第六章 圆周运动 单元测试（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第六章 圆周运动 单元测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 566.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-20 16:24:34 | ||
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文档简介
第六章 圆周运动
一．选择题：（本题共14小题，每题4分，共56分．其中1-8题单选，9-14题多选．全选对得4分，选对但不全得2分，错选、多选或不答得0分．）
1．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．由可知，匀速圆周运动的向心加速度与半径成正比
B．匀速圆周运动就是线速度不变的运动
C．向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
D．向心加速度越大，物体速率变化越快
2．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力不变 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 D．物体所受弹力和摩擦力都减小了
3．2021年9月17日，十四届全运会铁人三项赛在汉中市天汉文化公园和天汉湿地公园拉开帷幕。某同学观看自行车比赛时发现运动员骑自行车在水平地面转弯时，自行车与竖直方向有一定的夹角才不会倾倒。查阅有关资料得知，只有当水平地面对自行车的支持力和摩擦力的合力方向与自行车的倾斜方向相同时自行车才不会倾倒。若该运动员骑自行车时的速率为8m/s，转弯的半径为10m，取重力加速度大小g=10m/s2。则自行车与竖直方向的夹角的正切值为（ ）
A． B． C． D．1
4．如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和球B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，给该系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。若忽略空气阻力的影响，则球B在最高点时（ ）
A．球B的速度大小为
B．球A的速度大小为
C．杆对球A的作用力为1.25mg
D．杆对球A的作用力为1.5mg
5．如图所示，质量为、的物体A、B用轻绳连接放在水平圆盘上，A、B距圆盘中心转轴距离相等，此时细线伸直且恰无张力，A、B与圆盘间动摩擦因数分别为、。若圆盘从静止开始转动，且在角速度ω缓慢增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．无论、大小关系如何，A、B一定同时达到最大静摩擦力
B．当，时，A先达到最大静摩擦力
C．当，时，随角速度的缓慢增大，B的摩擦力方向将发生改变
D．当，时，随角速度的缓慢增大，A、B将向B的一侧发生滑动
6．图为游乐园的内外双排旋转木马，当转盘转速稳定后，内外两排悬挂的木马椅子（包括人）就会向外倾斜做相同周期的圆锥摆运动，活动非常有体验感。为研究问题，乙图为设施的简化模型图，A、B两个小球用等长绳子悬挂在水平转盘同一半径的内外两处（B在外侧），下列分析正确的是（ ）
A．稳定旋转时，因周期相等，A球悬绳和B球悬绳必定平行
B．稳定旋转时，无论A球和B球的质量是否相等，B球悬绳与竖直方向夹角一定大于A球悬绳与竖直方向夹角
C．稳定旋转时，若B球的质量大于A球，则B球悬绳与竖直方向的夹角小于A球悬绳与竖直方向的夹角
D．稳定旋转时，A球悬绳和B球悬绳的反向延长线必与竖直转轴相交于同一点
7．如图所示，一根细线绕过一个小的光滑定滑轮，两端连着质量分别为、的小球，让定滑轮绕竖直轴匀速转动，稳定时，连接质量为的细线长为，与竖直方向的夹角力，连接质量为的细线长为，与竖直方向的夹角为，若，则下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，质量为1.6kg，半径为0.5m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为mA=1kg、mB=2kg．某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为vA=3m/s，此时杆对圆管的弹力为零。则B球的速度大小vB为（取g=10m/s2）（ ）
A．2m/s B．4m/s
C．6m/s D．8m/s
9．如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为37°和53°，已知sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。现有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．A、B球的角速度之比为4：3
B．A、B球的角速度之比为16：9
C．A、B球运动的线速度之比为4：3
D．A、B球运动的线速度之比为1：1
10．如图所示，小木块a、b和c（可视为质点）放在水平圆盘上，a、b两个质量均为m，c的质量为。a与转轴OO′的距离为r，b、c与转轴OO′的距离为2r且均处于水平圆盘的边缘．木块与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，下列说法正确的是（ ）
A．在a、b和c均未滑动前，b、c所受的摩擦力始终相等
B．在a、b和c均未滑动前，a、c所受摩擦力的大小相等
C．b和c将同时从水平圆盘上滑落
D．b开始滑动时的转速是
11．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道与水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）
A．轨道半径R=
B．v=
C．若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内
D．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外
12．一质量为m的小物体（可视为质点，且相对传送带静止）在水平传送带上被传送，A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮的半径为r，重力加速度大小为g，传送带与皮带轮间不会打滑，当小物体可被水平抛出时（ ）
A．皮带的最小速度为 B．皮带的最小速度为
C．A轮每秒的转数最少是 D．A轮每秒的转数最少是
13．如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g ， 则下列叙述中正确的是（ ）
A．v的极小值为0
B．v由零逐渐增大的过程中，轨道对球的弹力先减小再增大
C．当v由值逐渐增大的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由值逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
14．如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（ ）
A．物块始终受到三个力作用
B．只有在、、、四点，物块受到合外力才指向圆心
