2022高中物理第二章研究圓周運(yùn)動單元測試滬科版必修2

第二章

研究圓周運(yùn)動

章末綜合檢測（滬科版必修

2）時間：90分鐘，滿分：100分一、選擇題此題共10小題，每題4分，共40分．在每題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)．部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分1．對于向心加快度的說法中正確的選項是

全A．向心加快度越大，物體速率變化越快B．向心加快度的大小與軌道半徑成反比C．向心加快度的方向始終與速度方向垂直D．在勻速圓周運(yùn)動中向心加快度是恒量解析：選C向心加快度反應(yīng)做圓周運(yùn)動的物體速度方向變化的快慢，定，方向時刻改變但始終與線速度方向垂直且指向圓心．應(yīng)選項

其大小由向心力大小決C正確．2．大型游樂場中有一種叫“摩天輪”的娛樂設(shè)備，如圖2－9所示，坐在其中的游客隨輪的轉(zhuǎn)動而做勻速圓周運(yùn)動，對此有以下說法，其中正確的選項是圖2－9A．游客處于一種平衡狀態(tài)B．游客做的是一種變加快曲線運(yùn)動C．游客做的是一種勻變速運(yùn)動D．游客的速度和加快度都在不斷地改變著解析：選BD游客做勻速圓周運(yùn)動，速度和加快度的大小不變，但它們的方向時刻在改變，均為變量，因此游客做的是變加快曲線運(yùn)動，而非勻變速運(yùn)動，不是處于平衡狀態(tài)．3．有一種大型游戲器械，它是一個圓桶形容器，桶壁豎直，游客進(jìn)入容器后靠桶壁站立，當(dāng)圓桶開始轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)速加快到一定程度時，突然地板塌落，游客發(fā)現(xiàn)自己沒有落下去，這是因為A．游客處于失重狀態(tài)B．游客隨著轉(zhuǎn)速的增大有沿壁向上滑動的趨勢C．游客受到桶壁的摩擦力平衡重力D．游客受到桶壁的向心力解析：選C游客隨圓桶一同做圓周運(yùn)動，桶壁對其的彈力提供向心力，進(jìn)而具備了摩擦力產(chǎn)生的必要條件，當(dāng)游客受到重力有向下滑動的趨勢時，摩擦力和重力平衡，使游客依舊能保持在豎直方向上不動．4．某同學(xué)在察看飛機(jī)在空中進(jìn)行表演時，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有時在豎直方向做圓周運(yùn)動上下翻飛；有時在水平方向做勻速圓周運(yùn)動，如圖2－10所示，他得出下述結(jié)論，其中正確的選項是圖2－10A．飛機(jī)做圓周運(yùn)動的向心力只能由重力提供B．飛機(jī)在水平面上做勻速圓周運(yùn)動時，向心力可由空氣的支持力與重力的協(xié)力提供C．飛機(jī)在豎直面上做圓周運(yùn)動在最高點時，因加快度豎直向下，故飛翔員有失重感覺D．飛機(jī)在豎直面上做圓周運(yùn)動在最低點時，因加快度豎直向上，故飛翔員受座椅的作使勁最大解析：選BCD飛機(jī)在水平面上做勻速圓周運(yùn)動時受力如下圖，所需要的向心力由空氣的支持力與重力的協(xié)力來提供，飛機(jī)在豎直面上運(yùn)動到最低點，速度最大，由N—mg＝錯誤!可知，座椅對飛翔員的支持力N最大．只需加快度方向向下，則飛翔員處于失重狀態(tài)．5圖2－11為一種早期的自行車，這種不帶鏈條傳動系統(tǒng)的自行車前輪的直徑很大，這樣的設(shè)計在當(dāng)時主假如為了圖2－11A．提高速度B．提高穩(wěn)定性C．騎行方便D．減小阻力解析：選A前輪和腳蹬是同軸傳動，角速度相同，由v＝rω可得前輪直徑越大，輪子邊緣的線速度就越大，前進(jìn)速度就越大，選項A正確．6．鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的，已知內(nèi)外軌道與水平面的夾角為θ，如圖2－12所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時速度小于錯誤!，則圖2－12A．內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B．外軌對外側(cè)車輪輪緣有擠壓C．這時鐵軌對火車的支持力等于/coθmgD．這時鐵軌對火車的支持力大于mg/coθ解析：選AC火車與內(nèi)外軌均無擠壓時，mgtanθ＝m錯誤!，此時v＝錯誤!，若v>錯誤!，則外軌對外側(cè)車輪有擠壓，若vvb，則va>＝rωa>vb＝rωb，則ωa>ωb，A、B兩選項錯，C選項正確．由a＝錯誤!可得，aa＝錯誤!，ad＝錯誤!＝錯誤!＝錯誤!，選項D正確．故正確選項為C、D9．