第二章 匀速圆周运动 单元练习题 （word版含答案）

第二章《匀速圆周运动》同步练习题2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．链球运动是田径比赛中的一个项目，运动员拉住连着铁球的链条使铁球在空中做圆周运动，最终放手抛出。如果忽略空气阻力，则铁球在做圆周运动的过程中（　　）
A．只受重力 B．受重力和向心力
C．受重力和拉力 D．受重力、拉力和向心力
2．如图所示，一对双人花样滑冰运动员，手拉着手在冰面上做匀速圆周运动，已知男女运动员质量之比为3∶2，两人重心间距为L，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．男女运动员转动所需向心力之比为1∶1
B．女运动员以男运动员所站位置为圆心转动
C．男女运动员转动的角速度之比为2∶3
D．男女运动员转动的线速度之比为3∶2
3．关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．做曲线运动的物体速度大小可能不变
B．做圆周运动的物体所受的合力方向一定指向圆心
C．做曲线运动的物体所受的合力方向一定在不断变化
D．做匀变速曲线运动的物体在相等的时间内速度的变化量不相同
4．如图所示是建筑工地上起吊重物的吊车，某次操作过程中，液压杆收缩，吊臂绕固定转轴O顺时针转动，吊臂边缘的M、N两点做圆周运动，O、M、N三点不共线，此时M点的角速度为ω。已知MN=2OM=2L，则下列说法正确的是（　　）
A．M点的速度方向平行于N点的速度方向
B．N点的角速度
C．N点的向心加速度大小
D．M、N两点的线速度大小关系为
5．上海磁浮线路的最大转弯处半径达到8 000 m，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1 300 m。一个质量为50 kg的乘客坐在以360 km/h的不变速率行驶的车里，随车驶过半径为2 500 m的弯道，下列说法正确的是（　　）
A．乘客受到的向心力大小约为100 N
B．乘客受到的向心力大小约为539 N
C．乘客受到的向心力大小约为300 N
D．乘客受到的向心力大小约为200 N
6．如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点相对大圆盘不动，关于小强的受力，下列说法正确的是（　　）
A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用，处于平衡状态
B．小强随圆盘做匀速圆周运动，圈盘对他的摩擦力充当向心力
C．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力
D．若使圆盘的转速均匀减小时，小强在P点受到的摩擦力保持不变
7．如图甲所示，两个质量分别为m、2m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为2l，b与转轴的距离为l.如图乙所示（俯视图），两个质量均为m的小木块c和d（可视为质点）放在水平圆盘上，c与转轴、d与转轴的距离均为l，c与d之间用长度也为l的水平轻质细线相连。木块与圆盘之间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴做角速度缓慢增大的转动，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，a、b同时开始滑动
B．图甲中，a所受的静摩擦力大于b所受的静摩擦力
C．图乙中，c、d与圆盘相对静止时，细线的最大拉力为kmg
D．图乙中，c、d与圆盘相对静止时，圆盘的最大角速度为
8．家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和区如图所示，某台计算机上的硬磁盘共有9216个磁道（即9216个不同半径的同心圆），每个磁道分8192个扇区（每扇区为圆周），每个扇区可以记录512个字节，电动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动，磁头在读、写数据时是不动的，磁盘每转一圈，磁头沿半径方向跳动一个磁道，下列选项正确的是（　　）
A．每个字节在磁道上所占用的磁道长度都相同
B．磁盘转动的角速度是240rad/s
C．一个扇区通过磁头所用的时间为1.7×10-3s
D．不计磁头转移磁道的时间，1s内最多可以从一个硬盘面上读取5.0×108个字节
9．两个质量相同的小球，被长度不等的细线悬挂在同一点，并在同一水平面内作匀速圆周运动，如图所示。则两个小球（　　）
A．运动周期相等 B．运动线速度大小相等
C．向心加速度大小相等 D．所受细线的拉力大小相等
10．地球绕地轴自西向东做匀速圆周运动，一质量为1kg的物体甲位于赤道上，另一个质量为2kg的物体乙位于北纬60°的地面上，地球可视为一个球体，下列说法正确的是（　　）
A．物体甲、乙的线速度大小相等 B．物体甲、乙的向心力方向都指向地心
C．物体甲、乙的向心力大小之比为1：1 D．物体甲、乙的向心加速度大小之比为1：2
11．任意相等的两段时间内，运动物体速度的改变量可能不同的是（　　）
A．自由落体运动 B．竖直上抛运动 C．匀速圆周运动 D．匀减速直线运动
12．下列有关运动的说法正确的是（　　）
A．图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用
B．图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球角速度越大则偏离竖直方向的角越小
C．图乙质量为m的小球到达最高点时对管壁的压力大小为，则此时小球的速度一定为
D．图丙皮带轮上a点的加速度与b点的加速度之比为
二、填空题
