2019高中物理 第2章 匀速圆周运动章末检测试卷 教科版必修2.doc

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1、1第第 2 2 章章 匀速圆周运动匀速圆周运动章末检测试卷章末检测试卷( (第二章第二章) )(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.18 题为单项选择题，912 题为多项选择题全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选和不选的得 0 分)1.如图 1 所示，甲、乙两车在水平地面上匀速过圆弧形弯道(从 1 位置至 2 位置)，已知两车速率相等，下列说法正确的是( )图 1A甲乙两车过弯道的时间可能相同B甲乙两车角速度可能相同C甲乙两车向心加速度大小可能相同D甲乙两车向心力大小可能相同答案 D2.如图 2 所示为某中国运动员在短

2、道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间假定此时她正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则她( )图 2A所受的合力为零，做匀速运动B所受的合力恒定，做匀加速运动C所受的合力恒定，做变加速运动D所受的合力变化，做变加速运动答案 D2解析 运动员做匀速圆周运动，由于合力时刻指向圆心，其方向变化，所以是变加速运动，D 正确【考点】对匀速圆周运动的理解【题点】对匀速圆周运动的理解3.如图 3 所示，质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是f，则物块与碗的动摩擦因数为( )图 3A. B.f mgfmgmv2RC. D.fmgmv2Rfmv2R答案 B解析 物

3、块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用，根据牛顿第二定律得Nmgm，又fN，联立解得，选项 B 正确v2 Rfmgmv2R4.质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋，如图 4 所示，其做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时空气对飞机的作用力大小为( )图 4Am Bmgv2 RCm Dm g2v4R2g2v2R4答案 C解析 飞机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和空气的作用力两个力的作用，其合力提供向心力Fm.飞机受力情况如图所示，根据勾股定理得：v2 R3Fm .mg2F2g2v4R25.如图 5 所示，两个相同材料制成的靠摩擦传动的

4、轮A和轮B水平放置(两轮不打滑)，两轮半径rA2rB，当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止，若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮能静止，则木块距B轮转轴的最大距离为( )图 5A. B.rB 4rB 3C. DrBrB 2答案 C解析 当主动轮匀速转动时，A、B两轮边缘上的线速度大小相等，由 得v R .因A、B材料相同，故木块与A、B间的动摩擦因数相同，由于小木块恰能A Bv rA v rBrB rA1 2在A边缘上相对静止，则由静摩擦力提供的向心力达到最大值fm，得fmmA2rA设木块放在B轮上恰能相对静止时距B轮转轴的最大距离为r，则向心力由最大静摩擦力提供，故f

5、mmB2r由式得r()2rA( )2rA，C 正确A B1 2rA 4rB 2【考点】水平面内的匀速圆周运动分析【题点】水平面内的匀速圆周运动分析6.如图 6 所示，两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L.今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为 2v，则此时每段线中张力大小为( )4图 6A4mg B2mg C3mg D.mg3答案 D解析 当小球到达最高点的速率为v时，有mgm.当小球到达最高点的速率为 2v时，应v2 r有Fmgm4mg，所以F3mg，此时两

6、段线对球的作用力如图所示，解得Tmg，2v2r3选项 D 正确，A、B、C 错误7.如图 7 所示，水平圆盘可绕过圆心的竖直轴转动，两个小物体M和m之间连一根跨过位于圆心的光滑小孔的细线，M与盘间的最大静摩擦力为fm，物体M随圆盘一起以角速度匀速转动，下述的取值范围已保证物体M相对圆盘无滑动，则下列说法正确的是( )图 7A无论取何值，M所受静摩擦力都指向圆心B取不同值时，M所受静摩擦力有可能指向圆心，也有可能背向圆心C取值越大，细线拉力越小D取值越大，细线拉力越大答案 B解析 M在竖直方向上受到重力和支持力，二力平衡，在水平方向受到绳子的拉力，也可能受到静摩擦力设M所受静摩擦力方向指向圆心，