在圓滑平面中，有一轉(zhuǎn)軸垂直于此平面，交點O的上方h處固定一細(xì)繩的一端，繩的另一端固定一質(zhì)量為m的小球B，繩長AB＝>h，小球可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動并在圓滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動，如圖2－15所示，要使球不走開水平面，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速最大值是圖2－15錯誤!B．π錯誤!錯誤!D．2π錯誤!解析：選A以小球為研究對象，小球受三個力作用，重力G、水平面支持力N、繩子拉力T在豎直方向上協(xié)力為零，在水平方上向所需向心力為錯誤!，故得coθ＋＝①Tinθ＝錯誤!＝mRω2＝m4π2n2R＝m4π2n2htanθ②TNmg解①②得N＝mg－m4π2n2h當(dāng)球即將走開水平面時N＝0，轉(zhuǎn)速n有最大值：n＝錯誤!錯誤!或n＝錯誤!錯誤!10．如圖2－16所示，小球m在豎直放置的圓滑的圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是圖2－16A．小球經(jīng)過最高點時的最小速度是錯誤!B．小球經(jīng)過最高點時的最小速度為零C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時外側(cè)管壁對小球一定無作使勁D．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時外側(cè)管壁對小球一定有作使勁解析：選BD當(dāng)小球運(yùn)動到最高點時，若速度較小，mg>N，則管內(nèi)壁對小球有支持力，知足mg－N＝錯誤!，則N＝mg－錯誤!，由此可知，v越小，N越大，由于內(nèi)壁的拘束，到最高點時速度能夠為零，故A錯誤，B正確；當(dāng)小球運(yùn)動到水平線ab以下時，小球一定需要向心力，但重力方向豎直向下，小球必然與外壁擠壓，即外壁對小球一定有作使勁．C錯誤，D正確．二、填空題此題共2小題，共18分．把答案填在題中的橫線上11．8分小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動的知識后，設(shè)計了一個課題，名稱為：迅速測量自行車的騎行速度．他的設(shè)想是：經(jīng)過計算腳踏板轉(zhuǎn)動的角速度，推算自行車的騎行速度．經(jīng)過騎行，他獲得如下的數(shù)據(jù)：圖2－17在時間t內(nèi)腳踏板轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為，那么腳踏板轉(zhuǎn)動的角速度ω＝________；要推算自行車N的騎行速度，還需要測量的物理量有________________________________________________；自行車騎行速度的計算公式v＝________________________________________________________________________解析：在時間t內(nèi)腳踏板轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為N，即轉(zhuǎn)一圈所用的時間T＝錯誤!，由角速度的定義可得ω＝錯誤!＝錯誤!，要求自行車的騎行速度，還要知道自行車后輪的半徑，牙盤的半R徑r1、飛輪的半徑r2；由v1＝ωr1＝v2＝ω2r2，又ω2＝ω后，而v＝ω后R，聯(lián)立以上各式解得v＝錯誤!Rω＝2πR錯誤!答案：錯誤!牙盤的齒輪數(shù)m、飛輪的齒輪數(shù)n、自行車后輪的半徑R或牙盤的半徑r1、飛輪的半徑r2、自行車后輪的半徑R錯誤!Rω或2π錯誤!R2πR錯誤!或錯誤!Rω．12．10分2022年江蘇常州高一考試如圖2－18甲所示為測量電動機(jī)轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電動機(jī)的帶動下勻速轉(zhuǎn)動．在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個改裝了的電火花計時器．圖2－18請將下列實驗步驟按先后排序：________________________________________________________________________A．使電火花計時器與圓形卡紙保持優(yōu)秀接觸B．接通電火花計時器的電源，使它工作起來C．啟動電動機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來D．封閉電動機(jī)，拆掉電火花計時器；研究卡紙上留下的一段印跡如圖乙所示，寫出角速度ω的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測量值2要獲得ω的測量值，還缺少一種必要的測量工具，它是________________A．秒表

