第六章圓周運動達標(biāo)檢測-2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版必修第二冊Word版含解析

第六章圓周運動本章達標(biāo)檢測(滿分:100分;時間:75分鐘)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1～5小題只有一項符合題目要求,第6～8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)1.(2020山東煙臺高一下期中)下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法中錯誤的是 ()A.做勻速圓周運動的物體,當(dāng)受到的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象B.洗衣機脫水時利用離心運動把附著在衣服上的水分甩掉C.做勻速圓周運動的物體,當(dāng)外界提供的向心力突然消失或變小時,物體將做離心運動D.做勻速圓周運動的物體,當(dāng)外界提供的向心力突然消失時,物體將沿著圓周切線方向飛出2.(2021山東新高考質(zhì)量測評聯(lián)盟高一下月考)如圖所示,兩個用相同材料制成的靠摩擦傳動的輪P和Q水平放置,兩輪之間不打滑,兩輪半徑分別為RP=60cm,RQ=30cm。當(dāng)主動輪P勻速轉(zhuǎn)動時,在P輪邊緣上放置的小物塊恰能相對P輪靜止。若將小物塊放在Q輪上,欲使物塊相對Q輪也靜止,則物塊距Q輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為 ()A.10cmB.15cmC.20cmD.30cm3.(2019北京東城高三期末)如圖甲所示是游樂園內(nèi)的一種游戲項目——旋轉(zhuǎn)飛椅,飛椅從靜止開始緩慢轉(zhuǎn)動,經(jīng)過一小段時間,飛椅(包括飛椅上的游客)的運動可以看作勻速圓周運動。整個裝置可以簡化為如圖乙所示的模型。忽略轉(zhuǎn)動中的空氣阻力。設(shè)細繩與豎直方向的夾角為θ,則 ()A.飛椅受到重力、繩子拉力和向心力作用B.θ角越大,飛椅的向心加速度就越大C.只要線速度足夠大,θ角可以達到90°D.飛椅運動的周期隨著θ角的增大而增大4.(2021黑龍江哈爾濱哈師大附中高一期中)如圖所示,輕桿長3L,在桿兩端分別固定質(zhì)量為m的球A和質(zhì)量為2m的球B,光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過桿上距球A為L處的O點,外界給系統(tǒng)一定能量后,桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,球A運動到最高點時,桿對球A恰好無作用力。忽略空氣阻力,重力加速度為g,則球A在最高點時 ()A.球A的速度為零B.水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力大小為4mg,方向豎直向上C.水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力大小為3mg,方向豎直向上D.水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力大小為6mg,方向豎直向上5.(2020江蘇揚州中學(xué)高一下月考)小明撐一雨傘站在水平地面上,傘面邊緣點所圍圓形的半徑為R。現(xiàn)將雨傘繞豎直傘桿以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),傘邊緣上的水滴落到地面,落點形成一半徑為r的圓形。當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮間,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推知傘邊緣距地面的高度為 ()A.g(r2-RC.g(r-R)6.(2021河北唐山第十一中學(xué)高一期中)如圖所示,質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道上做圓周運動。圓軌道半徑為R,重力加速度為g,小球經(jīng)過圓軌道最高點時剛好不脫離。則其通過最高點時 ()A.對圓軌道的壓力大小等于mgB.受到的向心力等于重力C.線速度大小等于RgD.向心加速度大小等于g7.(2021河南鄭州中牟高一下期中)如圖所示,長為r=0.3m的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點),另一端與水平轉(zhuǎn)軸(垂直于紙面)于O點連接?，F(xiàn)使小球在豎直面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動,已知轉(zhuǎn)動過程中輕桿對小球的最大作用力為74mg,輕桿不變形,重力加速度g=10m/s2。下列判斷正確的是 (A.小球轉(zhuǎn)動的角速度為5rad/sB.小球通過最高點時對桿的作用力為零C.小球通過與圓心等高的點時對桿的作用力大小為54D.轉(zhuǎn)動過程中桿對小球的作用力不一定總是沿桿的方向8.(2019湖南長沙一中高三上月考)如圖所示,裝置BO'O可繞豎直軸O'O轉(zhuǎn)動,兩細線與可視為質(zhì)點的小球A連接后分別系于B、C兩點,裝置靜止時細線AB水平,細線AC與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球的質(zhì)量m=1kg,細線AC長L=1m,B點距C點的水平和豎直距離相等(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),下列說法正確的是 ()A.當(dāng)裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω=522rad/s時,細線AB上的張力為零而細線AC與豎直方向的夾角仍為B.若裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)角速度ω<522rad/s時,細線AC中的張力T=25C.若裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)角速度ω>522rad/s時,細線AC上張力T與角速度的平方ωD.若裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)角速度ω>563rad/s時,細線二、非選擇題(本大題共5小題,共52分)9.(2020山東青島高三月考)(6分)某興趣小組在實驗室用圓錐擺演示儀來測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。圖甲是演示儀的簡化示意圖,細線下面懸掛一個小鋼球(直徑忽略不計),細線上端固定在電動機轉(zhuǎn)盤上,利用電動機帶動鋼球做圓錐擺運動。用轉(zhuǎn)速測定儀測定電動機的轉(zhuǎn)速n,調(diào)節(jié)刻度板的位置,使刻度板水平且恰好與小鋼球接觸,但無相互作用力,用豎直放置的刻度尺測定細線懸點到刻度板的豎直距離h,不計懸點到轉(zhuǎn)軸間的距離。甲乙(1)開動轉(zhuǎn)軸上的電動機,讓擺球轉(zhuǎn)動起來形成圓錐擺。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n,當(dāng)n越大時,h越(選填“大”或“小”)。

