高中物理必修二第六章圓周運(yùn)動(dòng)（能力提升）（解析版）

第六章圓周運(yùn)動(dòng)（2019年新人教版）能力提升卷班級___________姓名___________學(xué)號____________分?jǐn)?shù)____________（考試時(shí)間：75分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級、姓名、學(xué)號填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題：本題共6個(gè)小題，每小題4分，共24分。在每個(gè)小題的給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．【2019年山西省運(yùn)城市高一月考物理測試】質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則()A．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)的位移都相同B．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)通過的路程都相等C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的平均速度都相同【答案】B【解析】由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的定義知B正確；位移、平均速度和加速度是矢量，其方向不同，故A、CD錯(cuò)誤。2.【2019年河北省邯鄲市高一月考物理測試】在水平冰面上，狗拉著雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為圓心．能正確地表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力f的選項(xiàng)是()【答案】C【解析】由于雪橇在冰面上滑動(dòng)，故滑動(dòng)摩擦力方向必與運(yùn)動(dòng)方向相反，即方向應(yīng)為圓的切線方向，因做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力一定指向圓心，由此可知C正確．3.【2019年山西省朔州市高一期中考試物理測試】如圖所示，洗衣機(jī)的脫水筒采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中不正確的是()A．脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的B．水會(huì)從筒中甩出是因?yàn)樗问艿降南蛐牧艽蟮木壒蔆．加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，脫水效果會(huì)更好D．靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好【答案】B【解析】水滴依附衣物的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于該附著力時(shí)，水滴被甩掉，B錯(cuò)誤；脫水過程中，衣物做離心運(yùn)動(dòng)而甩向筒壁，A正確；角速度增大，水滴所需向心力增大，脫水效果更好，C正確；周邊的衣物因圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R更大，在ω一定時(shí)，所需向心力比中心衣物的大，脫水效果更好，D正確。所以選B4.【2019年湖北省安陸市高一月考物理測試】如圖所示，由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面上P、Q兩物體均繞地球自轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對于P、Q兩物體的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．P、Q兩點(diǎn)的角速度大小相等B．P、Q兩點(diǎn)的線速度大小相等C．P點(diǎn)的線速度比Q點(diǎn)的線速度大D．P、Q兩物體均受重力和支持力兩個(gè)力作用【答案】A.【解析】P、Q兩點(diǎn)都是繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度相等，即ωP＝ωQ，選項(xiàng)A對．根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)線速度v＝ωR，P、Q兩點(diǎn)到地軸的距離不等，即P、Q兩點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小不等，選項(xiàng)B錯(cuò)．Q點(diǎn)到地軸的距離遠(yuǎn)，圓周運(yùn)動(dòng)半徑大，線速度大，選項(xiàng)C錯(cuò)．P、Q兩物體均受到萬有引力和支持力作用，二者的合力是圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，我們把與支持力等大反向的平衡力即萬有引力的一個(gè)分力稱為重力，選項(xiàng)D錯(cuò)．5.【2019年湖北省大冶市高一期末考試物理測試】如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動(dòng)，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A.eq\f(Ff,mg) B.eq\f(Ff,mg＋m\f(v2,R))C.eq\f(Ff,mg－m\f(v2,R)) D.eq\f(Ff,m\f(v2,R))【答案】B【解析】物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個(gè)力作用，據(jù)牛頓第二定律得FN－mg＝meq\f(v2,R)，又Ff＝μFN，聯(lián)立解得μ＝eq\f(Ff,mg＋m\f(v2,R))，選項(xiàng)B正確．6.【2019年湖南省長沙市高一月考物理測試】如圖所示為一種“滾輪—平盤無極變速器”的示意圖，它由固定于主動(dòng)軸上的平盤和可隨從動(dòng)軸移動(dòng)的圓柱形滾輪組成．由于摩擦的作用，當(dāng)平盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾輪就會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，如果認(rèn)為滾輪不會(huì)打滑，那么主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2、滾輪半徑r以及滾輪中心距離主動(dòng)軸軸線的距離x之間的關(guān)系是()A．n2＝n1eq\f(x,r) B．n2＝n1eq\f(r,x)C．n2＝n1eq\f(x2,r2) D．n2＝n1eq\r(\f(x,r))【答案】A【解析】滾輪因與平盤有摩擦的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，并且認(rèn)為不打滑，所以滾輪邊緣的線速度與平盤上x處的線速度相等，即n1x＝n2r，所以選項(xiàng)A正確．