6.4生活中的圆周运动 同步练习（word版含答案）

6.4生活中的圆周运动 同步练习 2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．如图所示，某杂技演员在做手指玩圆盘的表演。设该盘的质量为m，手指与盘之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘底处于水平状态，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）
A．若手指静止，盘匀速转动，盘边缘某点受合力为零
B．若盘自身不转动，用手指支撑着盘并一起水平向右做匀速运动，则盘受到手水平向右的静摩擦力
C．若盘自身不转动，若手指支撑着盘并一起水平向右做匀加速运动，则手对盘的摩擦力大小一定为
D．若盘随手指一起水平向右做匀加速运动，则手对盘的作用力大小一定大于mg
2．如图，作为潮汕网红新地标之一的摩天轮凝架在汕头儿童公园湖景中央，在这里能尽情俯瞰周边景致、眺望东海岸海平面。若该摩天轮做匀速圆周运动，则某座舱（ ）
A．线速度始终恒定
B．加速度始终恒定
C．角速度大小恒定
D．受到的合力始终恒定
3．如图所示，水平圆盘上放置一物体P，用一轻质弹簧将该物体和圆盘中心O固连，此时弹簧处于拉伸状态，圆盘能绕通过其中心的竖直轴自由转动。现让圆盘从静止开始缓慢加速转动，直到P与圆盘发生相对滑动，则在此过程中P与圆盘间的摩擦力大小（ ）
A．先增大后减小 B．先减小后增加 C．一直增大 D．一直减小
4．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直中心轴OO'匀速转动的水平转台中央处。质量为m的小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与 OO'之间的夹角θ为60°，重力加速度为g。此时转台转动的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
5．如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光。下列说法正确的是（ ）
A．安装时A端比B端更远离圆心
B．高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触
C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光
D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
6．在室内自行车比赛中，运动员以速度在倾角为的赛道上做匀速圆周运动。已知运动员的质量为，做圆周运动的半径为，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．运动员做圆周运动的角速度为
B．运动员做匀速圆周运动的向心力大小是
C．运动员做匀速圆周运动的向心力大小一定是
D．将运动员和自行车看做一个整体，则整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
7．如图甲所示，透明弹跳球是儿童喜欢的玩具：如图乙所示，用手拉着不可伸长绳子的一端使弹跳球在水平面内做匀速圆周运动，且拉绳的手保持静止，弹跳球两次做圆周运动的平面分别为平面a和平面b。绳子质量和空气阻力不计，弹跳球可视为质点，下列说法不正确的是（ ）
A．弹跳球在平面a上运动的角速度较大
B．弹跳球在平面a上运动的线速度较大
C．弹跳球在平面a上运动的周期较大
D．弹跳球在平面a上运动时绳子的拉力较大
8．如图所示，公园中的一位爷爷把秋千拉到A后静止释放，秋千和小孩一起沿虚线向右摆动，B为最高点，忽略空气阻力影响、摆绳视为轻绳、则秋千从A摆到B的过程（ ）
A．小孩先失重后超重
B．摆绳拉力的功率始终为零
C．小孩的向心加速度先减小后增大
D．总重力和摆绳拉力的合力总是指向轨迹圆心
二、多选题
9．如图所示，一长为L的细线一端固定在A点，另一端系一小球，现使小球在水平面内绕O点做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，在小球的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球所受向心力的方向水平指向O点 B．小球所受向心力的方向沿细绳指向A点
C．小球做匀速圆周运动的半径为L D．小球做匀速圆周运动的半径为Lsinθ
10．滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果。滚筒截面如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．衣物运动到最低点B点时处于超重状态
B．衣物和水都做离心运动
C．衣物运动到最高点A点时脱水效果更好
D．衣物运动到最低点B点时脱水效果更好
11．如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，小球直径略小于管道内径，ab为过圆心的水平线。则小球（ ）
A．过最高点的速度越小，对管壁的弹力可能越大
B．过最高点的速度越小，对管壁的弹力一定越小
C．在ab以下运动时，对内侧管壁可能有作用力
D．在ab以下运动时，对内侧管壁一定无作用力
12．如图所示，AB为竖直放置的光滑圆筒，一根长细绳穿过圆筒后一端连着质量为m1=5kg的小球，另一端和细绳BC（悬点为B）在结点C处共同连着一质量为m2的小球，长细绳能承受的最大拉力均为60N，细绳BC能承受的最大拉力均为27.6N。圆筒顶端A到C点的距离=1.5m，细绳BC刚好被水平拉直时长=0.9，转动圆筒并逐渐缓慢增大角速度，在BC绳被拉直之前，用手拿着m1保证其位置不变，在BC绳被拉直之后，放开m1，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．在BC绳被拉直之前，AC绳中拉力逐渐增大