(2)圖乙為某次實驗中h的測量結(jié)果,其示數(shù)為cm。

(3)用直接測量的物理量的符號表示重力加速度g,其表達式為g=。

10.(2021重慶鳳鳴山中學(xué)高一期中)(10分)長為L的細繩,一端拴一質(zhì)量為m的小球,另一端固定于O點,讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(圓錐擺),擺線與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g,求:(1)細繩的拉力大小F;(2)小球運動的線速度的大小;(3)小球運動的角速度。11.(2021四川南充高級中學(xué)高一期中)(10分)如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物塊,物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r,物塊和轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)為μ。設(shè)物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,已知重力加速度為g。(1)當(dāng)水平轉(zhuǎn)盤以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動時,物塊與轉(zhuǎn)盤剛好能相對靜止,求ω1的值是多少;(2)將物塊和轉(zhuǎn)軸用細繩相連,物塊靜止時繩恰好伸直且無拉力,細繩水平,當(dāng)轉(zhuǎn)盤的角速度ω2=μg3r時,(3)將物塊和轉(zhuǎn)軸用細繩相連,物塊靜止時繩恰好伸直且無拉力,細繩水平,當(dāng)轉(zhuǎn)盤的角速度ω3=5μg3r12.(2020安徽皖南八校高三上聯(lián)考)(12分)一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示,兩根輕桿OA和AB與一小球以及一小環(huán)通過鉸鏈連接,兩輕桿長度相同,球和環(huán)的質(zhì)量均為m,O端通過鉸鏈固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上,套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間,原長為L,裝置靜止時,彈簧長為32L。轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速,小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦和空氣阻力,重力加速度為g,求(1)彈簧的勁度系數(shù)k;(2)AB桿中彈力為零時,裝置轉(zhuǎn)動的角速度ω0。13.(2020四川雅安中學(xué)高一下期中)(14分)如圖所示,在水平桌面上離桌面右邊緣L=3.2m處放著一質(zhì)量為m=0.1kg的小鐵球(可看作質(zhì)點),鐵球與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2?，F(xiàn)用水平向右的推力F=1.0N作用于鐵球,作用一段時間后撤去。鐵球繼續(xù)運動,到達水平桌面邊緣A點飛出,恰好落到豎直圓弧軌道BCD的B端沿切線方向進入圓弧軌道,且鐵球恰好能通過圓弧軌道的最高點D。O為圓弧軌道的圓心,已知∠BOC=37°,A、B、C、D四點在同一豎直平面內(nèi),水平桌面離B端的豎直高度H=0.45m,圓弧軌道半徑R=0.5m,C點為圓弧軌道的最低點,求:(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)鐵球運動到圓弧軌道最高點D時的速度大小vD;(2)鐵球運動到B點時的速度大小vB以及此時軌道對鐵球的支持力大小FB;(3)水平推力F作用的時間t。

