正確的是（）A．在a、b兩處做圓周運動的圓心都為O點B．向心力的大小C．角速度的大小D．周期的大小【答案】CD【解析】在a、b兩處做圓周運動的圓心是通過O點的豎直軸上，不是以O(shè)點為圓心的，選項A錯誤；設(shè)在a、b所在弧的切線與水平方向的夾角為α、β，根據(jù)力的合成可得a的向心力Fa=mgtanα，b的向心力Fb=mgtanβ，而α＜β，故向心力的大小Fa＜Fb，選項B錯誤；Fa＜Fb，ra＞rb，8.（2022·廣東省汕頭市普通高考第一次模擬）如圖是汕頭市兒童公園的摩天輪，假設(shè)某乘客坐在座椅上隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，整個過程座椅始終保持水平。下列說法正確的是（）A.座艙轉(zhuǎn)動過程，乘客的機械能守恒B.座艙在最低點時，座椅對乘客的支持力大小小于重力C.座艙在最高點時，座椅對乘客的支持力大小等于重力D.座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處，乘客所受摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸【答案】D【解析】座艙轉(zhuǎn)動過程，乘客的動能不變，重力勢能不斷變化，則機械能不守恒，選項A錯誤；座艙在最低點時，根據(jù)可知，座椅對乘客的支持力大小大于重力，選項B錯誤；座艙最高點時，根據(jù)，可知，座椅對乘客的支持力大小小于重力，選項C錯誤；座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處，乘客所受摩擦力提供做圓周運動的向心力，則所受的摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸，選項D正確。9.（2022·浙江·臺州中學(xué)高一期中）質(zhì)量為m的小張坐在秋千上擺動過程中的照片如圖所示，如果空氣阻力忽略不計，則下列說法正確的是（）A．運動到最低點時，秋千對小張的作用力等于B．運動到最低點時，小張的加速度為零，所受合力為零C．運動到最高點時，秋千對小明的作用力小于D．運動到最高點時，小明的加速度不為零，所受合力方向豎直向下【答案】C【解析】AB．運動到最低點時，由于做圓周運動，秋千對小張的作用力提供向心力，則有因為在最低點的速度不為零，則秋千對小張的作用力大于，加速度不為零，合外力不為零，AB錯誤；CD．在最高點，小張的速度為0，設(shè)秋千的擺長為，擺到最高點時擺繩與豎直方向的夾角為，秋千對小張的作用力為，則對人，沿擺繩方向受力分析有由于小張的速度為0，則有沿垂直擺繩方向有解得小張在最高點的加速度為D錯誤，C正確。故選C。核心知識3．生活中的圓周運動10．（2022·北京二中高一期中）公路在通過小型水庫的泄洪閘的下游時，常常要修建凹形橋，也叫“過水路面”。如圖所示，汽車通過凹形橋的最低點時（）A．車的加速度為零，橋?qū)嚨闹С至Φ扔谲嚨闹亓．車的速度越大，車對橋面的壓力就越小C．車的向心加速度豎直向下，橋?qū)嚨闹С至π∮谲嚨闹亓．車的向心加速度豎直向上，橋?qū)嚨闹С至Υ笥谲嚨闹亓Α敬鸢浮緿【詳解】汽車通過凹形橋的最低點時，有解得所以支持力大于車的重力，車的速度越大，支持力越大，由牛頓第三定律可得，車對橋面的壓力越大，車的向心加速度豎直向上指向圓心，所以D正確；ABC錯誤；故選D。11．（2022·北京二中高一期中）在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌（如圖丙所示），當火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓，設(shè)此時的速度大小為v1.在修建一些急轉(zhuǎn)彎的公路時，通常也會將彎道設(shè)置成外高內(nèi)低（如圖丁所示）。當汽車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時，可不受地面的側(cè)向摩擦力，設(shè)此時的速度大小為v2重力加速度為g。以下說法中正確的是（）A．火車彎道的半徑B．當火車速率大于v1時，外軌將受到輪緣的擠壓C．當汽車速率大于v2時，汽車一定會向彎道外側(cè)“漂移”D．當汽車質(zhì)量改變時，規(guī)定的行駛速度v2也將改變?！敬鸢浮緽【詳解】A．火車轉(zhuǎn)彎時設(shè)軌道平面與水平面的夾角為，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓，則有解得所以A錯誤；B．