C．从到，物体所受的摩擦力先减小后增大
D．从到，物块处于超重状态
二、填空题（共10分）
15．（6分）如图所示，轮O1、O2固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑。在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径之比r1∶r2∶r3=2∶1∶1，则：
（1）A、B、C点的线速度大小之比vA∶vB∶vC=___________；
（2）A、B、C点的角速度大小之比ωA∶ωB∶ωC=___________；
（3）A、B、C三点的向心加速度大小之比aA∶aB∶aC=___________。
16．（4分）用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，回答以下问题：
（1）在该实验中，主要利用了_________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。
A．理想实验法 B．微元法
C．控制变量法 D．等效替代法
（2）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们做圆周运动的半径相同。依次调整塔轮上皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究__________。
A．向心力的大小与质量的关系 B．向心力的大小与半径的关系
C．向心力的大小与角速度的关系 D．以上三者均可探究
（3）探究向心力与角速度之间的关系时，若图中弹簧测力筒显示出两个小球所受向心力的比值为4：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为_________。
A． 3∶2 B．4∶9 C．2∶3 D．9∶4
三、解答题（共34分）
17．（10分）如图所示，小球A质量为。固定在长为的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动。如果小球经过最高位置时，杆对球的作用力为拉力，拉力大小等于球的重力。（g取）求：
（1）球在最高点时的速度大小；
（2）当小球经过最低点时速度为，杆对球的作用力的大小；
（3）如果把其中轻细杆变成等长的轻绳，小球刚好能通过最高点的速度为多大。
18．（10分）如图所示，一细绳穿过光滑固定的细管，两端分别拴着小球A和B，质量关系mB=2mA（g取10m/s2）。
（1）小球A绕管子的中心轴转动，稳定时连接小球A的细绳与竖直方向的夹角α是多少
（2）如果此时小球A到上管口的绳长L=0.6m，那么小球A的线速度是多少
19．（14分）如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台静止不转动时，将一质量为、可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与对称轴成角。重力加速度，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则：
（1）物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数为多少？
（2）当转台绕转轴匀速转动时，若物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0，则转台转动的角速度为多少？
（3）若转台转动的角速度为，物块仍在陶罐中的A点随陶罐一起转动，则陶罐给物块的弹力和摩擦力大小为多少？
参考答案：
1．C 2．A 3．C 4．D 5．C 6．B 7．B 8．B
9．BD 10．BC 11．BD 12．AC 13．ABC 14．CD
15． 2∶2∶1 1∶2∶1 2∶4∶1
16． C C A
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）60°；（2）
19．（1）；（2）；（3），
答案第1页，共2页
一．选择题：（本题共14小题，每题4分，共56分．其中1-8题单选，9-14题多选．全选对得4分，选对但不全得2分，错选、多选或不答得0分．）
1．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．由可知，匀速圆周运动的向心加速度与半径成正比
B．匀速圆周运动就是线速度不变的运动
C．向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
D．向心加速度越大，物体速率变化越快
2．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力不变 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 D．物体所受弹力和摩擦力都减小了
3．2021年9月17日，十四届全运会铁人三项赛在汉中市天汉文化公园和天汉湿地公园拉开帷幕。某同学观看自行车比赛时发现运动员骑自行车在水平地面转弯时，自行车与竖直方向有一定的夹角才不会倾倒。查阅有关资料得知，只有当水平地面对自行车的支持力和摩擦力的合力方向与自行车的倾斜方向相同时自行车才不会倾倒。若该运动员骑自行车时的速率为8m/s，转弯的半径为10m，取重力加速度大小g=10m/s2。则自行车与竖直方向的夹角的正切值为（ ）
A． B． C． D．1
4．如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和球B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，给该系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。若忽略空气阻力的影响，则球B在最高点时（ ）
A．球B的速度大小为
B．球A的速度大小为
C．杆对球A的作用力为1.25mg
D．杆对球A的作用力为1.5mg
5．如图所示，质量为、的物体A、B用轻绳连接放在水平圆盘上，A、B距圆盘中心转轴距离相等，此时细线伸直且恰无张力，A、B与圆盘间动摩擦因数分别为、。若圆盘从静止开始转动，且在角速度ω缓慢增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．无论、大小关系如何，A、B一定同时达到最大静摩擦力
B．当，时，A先达到最大静摩擦力
C．当，时，随角速度的缓慢增大，B的摩擦力方向将发生改变
D．当，时，随角速度的缓慢增大，A、B将向B的一侧发生滑动
6．图为游乐园的内外双排旋转木马，当转盘转速稳定后，内外两排悬挂的木马椅子（包括人）就会向外倾斜做相同周期的圆锥摆运动，活动非常有体验感。为研究问题，乙图为设施的简化模型图，A、B两个小球用等长绳子悬挂在水平转盘同一半径的内外两处（B在外侧），下列分析正确的是（ ）
A．稳定旋转时，因周期相等，A球悬绳和B球悬绳必定平行
B．稳定旋转时，无论A球和B球的质量是否相等，B球悬绳与竖直方向夹角一定大于A球悬绳与竖直方向夹角
C．稳定旋转时，若B球的质量大于A球，则B球悬绳与竖直方向的夹角小于A球悬绳与竖直方向的夹角
D．稳定旋转时，A球悬绳和B球悬绳的反向延长线必与竖直转轴相交于同一点