答案全解全析1.A物體不會受到離心力作用,A選項說法錯誤。洗衣機脫水時,附著在衣服上的水分被甩掉,是因為衣服對水滴的作用力不足以提供向心力,水滴做離心運動而飛出,B選項說法正確。做勻速圓周運動的物體,在外界提供的向心力突然消失或變小時,物體就做逐漸遠離圓心的運動,這種運動叫作離心運動,其中向心力突然消失時,由于慣性,物體將沿圓周切線方向飛出,選項C、D說法正確。2.B用相同材料制成的P和Q靠摩擦傳動,其邊緣線速度大小相等,則ωPRP=ωQRQ,而RP=60cm,RQ=30cm,所以ωQ=2ωP。物塊在P輪邊緣上恰能相對P輪靜止,則有fmax=mωP2RP,當(dāng)物塊在Q輪上恰要相對Q輪滑動時,距Q輪轉(zhuǎn)軸的距離最大,設(shè)此距離為x,則fmax=mωQ2x,解得x=153.B飛椅受到重力和繩子的拉力作用,二者的合力提供向心力,故A錯誤;根據(jù)牛頓第二定律可知mgtanθ=man,則向心加速度大小an=gtanθ,可知θ角越大,飛椅的向心加速度就越大,故B正確;若θ角可以達到90°,則在水平方向繩子的拉力提供向心力,豎直方向的合力為零,但是豎直方向飛椅只受重力作用,合力不可能為零,故C錯誤;設(shè)繩長為L,繩的懸掛處到轉(zhuǎn)軸的距離為s,則根據(jù)牛頓第二定律可知mgtanθ=m2πT2(s+Lsinθ),整理可以得到T=4π2g(Lcosθ+4.D球A運動到最高點時,桿對球A恰好無作用力,即重力恰好提供向心力,則有mg=mvA2L,解得vA=gL,故A錯誤;A球到最高點時,對桿無彈力,此時B球所受重力和桿的拉力的合力提供向心力,有F-2mg=2mvB22L,由于A、B兩球的角速度相等,由v=ωr得vB=2vA=2gL,解得桿對球B的拉力F=6mg,則水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力大小為6mg,方向豎直向上,故D5.A設(shè)傘邊緣距地面的高度為h。水滴被甩出后做平拋運動,豎直方向有h=12gt2,下落時間t=2?g;水滴水平方向的初速度大小等于雨傘邊緣各點的線速度大小,所以v0=ωR,水滴的水平位移x=v0t=ωR2?g;如圖所示,由幾何關(guān)系得x=r2-R2,所以有r2-R6.BCD因為小球在圓軌道最高點剛好不脫離,則此時軌道對球的彈力為零,所以小球?qū)A軌道的壓力為零,此時小球受到的向心力等于重力,A錯誤,B正確;根據(jù)牛頓第二定律得mg=mv2R=ma,解得小球線速度v=gR,向心加速度a=g,C、D正確。故選B、C、7.ACD小球運動到最低點時輕桿對小球的作用力最大,并且作用力方向豎直向上,則由題意知,小球運動到最低點時有74mg-mg=mω2r,解得ω=5rad/s,故A正確;小球在最高點,根據(jù)牛頓第二定律可得F+mg=mω2r,解得F=-14mg,說明桿對小球的力為支持力,故B錯誤;小球通過與圓心等高的點時對桿的作用力大小為F'=(mg)2+F向2,F向=mω2r,聯(lián)立解得F'=54mg,故C正確;轉(zhuǎn)動過程中桿對小球的作用力和小球重力的合力提供小球所需向心力,所以桿對小球的作用力不一定總是沿桿的方向8.ABC當(dāng)細線AB上張力恰為零且細線AC與豎直方向的夾角為37°時,根據(jù)牛頓第二定律得mgtan37°=mω12Lsin37°,解得ω1=522rad/s,故A正確。若裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)角速度ω<522rad/s時,對小球,在豎直方向有TACcos37°=mg,解得TAC=252N,故B正確。當(dāng)角速度ω=563rad/s>522rad/s時,根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ'=mω22Lsinθ',解得cosθ'=0.6,θ'=53°,此時細線AB恰好豎直,且張力為零;當(dāng)522rad/s<ω<563rad/s且角速度逐漸增大時,對小球在水平方向上有TACsinθ″=mω2Lsinθ″,得TAC=mω2L,即細線AC上張力T與角速度ω的平方成線性關(guān)系;當(dāng)ω>563rad/s時,細線AB上有張力,對小球分析,在水平方向上有TAC·sin53°=mω2Lsin53°,在豎直方向上有TACcos53°=mg+TAB,則TAC=mω2L,9.答案(1)小(2分)(2)18.50(2分)(3)4π2n2h(2分)解析(1)n越大,細線與豎直方向的夾角越大,則h越小。(2)懸點處的刻度為1.00cm,刻度板處的刻度為19.50cm,則h=(19.50-1.00)cm=18.50cm。(3)設(shè)細線與豎直方向的夾角為θ,由牛頓第二定律得mgtanθ=mω2r,又tanθ=r?,ω=2πn,解得g=4π2n2h10.答案(1)mgcosα(2)gLsin解析(1)小球受重力和細繩拉力作用,兩個力的合力提供向心力,如圖則F=mgcosα (2(2)根據(jù)牛頓第二定律得mgtanα=mv2Lsinα解得v=gLsinαtanα(3)根據(jù)牛頓第二定律得mgtanα=m·Lsinα·ω2 (2分)解得ω=gLcosα 11.答案(1)μgr(2)0(3)2解析(1)物塊與轉(zhuǎn)盤剛好相對靜止,則有μmg=mω12r (2解得ω1=μgr (1分(2)因為ω2<ω1,所以細繩拉力為0 (2分)(3)因為ω3>ω1,則根據(jù)牛頓第二定律有T+μmg=mω32r (2解得T=23μmg (1分由牛頓第三定律知物塊對繩的拉力大小為23μmg (2分12.答案(1)3mgL解析(1)裝置靜止時,設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1,OA桿與轉(zhuǎn)軸間的夾角為θ1。小環(huán)受到的彈簧彈力F彈1=kL2 小環(huán)受力平衡,有F彈1=mg+T1cosθ1 (1小球受力平衡,有F1cosθ1+T1cosθ1=mg,F1sinθ1=T1sinθ1 (2分)聯(lián)立各式解得彈簧的勁度系數(shù)k=3mgL (1(2)AB桿中彈力為零時,設(shè)OA桿中的彈力為F2,OA桿與轉(zhuǎn)軸間