13．如图所示为火车车轮在转弯处的截面示意图，轨道的外轨_______内轨（填“低于”、“高于”），在此转弯处规定货车的行驶速度为。若火车通过此弯道时超速了，则火车的轮缘会挤压________轨；若火车通过此弯道时速度小于，则货车的轮缘会挤压______轨（填“内”或“外”）
14．在皮带轮传动装置中，已知大轮的半径是小轮半径的3倍，A和B两点分别在两轮的边缘上，C点离大轮轴距离等于小轮半径，若皮带不打滑，则它们的线速度之比vA：vB：vC= ____________，角速度之比ωA：ωB：ωC= ____________。
15．如图所示，AB是半径为R的 圆弧轨道，B点的切线在水平方向，且B点距离水平地面高度为h，有一物体（可视为质点）从A点由静止开始滑下，到达B点时，对轨道的压力为其所受重力的2倍（重力加速度为g）。物体运动到B点时的速度大小为________。
16．如图所示，“L”形杆倒置，横杆端固定有定滑轮，竖直杆光滑且粗细均匀，总长为l的细线绕过定滑轮，两端分别连接着小球B及套在竖直杆上的滑块A，不计滑块和球的大小，当整个装置绕竖直杆的轴以角速度______稳定匀速转动时，滑轮两边的线长相等且两边的线与竖直方向的夹角均为37°。则滑块的质量M______（填“大于”“等于”或“小于”）小球的质量m。（重力加速度为g，，）
17．如图，长L的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B，放置在光滑水平桌面上，杆中心O有一竖直方向的固定转动轴，小球A、B的质量分别为3m、m。当轻杆以角速度ω绕轴在水平桌面上转动时，转轴受杆拉力的大小为______；
三、实验题
18．一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体做圆周运动时向心力大小与角速度、半径的关系。在保证重物的质量m和做圆周运动的角速度ω不变的情况下，改变重物做圆周运动的半径r，得到几组向心力大小Fn与半径r的数据，记录到表1中。
表1　向心力Fn与半径r的测量数据
次数 1 2 3 4 5
半径r/mm 50 60 70 80 90
向心力Fn/N 5.46 6.55 7.64 8.74 9.83
在保证重物的质量m和做圆周运动的半径r不变的情况下，改变重物的角速度ω，得到几组向心力Fn和角速度ω的数据，记录到表2中。
表2　向心力Fn与角速度ω的测量数据
次数 1 2 3 4 5
角速度ω/（rad·s－1） 6.8 9.3 11.0 14.4 21.8
向心力Fn/N 0.98 2.27 2.82 4.58 10.81
(1)根据上面的测量结果，分别在图中作出Fn－r图线_____和Fn－ω图线___。
(2)若作出的Fn－ω图线不是直线，可以尝试作Fn－ω2图线，试在图9中作出Fn－ω2图1线___。
(3)通过以上实验探究可知，向心力与转动半径成________，与角速度的平方成________。
19．某同学设计了一个探究向心力的大小与角速度和半径之间关系的实验。选一根圆珠笔杆，取一根长的尼龙细线，一端系一个小钢球；另一端穿过圆珠笔杆，吊上若干质量相同的钩码，如图所示。调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为。握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水平面内做匀速圆周运动。
（1）为了让小球匀速圆周运动的向心力大小近似等于悬挂钩码的重力，应该保证圆珠笔杆的顶口尽量光滑，且笔尖上方的尼龙线尽可能水平，此时钩码的质量应该___________小球质量。
A．远小于 B．等于 C．远大于
（2）在满足上述条件的情况下，该同学做了如下实验：
①保持钩码个数不变，调节水平部分尼龙细线的长度为原来的4倍，此时钢球匀速圆周运动的频率应为原来的___________倍。
②保持水平部分尼龙细线的长度不变，改变钩码的个数，发现此时钢球匀速转动的频率为原来的2倍，此时钩码个数为原来的___________倍。
（3）在该实验中我们主要用到了物理学中的___________。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
四、解答题
20．一个物体做匀速圆周运动，线速度为3m/s，角速度大小为2rad/s，求它的向心加速度的大小？
21．某游戏设施部分水平轨道如图所示，由两个半圆形和组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道内壁光滑。已知部分的半径部分的半径。弹射装置将一质量的小球（可视为质点）以水平初速度从A点沿切线弹入轨道，小球从C点离开轨道进入下一部分，不计空气阻力，取。求：
（1）小球经过B点前后的向心加速度分别为多大？
（2）小球经过A点时，细圆管对小球的作用力大小。
22．如图是场地自行车比赛的圆形赛道。圆周的半径为40m，路面与水平面的夹角为37°，（sin37°=0.6，cos37°=0.8），不考虑空气阻力，g=10m/s2。
（1）某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，要使自行车不受摩擦力作用，其速度应等于多少？
（2）若该运动员骑自行车以20m/s的速度仍沿该赛道做匀速圆周运动，自行车和运动员的质量一共是80kg，此时自行车所受摩擦力的大小又是多少？方向如何？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．A
4．C
5．D
6．B
7．D
8．D
9．A
10．C
11．C
12．D
13． 高 外 内
14． 3:3:1 3:1:1
15．
16． 等于
17．
18． 正比 正比
19． C 0.5 4 C
20．6m/s2
21．（1）40m/s2，80m/s2；（2）
22．（1）；（2）160N，方向沿路面向下
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页