B．当角速度时，BC绳刚好被拉直
C．当角速度ω=2rad/s时，AC绳刚好被拉断
D．当角速度ω=4rad/s时，BC绳刚好被拉断
13．如图所示，水平放置的圆盘可绕其中心轴转动，放置在圆盘上的小滑块A用穿过圆盘中心光滑小孔的细线与小球B连接，当圆盘匀速转动的角速度时，滑块A和小球B均相对圆盘保持静止，此时OA段线长为0.5m，OB段线长为1m。已知滑块A的质量m1=2kg，小球B的质量m2=0.6kg，取重力加速度大小g=10m/s2，滑块与小球均视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（ ）
A．滑块A受到的摩擦力方向一定指向圆盘的圆心
B．滑块A与圆盘间的动摩擦因数可能为0.4
C．细线受到的拉力大小为12N
D．OB段细线与竖直方向的夹角为53°
14．如图所示，内壁光滑的玻璃管内用长为的轻绳悬挂一个小球。当玻璃管绕竖直轴以角速度匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力。下列说法正确的是（ ）
A．仅增加绳长后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力
B．仅增加绳长后，若仍保持小球与玻璃管间无压力，需减小
C．改变小球质量后，小球仍不受到玻璃管的弹力
D．仅增加角速度至后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力
三、实验题
15．飞船绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，在这种环境中无法用天平称量物体的质量．某同学在该环境中设计了右图所示的装置来间接测量物体A的质量．给待测物体A一个初速度，使之在桌面上做匀速圆周运动，用弹簧测力计测出细绳的张力F,用秒表测出物体A做圆周运动的周期T，用刻度尺测出物体A做圆周运动的半径R,则：
(1)桌面给物体A的摩擦力能否忽略不计？为什么？答：__________
⑵写出所测物体A的质量m的表达式． 答：________________
16．在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，细绳的悬点刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线平齐．将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心．用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为r的圆周运动，钢球的质量为m，重力加速度为g。
(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t，那么小球做圆周运动时需要的向心力表达式为Fn=_____；
(2)通过刻度尺测得小球运动的轨道平面距悬点的高度为h，那么小球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为；
(3)改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的关系图像，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式k=________。（用前面已知的相关字母表示）
四、解答题
17．在杂技节目“水流星”的表演中，碗的质量m1=0.1 kg，内部盛水质量m2=0.4 kg，拉碗的绳子长l=0.5 m，使碗在竖直平面内做圆周运动，如果碗通过最高点的速度v1=9 m/s，通过最低点的速度v2=10 m/s，g=10 m/s2，求碗在最高点时绳的拉力大小及水对碗的压力大小。
18．如图所示，长为L=0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，A端连着一个质量m=2 kg的小球，g取10 m/s2。
（1）如果小球的速度为3 m/s，求在最低点时杆对小球的拉力为多大。
（2）如果在最高点杆对小球的支持力为4 N，求杆旋转的角速度为多大。
19．如图所示，“V”形光滑支架下端用铰链固定于水平地面上，支架两臂与水平面间夹角θ均为53°，“V”形支架的AB臂上套有一根原长为L的轻弹簧，轻弹簧的下端固定于“V”形支架下端，上端与一小球相接触但不连接。已知小球质量为m，支架每臂长为，支架静止时弹簧被压缩了，重力加速度为g。现让小球随支架一起绕中轴线OO′以角速度ω匀速转动。sin53°=，cos53°=，求：
(1)轻弹簧的劲度系数k；
(2)轻弹簧恰为原长时，支架的角速度ω1；
(3)当=时轻弹簧弹力的大小。
20．质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力=42N，转轴离地高度h=5.5m，不计阻力，g=10m/s2。
（1）小球经过最高点的速度是多少？
（2）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求此时小球的速度大小以及对应的水平射程。
参考答案：
1．D
2．C
3．B
4．A
5．C
6．B
7．C
8．B
9．AD
10．AD
11．AD
12．ABD
13．ABC
14．BC
15． 能忽略不计，因为物体A处于完全失重状态 FT2/4π2R
16．
17．76 N，60.8 N
18．（1）56 N；（2）4 rad/s
19．(1)；(2)；(3)
20．（1）；（2）；4m