第六章-圓周運(yùn)動(dòng)：?jiǎn)卧獪y(cè)試卷及參考答案-2023學(xué)年高一物理人教版(2019)必修第二冊(cè)

第六章圓周運(yùn)動(dòng)單元訓(xùn)練（時(shí)間：75分鐘滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題（本題有8小題，每小題4分，共32分）1.下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是()A．是線速度不變的運(yùn)動(dòng)B．是角速度不變的運(yùn)動(dòng)C．是角速度不斷變化的運(yùn)動(dòng)D．是相對(duì)圓心位移不變的運(yùn)動(dòng)2.在水平冰面上，狗拉著雪橇做變速圓周運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為圓心，能正確的表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的圖是()3.汽車在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車向前行駛的距離等于車輪的周長(zhǎng)。某國(guó)產(chǎn)轎車的車輪半徑約為30cm，當(dāng)該型號(hào)轎車在高速公路上行駛時(shí)，駕駛員面前的速率計(jì)的指針指在“120km/h”上，可估算出該車車輪的轉(zhuǎn)速約為()A．1000r/s B．1000r/minC．1000r/h D．2000r/s4.一個(gè)圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上有一個(gè)小物體隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)。對(duì)小物體進(jìn)行受力分析，下列說(shuō)法正確的是()A．只受重力和支持力B．只受重力、支持力、摩擦力C．只受重力、支持力、向心力D．只受重力、支持力、摩擦力、向心力5.如圖為某中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時(shí)他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，則他()A．所受的合力為零，做勻速運(yùn)動(dòng)B．所受的合力恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng)C．所受的合力恒定，做變加速運(yùn)動(dòng)D．所受的合力變化，做變加速運(yùn)動(dòng)6.如圖所示，工廠里的吊車正吊著一個(gè)鑄件沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槟撤N原因，突然緊急剎車，此瞬間鑄件所受的合外力()A．方向豎直向上B．方向向前C．為零D．方向豎直向下7.如圖所示，照片中的汽車在水平路面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知圖中雙向四車道的總寬度約為15m，假設(shè)汽車受到的最大靜摩擦力等于車重的0.7倍，則運(yùn)動(dòng)的汽車()A．所受的合力可能為零B．只受重力和地面支持力作用C．最大速度不能超過25m/sD．所需的向心力由重力和支持力的合力提供8.在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L(zhǎng)。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于()A.eq\r(\f(gRh,L))B.eq\r(\f(gRh,d))C.eq\r(\f(gRL,h))D.eq\r(\f(gRd,h))二、多項(xiàng)選擇題（本題有4小題，每小題6分，共24分）9.如圖，A、B兩點(diǎn)分別位于大、小輪的邊緣上，C點(diǎn)位于大輪半徑的中點(diǎn)，大輪的半徑是小輪半徑的2倍，它們之間靠摩擦傳動(dòng)，接觸面不打滑。下列說(shuō)法正確的是()A．A與B線速度大小相等 B．B與C線速度大小相等C．A的角速度是C的2倍 D．A與C角速度大小相等10.如圖所示，A是用輕繩連接的小球，B是用輕桿連接的小球，兩球都在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且繩、桿長(zhǎng)度L相等。忽略空氣阻力，下面說(shuō)法中正確的是()A．A球通過圓周最高點(diǎn)的最小速度是eq\r(gL)B．B球通過圓周最高點(diǎn)的最小速度為零C．B球到最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)D．A球在運(yùn)動(dòng)過程中所受的合外力的方向總是指向圓心11.如圖所示，長(zhǎng)為l的懸線一端固定在O點(diǎn)，另一端系一小球。在O點(diǎn)正下方C點(diǎn)釘一釘子，O、C間距離為eq\f(l,2)。把懸線另一端的小球拉到跟懸點(diǎn)同一水平面上無(wú)初速度釋放，小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子，則小球的()A．線速度突然增大為原來(lái)的2倍B．角速度突然增大為原來(lái)的2倍C．向心加速度突然增大為原來(lái)的2倍D．懸線拉力突然增大為原來(lái)的2倍12.質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的B點(diǎn)和A點(diǎn)，如圖所示，繩b在水平方向伸直時(shí)長(zhǎng)為l，繩a與水平方向成θ角，當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)繩張力不可能為零B．a(chǎn)繩的張力隨角速度的增大而增大C．當(dāng)角速度ω>eq\r(\f(g,ltanθ))時(shí)，b繩將出現(xiàn)張力D．