當火車速率大于v1時，重力與支持力的合力不足夠提供向心力火車做離心運動，對外軌有擠壓的作用，所以B正確；C．當汽車速率大于v2時，汽車有向彎道外側(cè)“漂移”的趨勢，這時汽車與路面的摩擦力增大，所以C錯誤；D．當汽車質(zhì)量改變時，規(guī)定的行駛速度不會改變，因為解得與質(zhì)量無關(guān)，所以D錯誤；故選B。12．（2022·山西大同高一期末）擺式列車是集電腦、自動控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車，如圖所示．當列車轉(zhuǎn)彎時，在電腦控制下，車廂會自動傾斜，提供向心力；行走在直線上時，車廂又恢復(fù)原狀，就像玩具“不倒翁”一樣．假設(shè)有一超高速列車在水平面內(nèi)行駛，以360km/h的速度拐彎，拐彎半徑為1km，則質(zhì)量為50kg的乘客，在拐彎過程中所受到的火車給他的作用力為（）A．500NB．1000NC．500ND．0【答案】C【詳解】360km/h=100m/s．根據(jù)牛頓第二定律知，，根據(jù)平行四邊形定則得，．故C正確，ABD錯誤．故選C．13.（2022·浙江金華·二模）C919中型客機全稱COMACC919，是我國首款按照最新國際適航標準，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的干線民用飛機，由中國商用飛機有限責任公司研制，當前己有6架C919飛機完成取證試飛工作，預(yù)計2021年正式投入運營。如圖所示的是C919客機在無風(fēng)條件下，飛機以一定速率v在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，如果機艙內(nèi)儀表顯示機身與水平面的夾角為，轉(zhuǎn)彎半徑為r，那么下列的關(guān)系式中正確的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】飛機做圓周運動的向心力由重力和發(fā)動機的升力的合力提供，則由牛頓第二定律可得即故選A。核心知識4．圓周運動的臨界問題14．（2022·湖北宜昌高一期末）如圖所示，乘坐游樂園的翻滾過山車時，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A．過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下來B．人在最高點時對座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力C．人在最低點時對座位的壓力等于mgD．人在最低點時對座位的壓力大于mg【答案】D【詳解】A．過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，但是向心力是靠重力與坐椅的支持力提供，速度越大支持力越大，所以沒有保險帶，人也不會掉下來，則A錯誤；B．人在最高點時，由牛頓第二定律可得當速度為時，支持力為mg，由牛頓第三定律可得，人在最高點時對座位可以產(chǎn)生大小為mg的壓力，所以B錯誤；CD．人在最低點時，由牛頓第二定律可得則人在最低點時對座位的壓力大于mg，所以C錯誤；D正確；故選D。15．（2022·北京二中高一期中）如圖所示，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻速圓周運動，則下列說法正確的是（）A．B的向心力是A的向心力的2倍B．盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的2倍C．A、B都有沿半徑向外滑動的趨勢D．若B先滑動，則B與A的動摩擦因數(shù)μA小于盤與B的動摩擦因數(shù)μB【答案】BC【詳解】A．因為A、B兩物體的角速度大小相等，根據(jù)，因為兩物塊的角速度大小相等，轉(zhuǎn)動半徑相等，質(zhì)量相等，則向心力相等，故A錯誤；B．對AB整體分析對A分析，有知盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的2倍，故B正確；C．A所受的靜摩擦力方向指向圓心，可知A有沿半徑向外滑動的趨勢，B受到盤的靜摩擦力方向指向圓心，有沿半徑向外滑動的趨勢，故C正確；D．對AB整體分析解得對A分析解得因為B先滑動，可知B先達到臨界角速度，可知B的臨界角速度較小，即故D錯誤。故選BC。16．