二、選擇題：本題共四個(gè)小題，每小題6分，共24分。在每個(gè)小題的給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。7.【2019年河南省洛陽市高一期中考試物理測試】m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，A為終端皮帶輪，如圖所示，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑，當(dāng)m可被水平拋出時(shí)()A.皮帶的最小速度為eq\r(gr)B.皮帶的最小速度為eq\r(\f(g,r))C.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))D.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1,2π)eq\r(gr)【答案】AC【解析】物體恰好被水平拋出時(shí)，在皮帶輪最高點(diǎn)滿足mg＝eq\f(mv2,r)，即速度最小為eq\r(gr)，選項(xiàng)A正確；又因?yàn)関＝2πrn，可得n＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))，選項(xiàng)C正確.8.【2019年山東省鄒城市高一期末考試物理測試】有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是 ()A．h越高，摩托車對側(cè)壁的壓力將越大B．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大C．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大D．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大【答案】BC【解析】摩托車受力如圖所示．由于FN＝eq\f(mg,cosθ)所以摩托車受到側(cè)壁的壓力與高度無關(guān)，保持不變，摩托車對側(cè)壁的壓力F也不變，A錯(cuò)誤；由Fn＝mgtanθ＝meq\f(v2,r)＝mω2r知h變化時(shí)，向心力Fn不變，但高度升高，r變大，所以線速度變大，角速度變小，周期變大，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤．9.【2019年浙江省臺(tái)州市高一月考物理測試】如圖所示，長0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為2m/s.取g＝10m/s2，下列說法正確的是 ()A．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是24NB．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對桿的壓力大小是6NC．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是24ND．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是54N【答案】BD【解析】設(shè)小球在最高點(diǎn)時(shí)受桿的彈力向上，則mg－FN＝meq\f(v2,l)，得FN＝mg－meq\f(v2,l)＝6N，故小球?qū)U的壓力大小是6N，A錯(cuò)誤，B正確；小球通過最低點(diǎn)時(shí)FN－mg＝meq\f(v2,l)，得FN＝mg＋meq\f(v2,l)＝54N，小球?qū)U的拉力大小是54N，C錯(cuò)誤，D正確．10.【2019年山東省臨沂市高一期中考試物理測試】人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有()A．可以用天平測量物體的質(zhì)量B．可以用水銀氣壓計(jì)測艙內(nèi)的氣壓C．可以用彈簧測力計(jì)測拉力D．在衛(wèi)星內(nèi)將重物掛于彈簧測力計(jì)上，彈簧測力計(jì)示數(shù)為零，但重物仍受地球的引力【答案】CD【解析】衛(wèi)星內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)，此時(shí)放在天平上的物體對天平的壓力為零，因此不能用天平測量物體的質(zhì)量，故A錯(cuò)；同理水銀也不會(huì)產(chǎn)生壓力，故水銀氣壓計(jì)也不能使用，故B錯(cuò)；彈簧測力計(jì)測拉力遵從胡克定律，拉力的大小與彈簧伸長量成正比，故C正確；物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)并不是不受重力，而是重力提供了物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故D正確．第II卷（非選擇題共52分）三、填空題（兩個(gè)題共15分，其中11題6分，12題9分）11．【2019年貴州省安順市高一期中考試物理測試】某同學(xué)用圓錐擺驗(yàn)證向心力公式F＝mRω2。先在一張白紙上以O(shè)為圓心畫一組同心圓，再將白紙鋪在水平桌面上，在O點(diǎn)正上方距桌面高為h處的O1處用鐵架臺(tái)(圖中未畫出)懸掛一質(zhì)量為m的小球，設(shè)法使小球沿著半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)但恰不與紙面接觸。(1)現(xiàn)用刻度尺測得R、h，用天平測得m，用g表示重力加速度，則小球所受的合力F1＝________。(2)為了測出小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω，先用停表測得小球完成n次圓周運(yùn)動(dòng)共用時(shí)t，則由向心力公式F＝mRω2求得小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F2＝________，代入數(shù)值，驗(yàn)證F1＝F2是否成立?！敬鸢浮?1)eq\f(mgR,h)(2)meq\f(4π2n2R,t2)【解析】(1)設(shè)擺線與豎直方向的夾角為α，則有tanα＝eq\f(R,h)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)中所受合力的表達(dá)式為F1＝mgtanα＝eq\f(mgR,h)。(2)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(t,n)，向心加速度的表達(dá)式為an＝eq\f(4π2R,T2)＝eq\f(4π2n2R,t2)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F2＝man＝meq\f(4π2n2R,t2)，所以若能大致滿足F1＝F2，就可達(dá)到粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的目的。12.