若b繩突然被剪斷，則a繩的張力一定發(fā)生變化三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，每空3分，共15分）13.如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置，皮帶輪為O、O′，RB＝eq\f(1,2)RA，RC＝eq\f(2,3)RA，當(dāng)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶與皮帶輪之間不打滑，則：A、B、C三點(diǎn)的角速度之比為、線速度之比為、周期之比為。14．如圖所示是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置圖，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球6、7分別以不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂8的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂8的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒9下降，從而露出標(biāo)尺10，標(biāo)尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。那么：(1)現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內(nèi)，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是________。A．在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實(shí)驗(yàn)B．在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)C．在小球運(yùn)動(dòng)半徑不等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)D．在小球運(yùn)動(dòng)半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實(shí)驗(yàn)(2)在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了________(選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“控制變量法”或“等效替代法”)來(lái)探究向心力的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。(3)當(dāng)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球做實(shí)驗(yàn)，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)右邊標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)為左邊的2倍，那么，左邊塔輪與右邊塔輪之間的角速度之比為________。四、計(jì)算題（15題13分，16題16分）15.向心加速度由向心力產(chǎn)生。下面請(qǐng)分析解決涉及圓周運(yùn)動(dòng)的一些動(dòng)力學(xué)問題。在圖中，若水平圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝0.6rad/s，質(zhì)量為30kg的小孩坐在距離軸心1m處隨圓臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。小孩的向心加速度為多大？小孩受到的靜摩擦力為多大？16.某人將一個(gè)蒸籠屜握在手中，并在內(nèi)側(cè)邊緣放置一個(gè)裝有水的杯子，掄起手臂讓蒸籠屜連同水杯在豎直面內(nèi)一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，水卻沒有灑出來(lái)。如圖所示，已知蒸籠屜的半徑為15cm，人手臂的長(zhǎng)度為60cm，杯子的質(zhì)量m1＝0.3kg，杯中水的質(zhì)量m2＝0.2kg，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可認(rèn)為圓心在人的肩膀處，不考慮水杯的大小，g取10m/s2。(1)若要保證在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求水杯通過最高點(diǎn)的最小速率v0；(2)若在最高點(diǎn)水杯的速率為v1＝4m/s，求此時(shí)水對(duì)杯底的壓力。人教版必修2第六章圓周運(yùn)動(dòng)單元測(cè)試答案一、單項(xiàng)選擇題（本題共8小題，每小題4分，共32分）1.解析：選B勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時(shí)刻變化，A、C錯(cuò)誤，B正確；相對(duì)圓心的位移大小不變，方向時(shí)刻變化，D錯(cuò)誤。2.解析：選C雪橇所受的摩擦力方向一定與運(yùn)動(dòng)方向相反，沿圓周的切線方向，牽引力F有沿半徑指向圓心的分力提供向心力，沿切向的分力與Ff的合力改變雪橇速度的大小，故只有選項(xiàng)C正確。3.解析：選B由v＝rω、ω＝2πn聯(lián)立可得n＝eq\f(v,2πr)＝eq\f(120×103,3600×2×3.14×30×10－2)r/s≈17.7r/s＝1062r/min，故選B。4.解析：選B小物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，對(duì)小物體受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力，如圖所示；重力和支持力平衡，靜摩擦力提供向心力，故B正確。