7．如图所示，一根细线绕过一个小的光滑定滑轮，两端连着质量分别为、的小球，让定滑轮绕竖直轴匀速转动，稳定时，连接质量为的细线长为，与竖直方向的夹角力，连接质量为的细线长为，与竖直方向的夹角为，若，则下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，质量为1.6kg，半径为0.5m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为mA=1kg、mB=2kg．某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为vA=3m/s，此时杆对圆管的弹力为零。则B球的速度大小vB为（取g=10m/s2）（ ）
A．2m/s B．4m/s
C．6m/s D．8m/s
9．如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为37°和53°，已知sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。现有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．A、B球的角速度之比为4：3
B．A、B球的角速度之比为16：9
C．A、B球运动的线速度之比为4：3
D．A、B球运动的线速度之比为1：1
10．如图所示，小木块a、b和c（可视为质点）放在水平圆盘上，a、b两个质量均为m，c的质量为。a与转轴OO′的距离为r，b、c与转轴OO′的距离为2r且均处于水平圆盘的边缘．木块与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，下列说法正确的是（ ）
A．在a、b和c均未滑动前，b、c所受的摩擦力始终相等
B．在a、b和c均未滑动前，a、c所受摩擦力的大小相等
C．b和c将同时从水平圆盘上滑落
D．b开始滑动时的转速是
11．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道与水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）
A．轨道半径R=
B．v=
C．若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内
D．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外
12．一质量为m的小物体（可视为质点，且相对传送带静止）在水平传送带上被传送，A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮的半径为r，重力加速度大小为g，传送带与皮带轮间不会打滑，当小物体可被水平抛出时（ ）
A．皮带的最小速度为 B．皮带的最小速度为
C．A轮每秒的转数最少是 D．A轮每秒的转数最少是
13．如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g ， 则下列叙述中正确的是（ ）
A．v的极小值为0
B．v由零逐渐增大的过程中，轨道对球的弹力先减小再增大
C．当v由值逐渐增大的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由值逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
14．如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（ ）
A．物块始终受到三个力作用
B．只有在、、、四点，物块受到合外力才指向圆心
C．从到，物体所受的摩擦力先减小后增大
D．从到，物块处于超重状态
二、填空题（共10分）
15．（6分）如图所示，轮O1、O2固定在同一转轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑。在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径之比r1∶r2∶r3=2∶1∶1，则：
（1）A、B、C点的线速度大小之比vA∶vB∶vC=___________；
（2）A、B、C点的角速度大小之比ωA∶ωB∶ωC=___________；
（3）A、B、C三点的向心加速度大小之比aA∶aB∶aC=___________。
16．（4分）用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，回答以下问题：
（1）在该实验中，主要利用了_________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。
A．理想实验法 B．微元法
C．控制变量法 D．等效替代法
（2）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们做圆周运动的半径相同。依次调整塔轮上皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究__________。
A．向心力的大小与质量的关系 B．向心力的大小与半径的关系
C．向心力的大小与角速度的关系 D．以上三者均可探究
（3）探究向心力与角速度之间的关系时，若图中弹簧测力筒显示出两个小球所受向心力的比值为4：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为_________。
A． 3∶2 B．4∶9 C．2∶3 D．9∶4
三、解答题（共34分）
17．（10分）如图所示，小球A质量为。固定在长为的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动。如果小球经过最高位置时，杆对球的作用力为拉力，拉力大小等于球的重力。（g取）求：
（1）球在最高点时的速度大小；
（2）当小球经过最低点时速度为，杆对球的作用力的大小；
（3）如果把其中轻细杆变成等长的轻绳，小球刚好能通过最高点的速度为多大。
18．（10分）如图所示，一细绳穿过光滑固定的细管，两端分别拴着小球A和B，质量关系mB=2mA（g取10m/s2）。
（1）小球A绕管子的中心轴转动，稳定时连接小球A的细绳与竖直方向的夹角α是多少
（2）如果此时小球A到上管口的绳长L=0.6m，那么小球A的线速度是多少
19．（14分）如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台静止不转动时，将一质量为、可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与对称轴成角。重力加速度，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则：
（1）物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数为多少？
（2）当转台绕转轴匀速转动时，若物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0，则转台转动的角速度为多少？
（3）若转台转动的角速度为，物块仍在陶罐中的A点随陶罐一起转动，则陶罐给物块的弹力和摩擦力大小为多少？
参考答案：
1．C 2．A 3．C 4．D 5．C 6．B 7．B 8．B
9．BD 10．BC 11．BD 12．AC 13．ABC 14．CD
15． 2∶2∶1 1∶2∶1 2∶4∶1
16． C C A
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）60°；（2）
19．（1）；（2）；（3），
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