B．毫米刻度尺C．圓規(guī)

D．量角器3寫出角速度

ω

的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各個物理量的意義：________________________________________________________________________4為了防止在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)打點重疊，在電火花計時器與盤面保持優(yōu)秀接觸的同時，能夠遲緩地將電火花計時器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動．則卡紙上打下的點的散布曲線不是一個圓，而是近似一種螺旋線，如圖丙所示．這對測量結(jié)果有影響嗎解析：因為這個題目用的是打點計時器，所以兩點之間的時間是，經(jīng)過度角器量出圓心到兩點之間的角度，利用ω＝θ/t①詳細(xì)的實驗步驟應(yīng)當(dāng)是A、C、B、D②量出角度應(yīng)當(dāng)用量角器D③ω＝錯誤!，θ為n個點對應(yīng)的圓心角，④應(yīng)當(dāng)注意的一個問題是不能轉(zhuǎn)動一圈以上，內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度不變，所以沒有影響．

t為時間間隔因為點跡重合，當(dāng)半徑減小時，因為單位時間答案：1ACBD2D3ω＝錯誤!，θ為n個點對應(yīng)的圓心角，t為時間間隔4沒有影響三、計算題此題共4小題，共42分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位13．10分2022年赤峰高一期中如圖2－19所示，在圓滑水平面上，一質(zhì)量為m＝0.20kg的小球在繩的拉力作用下做半徑為r＝1.0m的勻速圓周運(yùn)動．已知小球運(yùn)動的線速度大小為v＝2.0m/，求：圖2－19小球運(yùn)動的周期．小球做勻速圓周運(yùn)動時，繩對它的拉力大小．解析：1根據(jù)周期公式可知小球運(yùn)動的周期：2設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動時，細(xì)繩對它的拉力為

T＝錯誤!＝F，根據(jù)牛頓第二定律有：

F＝m錯誤!＝

N答案：12N14．10分如圖2－20所示，一質(zhì)量為m＝2kg的小球用細(xì)繩拴住在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，繩長L＝0.5m，固定點O距地面的高度為5.5m，繩的最大承受力F＝120N，則小球經(jīng)過最低點時的速率最大為多少若以此最大速率經(jīng)過最低點時，

細(xì)繩恰巧被拉斷，則小球落地時距離固定點

O的水平距離為多大

g取

10m/

2圖2－20解析：1設(shè)小球經(jīng)過最低點時的速度為v，此時細(xì)繩所承受的力達(dá)到最大值，則由向心力公式：T－mg＝m錯誤!可得：v＝5m/2當(dāng)細(xì)繩被拉斷之后，小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動，其初速度為v0＝5m/設(shè)小球從拋出到落地的時間為t則由自由落體運(yùn)動規(guī)律可知：t＝錯誤!＝1其水平位移＝v0t＝5×1m＝5m答案：5m/5m1510分2022年陜西咸陽高一檢測如圖2－21所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO′轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗拙，筒口半徑和筒高分別為R和，筒內(nèi)壁A點的高度為筒高的一半．內(nèi)壁H上有一質(zhì)量為m的小物塊．求：1當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁

圖2－21A點受到的摩擦力和支持力的大?。?當(dāng)物塊在A點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其受到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度．解析：1當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點時受到重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡，由平衡條件得摩擦力的大小f＝mginθ＝錯誤!支持力的大小N＝mgcoθ＝錯誤!2當(dāng)物塊在A點隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所受到的摩擦力為零時，物塊在筒壁A點時受到的重力和支持力作用，它們的協(xié)力提供向心力，如下圖，設(shè)筒轉(zhuǎn)動的角速度為ω，有向心力公式可知mgtanθ＝mω2·錯誤!由幾何關(guān)系得tanθ＝錯誤!聯(lián)立以上各式解得ω＝錯誤!答案：1錯誤!錯誤!2錯誤!16．12分電動打夯機(jī)的構(gòu)造如圖2－22所示，由偏心輪飛輪和配重物m組成、電動機(jī)和底座三部分組成，飛輪上的配重物的質(zhì)量m＝6kg電動機(jī)、飛輪不含配重物和底座總質(zhì)量M＝30kg，配重物的重心到輪軸的距離r＝20cm在電動機(jī)帶動下，偏心