5.解析：選D運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，D正確。6.解析：選A由題意知，當(dāng)?shù)踯囃蝗粍x車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，鑄件開始做圓周運(yùn)動(dòng)，其所受合力指向圓心提供向心力，有T－mg＝meq\f(v2,L)，即合力豎直向上，故A正確。7.解析：選C汽車在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力時(shí)刻指向圓心，拐彎時(shí)靠靜摩擦力提供向心力，因此排除A、B、D項(xiàng)，所以選擇C。8.解析：選B汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由重力與斜面對(duì)汽車的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F向＝mgtanθ，根據(jù)牛頓第二定律：F向＝meq\f(v2,R)，tanθ＝eq\f(h,d)，解得汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度v＝eq\r(\f(gRh,d))，B對(duì)。二、多項(xiàng)選擇題（本題有4小題，每小題6分，共24分）9.解析：選AD靠摩擦傳動(dòng)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的大、小兩輪接觸面互不打滑，知A、B兩點(diǎn)具有相同的線速度，故A項(xiàng)正確；點(diǎn)A和點(diǎn)C是同軸傳動(dòng)，角速度相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；點(diǎn)A和點(diǎn)B的線速度大小相同，又因?yàn)锳、C具有相同的角速度，根據(jù)v＝rω，可知B點(diǎn)的線速度大于C點(diǎn)的線速度，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。10.解析：選ABCA球在最高點(diǎn)的臨界情況是繩子拉力為零，根據(jù)mg＝eq\f(mv2,L)，可知在最高點(diǎn)的最小速度為eq\r(gL)，由于桿可以提供拉力，也可以提供支持力，所以B球在最高點(diǎn)的最小速度為零，故A、B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，B球的加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，故C正確；A球做變速圓周運(yùn)動(dòng)，只在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)所受的合力的方向指向圓心，故D錯(cuò)誤。11.解析：選BC碰到釘子的瞬間，根據(jù)慣性可知，小球的速度不能發(fā)生突變，即線速度不變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)ω＝eq\f(v,R)可知，半徑減半，線速度不變，所以角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故B正確；小球的向心加速度a＝eq\f(v2,R)，半徑減半，故小球的向心加速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故C正確；碰撞前，F(xiàn)－mg＝meq\f(v2,R)，故繩子拉力F＝mg＋eq\f(mv2,R)，碰撞后，F(xiàn)′－mg＝meq\f(v2,\f(R,2))，解得F′＝mg＋eq\f(2mv2,R)，故D錯(cuò)誤。12.解析：選AC當(dāng)b繩中有張力時(shí)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，豎直方向有Tasinθ＝mg，由此可知，此時(shí)Ta與ω?zé)o關(guān)，故A正確，B錯(cuò)誤。由圓錐擺模型知ω較小時(shí)b繩中無(wú)張力，設(shè)ω＝ω0時(shí)b繩剛伸直且無(wú)張力，對(duì)小球有eq\f(mg,tanθ)＝mω02·l，則ω＝ω0＝eq\r(\f(g,ltanθ))，故C正確。當(dāng)b繩中無(wú)張力時(shí)，將b突然剪斷，a繩的張力不會(huì)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。三、實(shí)驗(yàn)題（每空2分，共14分）13.解析由題意可知，A、B兩點(diǎn)在同一皮帶輪上，因此ωA＝ωB，又皮帶不打滑，所以vA＝vC，故可得ωC＝eq\f(vC,RC)＝eq\f(vA,\f(2,3)RA)＝eq\f(3,2)ωA所以ωA∶ωB∶ωC＝ωA∶ωA∶eq\f(3,2)ωA＝2∶2∶3又vB＝RBωB＝eq\f(1,2)RAωA＝eq\f(vA,2)所以vA∶vB∶vC＝vA∶eq\f(1,2)vA∶vA＝2∶1∶2TA∶TB∶TC＝eq\f(2π,ωA)∶eq\f(2π,ωB)∶eq\f(2π,ωC)＝eq\f(1,2)∶eq\f(1,2)∶eq\f(1,3)＝3∶3∶2。答案2∶2∶32∶1∶23∶3∶214.解析(1)根據(jù)F＝mrω2，可知要研究小球受到的向心力大小與角速度的關(guān)系，需控制小球的質(zhì)量和半徑不變，所以A選項(xiàng)是正確的，B、C、D錯(cuò)誤。(2)由前面分析可以知道該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法。(3)由題意可知F右＝2F左，r左＝2r右，又兩小球質(zhì)量相等，則由F＝mω2r，得eq\f(ω左,ω右)＝eq\r(\f(F左r右,F右r左))＝eq\f(1,2)。答案(1)A(2)控制變量法(3)1∶2四、計(jì)算題（15題13分，16題16分）15.解析由an＝ω2r可求得小孩的向心加速度an＝0.62×1m/s2＝0