【2019年四川省廣安市高一月考物理測試】在“用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，懸點(diǎn)剛好與一個(gè)豎直的刻度尺零刻度線對齊．將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時(shí)剛好位于圓心．用手帶動(dòng)鋼球，設(shè)法使它剛好沿紙上某個(gè)半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，鋼球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.(1)用秒表記錄運(yùn)動(dòng)n圈的總時(shí)間為t，那么小球做圓周運(yùn)動(dòng)中需要的向心力表達(dá)式為Fn＝__meq\f(4π2n2,t2)r__．(2)通過刻度尺測得小球軌道平面距懸點(diǎn)的高度為h，那么小球做圓周運(yùn)動(dòng)中外力提供的向心力表達(dá)式為F＝__mgeq\f(r,h)__．(3)改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，多次實(shí)驗(yàn)，得到如圖乙所示的eq\f(t2,n2)－h(huán)關(guān)系圖象，可以達(dá)到粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的目的，該圖線的斜率表達(dá)式為__eq\f(4π2,g)__．【答案】見解析【解析】(1)根據(jù)向心力公式：Fn＝meq\f(v2,r)，而v＝eq\f(2πr,T)，T＝eq\f(t,n)，得：Fn＝meq\f(4π2n2,t2)r；(2)如圖由幾何關(guān)系可得：Fn＝mgtanθ＝mgeq\f(r,h).(3)由上面分析得：mgeq\f(r,h)＝meq\f(4π2n2,t2)r，整理得eq\f(t2,n2)＝eq\f(4π2,g)·h，故斜率表達(dá)式為eq\f(4π2,g).四、計(jì)算題（三個(gè)題共37分,其中13題9分，14題12分，15題16分，書寫時(shí)要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）13．【2019年陜西省咸陽市高一月考物理測試】如圖所示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開始做平拋運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R＝0.5m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移的大小x＝0.4m.設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.【答案】(1)1m/s(2)0.2【解析】(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有H＝eq\f(1,2)gt2①在水平方向上有x＝v0t②由①②式解得v0＝xeq\r(\f(g,2H))代入數(shù)據(jù)得v0＝1m/s(2)物塊恰不離開轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，由最大靜摩擦力提供向心力，有Ffm＝meq\f(v\o\al(0,2),R)③Ffm＝μFN＝μmg④由③④式得μ＝eq\f(v\o\al(0,2),gR)代入數(shù)據(jù)得μ＝0.2.14．【江蘇省鹽城市高一月考物理測試】如圖所示，一光滑的半徑為R的半圓形軌道固定在水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球以某一速度沖上軌道，然后小球從軌道口B處飛出，最后落在水平面上．已知小球落地點(diǎn)C距B處的距離為3R，求小球?qū)壍揽贐處的壓力為多大．【答案】eq\f(1,4)mg【解析】設(shè)小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度為v0，則小球平拋的水平位移為x＝eq\r(（3R）2－（2R）2)＝eq\r(5)R，2R＝eq\f(1,2)gt2，所以t＝eq\r(\f(4R,g))v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(\r(5)R,\r(\f(4R,g)))＝eq\f(\r(5gR),2).對小球過B點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得F＋mg＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)，F(xiàn)＝eq\f(1,4)mg.由牛頓第三定律得F′＝F＝eq\f(1,4)mg.15．【2019年江西省南昌市高一期末考試物理測試】如圖所示，軌道ABCD的AB段為一半徑R＝0.2m的光滑eq\f(1,4)圓形軌道，BC段為高為h＝5m的豎直軌道，CD段為水平軌道.一質(zhì)量為0.2kg的小球從A點(diǎn)由靜止開始下滑，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為2m/s，離開B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)(g＝10m/s2)，求：(1)小球離開B點(diǎn)后，在CD軌道上的落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離；(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對圓形軌道的壓力大?。?3)如果在BCD軌道上放置一個(gè)傾角θ＝45°的斜面(如圖中虛線所示)，那么小球離開B點(diǎn)后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距離B點(diǎn)有多遠(yuǎn).如果不能，請說明理由.【答案】(1)2m(2)6N(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距離B點(diǎn)1.13m【解析】(1)設(shè)小球離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，落地點(diǎn)到C點(diǎn)距離為x由h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(1,2)得：t1＝eq\r(\f(2h,g))＝1s，x＝vBt1＝2m.(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)受重力G和豎直向上的彈力FN作用，由牛頓第二定律知F向＝FN－mg＝meq\f(v\o\al(B,2),R)解得FN＝6N，由牛頓第三定律知小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對圓形軌道的壓力大小為6N，方向豎直向下.(3)運(yùn)動(dòng)過程分析如圖所示，斜面BEC的傾角θ＝45°，CE長d＝h＝5m，因?yàn)閐＞x，所以小球離開B點(diǎn)后能落在斜面上.