（2022·北京二中高一期中）如圖所示，雜技演員表演“水流星”，在長為1.6m的細繩的一端，系一個總質(zhì)量為m=0.5kg的盛水容器，以繩的一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，若“水流星”通過最高點的速度為v=4m/s，g取10m/s2，則下列說法中正確的是（）A．“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出B．“水流星”通過最高點時，繩的張力及容器底受到的壓力均為零C．“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D．“水流星”通過最低點時，繩的張力及容器底受到的壓力最大【答案】BD【詳解】ABC．如果在最高點當繩子的張力恰好為零時，根據(jù)牛頓第二定律解得則知“水流星”通過最高點的速度為v=4m/s，恰好能通過最高點，水不從容器流出，此時繩子張力為零，水和桶都只受重力，處于完全失重狀態(tài)，繩的張力及容器底受到的壓力均為零，處于完全失重，并不是不受力的作用力，故AC錯誤，B正確；D．“水流星”通過最低點時，速度最大，所需要的向心力最大，繩的張力及容器底受到的壓力最大，故D正確。故選BD。17．（2022·河南信陽高一期末）“水流星”是雜技中的一個有趣的項目，表演者在質(zhì)量m1＝0.1kg的碗中裝入質(zhì)量m2＝0.4kg的水。開始時用周長l＝0.5m的細繩將盛水的碗豎直懸掛穩(wěn)定，之后使碗在豎直平面內(nèi)做圓周運動，已知碗通過最高點時的速度v（1）碗在最高點時繩的拉力及水對碗的壓力；（2）碗在最低點時繩的拉力及水對碗的壓力．【答案】（1）76N，60.8N；（2）105N，84N【解析】（1）根據(jù)題意可知水和碗的總質(zhì)量為m=m根據(jù)牛頓第二定律可知FT解得FT以水為研究對象，設(shè)最高點碗對水的壓力為F1F1解得F1根據(jù)牛頓第三定律可知水對碗的壓力F1（2）對水和碗m=mFT解得FT以水為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可知F2解得F2根據(jù)牛頓第三定律可知水對碗的壓力F2核心知識5．探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系18．（2022·江蘇南通·高三開學(xué)考試）某同學(xué)用向心力演示器進行實驗，如圖所示，兩相同鋼球所受向心力的比值為，則實驗中選取兩個變速塔輪的半徑之比為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】如圖所示，兩相同的鋼球距離轉(zhuǎn)軸的距離相等，設(shè)為r，由向心力公式由于所以變速塔輪的角速度之比為兩變速塔輪邊緣的線速度相等，設(shè)為v，故兩個變速塔輪的半徑之比為故選B。19．（2022山東濟南高一期末）用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān).（1）本實驗采用的科學(xué)方法是________。A．控制變量法 B．累積法C．微元法 D．放大法（2）圖示情景正在探究的是________。A．向心力的大小與半徑的關(guān)系B．向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C．向心力的大小與角速度的關(guān)系D．向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系（3）通過本實驗可以得到的結(jié)論是________.A．在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比B．在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度的大小成正比C．在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比D．在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比【答案】（1）A（2分）；（2）D（2分）；（3）C（2分）【解析】（1）研究向心力與哪些物理量有關(guān)，應(yīng)該使用控制變量法，故選A；（2）根據(jù)向心力公式F=mω（3）根據(jù)（2）可知，本實驗研究向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系，實驗裝置中的塔輪半徑一定，則兩小球轉(zhuǎn)動的角速度ω，根據(jù)F=mω20.（2022·北京第三十五中學(xué)期中）用如圖甲所示的向心力演