7、根据牛顿第二定律得：TfM2r.又Tmg，则得：fM2rmg.若M2rmg，f0，静摩擦力方向指向圆心；若M2rmg，f0，静摩擦力方向背向圆心，故 A 错误，B 正确；对于m，根据平衡条件得：5Tmg，说明细线的拉力保持不变，故 C、D 错误8.如图 8 所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出，细线长度不变)，两次金属块Q都保持在桌面上静止则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是( )图 8AQ受到桌面的静摩擦力变大BQ受到桌面的支持力

8、变大C小球P运动的角速度变小D小球P运动的周期变大答案 A解析 金属块Q保持在桌面上静止，对金属块和小球研究，竖直方向上没有加速度，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力，保持不变，故 B 错误设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为T，细线的长度为L.P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有T，mgtan m2Lsin mg cos ，得角速度，周期T2，现使小球改到一个更高一些的g Lcos 2 Lcos g水平面上做匀速圆周运动时，增大，cos 减小，则得到细线拉力T增大，角速度增大，周期T减小对Q，由平衡条件知，fTsin mgtan ，

9、知Q受到桌面的静摩擦力变大，故 A 正确，C、D 错误9.m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A为终端皮带轮，如图 9 所示，已知6皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑，当m可被水平抛出时( )图 9A皮带的最小速度为grB皮带的最小速度为g rCA轮每秒的转数最少是1 2g rDA轮每秒的转数最少是1 2gr答案 AC解析 物体恰好被水平抛出时，在皮带轮最高点满足mg，即速度最小为，选项 Amv2 rgr正确；又因为v2rn，可得n，选项 C 正确1 2g r【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动的动力学问题10.有一种杂技表演叫“飞车走壁” ，由杂技演员驾驶摩

10、托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动如图 10 所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是( )图 10Ah越高，摩托车对侧壁的压力将越大Bh越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大Ch越高，摩托车做圆周运动的周期将越大Dh越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大答案 BC解析 摩托车受力分析如图所示7由于Nmg cos 所以摩托车受到侧壁的支持力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力也不变，A 错误；由Fmgtan mm2rmr知h变化时，向心力F不变，但高度升高，r变大，v2 r42 T2所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项 B、C 正确，D

11、错误【考点】圆锥摆类模型【题点】类圆锥摆的动力学问题分析11如图 11 所示，叠放在水平转台上的物体A、B及物体C能随转台一起以角速度匀速转动，A、B、C的质量分别为 3m、2m、m，A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为，A和B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是( )图 11AB对A的摩擦力一定为 3mgBB对A的摩擦力一定为 3m2rC转台的角速度一定满足g rD转台的角速度一定满足2g 3r答案 BD解析 B对A的静摩擦力提供向心力，有f3m2r，A 错，B 对；C刚好发生滑动时，mgm121.5r，1，A刚好发生滑动时

12、，3mg3m22r，2，A、B2g 3rg r一起刚好发生滑动时，5mg5m32r，3，故转台的角速度一定满足g r，C 错，D 对2g 3r812如图 12 甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a，下列判断正确的是( )图 12A利用该装置可以得出重力加速度，且gR aB绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大C绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大D绳长不变，用质量较小的球做实验，图线与纵轴的交点坐标不变答

13、案 CD解析 小球在最高点，根据牛顿第二定律得mgFm，解得v2gR，由题图乙知，v2 RFR m纵轴截距agR，解得重力加速度g ，故 A 错误由v2gR知，图线的斜率k ，a RFR mR m绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线的斜率更小，故 B 错误用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大，故 C 正确由v2gR知，纵轴载距为gR，绳长不变，则FR m图线与纵轴交点坐标不变，故 D 正确二、实验题(本题共 2 小题，共 12 分)13.(6 分)航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量假设某同学在这种环境中

14、设计了如图13 所示的装置(图中O为光滑小孔)来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在水平桌面上做匀速圆周运动设航天器中具有基本测量工具图 139(1)实验时需要测量的物理量是_(2)待测物体质量的表达式为m_.答案 (1)弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T (2)FT2 42R解析 需测量物体做圆周运动的周期T、圆周运动的半径R以及弹簧测力计的示数F，则有FmR，所以待测物体质量的表达式为m.42 T2FT2 42R【考点】对向心力的理解【题点】向心力实验探究14(6 分)如图 14 所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄

15、 1，可使变速轮塔 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5 随之匀速转动皮带分别套在轮塔 2 和 3 上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球A、B分别以不同的角速度做匀速圆周运动小球做圆周运动的向心力由横臂 6 的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂 6 的杠杆作用使弹簧测力筒 7 下降，从而露出标尺 8，标尺 8 露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值那么：图 14(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是_A在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验B在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验C在小

16、球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验D在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验(2)在该实验中应用了_(选填“理想实验法” “控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边的小球的轨道半径为右边小球轨道半径的 2 倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的 2 倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为_10答案 (1)A (2)控制变量法 (3)12解析 (1)根据Fmr2知，要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和小球运动的半径不变，故 A 正确，B、C

17、、D 错误(2)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法(3)由Fmr2得 .左 右F左 F右r右 r左1 2三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分)15(8 分)如图 15 所示是马戏团中上演飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动已知人和摩托车的总质量为m，人以v1的速2gR度过轨道最高点B，并以v2v1的速度过最低点A.求在A、B两点摩托车对轨道的压力大3小相差多少？图 15答案 6mg解析 在B点，FBmgm，解得FBmg，根据牛顿第三定律，摩托车对轨道的压力大小v12 RFBFBmg在A点，FAmgmv22 R解得FA7mg，根据牛顿第三定律，摩

18、托车对轨道的压力大小FAFA7mg所以在A、B两点车对轨道的压力大小相差FAFB6mg.【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动的动力学问题16.(10 分)如图 16 所示，小球在外力作用下，由静止开始从A点出发做匀加速直线运动，到B点时撤去外力然后，小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆轨道BC，恰能维持在圆环上做圆周运动通过最高点C，到达最高点C后水平抛出，最后落回到原来的出发点A处试求：11图 16(1)小球运动到C点时的速度大小；(2)A、B之间的距离答案 (1) (2)2RgR解析 (1)小球恰能通过最高点C，说明此时半圆环对球无作用力，设此时小球的速度为v，则mgmv2

19、 R所以vgR(2)小球离开C点后做平抛运动，设从C点落到A点用时t，则 2Rgt21 2又因A、B之间的距离svt所以s2R.gR4R g【考点】竖直面内的圆周运动分析【题点】竖直面内的“绳”模型17.(10 分)如图 17 所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能承受的最大拉力均为 2mg，当AC和BC均拉直时，ABC90，ACB53，ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而小球在水平面内做匀速圆周运动(sin 530.8，cos 530.6，g9.8 m/s2)图 17(1)当小球的线速度增大时，AC和BC(lBC1 m)哪条绳先断？(2)一条绳被拉断后小球的速率

20、继续增加，整个运动状态会发生什么变化？答案 (1)BC绳先断 (2)见解析解析 (1)当小球线速度增大到BC被拉直时，AC绳拉力TAC1.25mg.当小球线mg sin 5312速度再增大时，TAC不变，BC绳拉力随小球线速度增大而增大，由FTACcos 53TBCm，可得当v5.19 m/s 时，TBC2mg，BC绳先断v2 R2.75glBC(2)当BC绳断后，AC绳与竖直方向夹角增大当TAC2mg时，根据TAC，可知60，此时AC绳也断mg cos 18(12 分)如图 18 所示是离心试验器的原理图，可以用离心实验来研究“过荷”对人体的影响，测试人的抗荷能力离心试验器转动时，被测试者做

21、匀速圆周运动现已知L， OAd，当离心器转动时，AB与水平杆OA成 150角，人可视为质点，求此时：AB图 18(1)被测试者对座位的压力为重力的多少倍；(2)试验器转动的角速度是多少答案 (1)2 倍 (2)2 3g2L 3d解析 (1)被测试者做匀速圆周运动的向心力由重力G和座位对他的支持力N的合力提供，受力分析如图所示，可得N2mg，再根据牛顿第三定律得被测试者对座位的压mg sin 30力为重力的 2 倍(2)沿水平方向由牛顿第二定律得Ncos 30m2r被测试者做圆周运动的半径rLdcos 30由以上两式得试验器转动的角速度2 3g2L 3d【考点】圆锥摆类模型【题点】圆锥摆的动力学问题分析