第三章《圆周运动》巩固训练（Word版含答案）

第3章《圆周运动》巩固训练2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．如图所示，内壁光滑的竖直圆桶绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用不可伸长的细绳系着，绳子的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则（　　）
A．绳子的拉力可能为零
B．桶对物块的弹力不可能为零
C．若它们以更大的角速度一起转动，绳子的拉力一定增大
D．若它们以更大的角速度一起转动，绳子的拉力仍保持不变
2．北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中，中国选手任子威以1分26秒768的成绩获得金牌。短道速滑滑道如图所示，某同学进行了如下模拟：一质量为m的运动员（视为质点）从起跑线沿直道由静止开始做匀加速起跑线直线运动，运动距离为x后进入半径为R的半圆形滑道。已知运动员在半圆形滑道上做匀速圆周运动，且地面给运动员提供的最大向心力为F，则运动员在直道上起跑的过程中的最大加速度为（　　）
A． B． C． D．
3．2013年7月24日晚8点42分左右，一列从西班牙首都马德里开往西班牙北部城市费罗尔的火车在途经圣地亚哥附近时发生脱轨。发生车祸的路段是一个急转弯，限速80 km/h，但当时的车速是190 km/h。通常火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力。假设该火车在水平面内行驶，以80 km/h的速度拐弯，拐弯半径为1.5 km，车的质量为90 t，车可看成质点。那么当该车脱轨时车轮对轨道的压力约为（　　）
A．2.96×104 N B．1.375×105 N C．1.67×105 N D．1.67×104 N
4．如图所示，自行车大齿轮、小齿轮、后轮半径不相同，关于它们边缘上的三个点A、B、C的描述，以下说法正确的是（　　）
A．A点和C点的线速度大小相等 B．A点和B点的角速度相等
C．A点和B点的线速度大小相等 D．B点和C点的线速度大小相等
5．如图所示为旋转脱水拖把，拖把杆内有一段长度为25cm的螺杆通过拖把杆下段与拖把头接在一起，螺杆的螺距（相邻螺纹之间的距离）d=5cm，拖把头的半径为10cm，拖把杆上段相对螺杆向下运动时拖把头就会旋转，把拖把头上的水甩出去。 某次脱水时，拖把杆上段1s内匀速下压了25cm，该过程中拖把头匀速转动，则（　　）
A．拖把杆向下运动的速度为0. 1πm/s B．拖把头边缘的线速度为πm/s
C．拖把头转动的角速度为5π rad/s D．拖把头的转速为1r/s
6．有一河道的通车桥梁，桥面建筑成一定的圆弧形而非水平面，如图所示。若某一汽车行驶在桥面上，下列关于汽车过桥的说法正确的是（　　）
A．若车辆安全通过圆弧形桥，在桥顶时处于超重状态
B．若车辆安全通过圆弧形桥，车辆通过圆弧形桥顶时速度越大，对桥面的压力越小
C．若车辆匀速率通过该桥桥顶，对桥面的压力大小等于车辆所受重力大小
D．若圆弧形桥面的半径为R，则车辆通过该桥顶的安全行驶速度可超过
7．如图甲所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时受到杆的弹力与速度平方的关系如乙图所示，则（　　）
A．小球到达最高点的速度不可能为0
B．当地的重力加速度大小为
C．时，小球受到的弹力方向竖直向下
D．时，小球受到的弹力方向竖直向下
8．一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M，放在水平地面上，如图所示，一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动。A、C两点分别是轨道的最高点和最低点。轨道的B、D两点与圆心等高。在小球运动过程中，轨道始终静止，重力加速度为g。则关于轨道底座对地面的压力N的大小及地面对轨道底座的摩擦力方向，下列说法正确的是（　　）
A．小球运动到A点时，N>Mg
B．小球运动到B点时，N＝Mg＋mg，摩擦力方向向右
C．小球运动到C点时，N=Mg＋mg，地面对轨道底座无摩擦力
D．小球运动到D点时，N＝Mg，摩擦力方向向左
9．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
10．黄河是中华民族的母亲河，孕育了灿烂的五千年文明。一首《天下黄河九十九道湾》唱尽了黄河的历史沧桑，黄河九十九道弯虽然只是艺术表达，但也恰当地形容了黄河弯多的特点。如图黄河沿河A、B、C、D四个河宽相同的弯，在河流平稳期，可以认为河道中各点流速相等，则下列说法正确的是（　　）
A．四个弯处河水的速度是相同的
B．B弯处的河床受到水的冲击力最大
C．A弯处的河水向心加速度最大
D．C弯处的河水角速度最大
11．如图所示，两等长轻绳一端打结，记为O点，并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点，两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度，使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时，轻绳OB从O点断开，小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，则轻绳OB断开前后瞬间，轻绳OA的张力比为（　　）
A．1：1 B．25：32 C．25：24 D．3：4
12．“S”路曲线行驶是我国驾驶证考试中的一项科目，某次考试过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S 路”上减速行驶时（ ）
A．两名学员的线速度相等 B．坐在驾驶座上的学员容易被甩出去
C．坐在副驾驶座上的学员受到汽车的作用力较大 D．汽车对学员的作用力大于学员所受的重力
二、填空题
13．如图，靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑，大轮半径是小轮半径的2倍。A、B分别为大、小轮边缘上的点，C为大轮上一条半径的中点。则ABC三点的线速度之比是_____________；角速度之比是_____________。
14．如图所示，质量为2.0 × 103kg的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为 80m 的弯路时，车速为20m/s。此时汽车转弯所需要的向心力大小为___________N。若轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4 × 104N，请你判断这辆车在这个弯道处会不会发生侧滑___________（填“会”或“不会”）。
15．如图所示，直径为d的纸质圆筒，以角速度ω绕轴O高速运动，有一颗子弹沿直径穿过圆筒，若子弹穿过圆筒时间小于半个周期，在筒上先、后留下a、b两个弹孔，已知ao、bo间夹角为φ弧度，则子弹速度为 ____________
16．某同学设计了一个测定油漆喷枪向外喷射油漆雾滴速度的实验。他采用如图（甲）所示的装置，该油漆喷枪能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴，一个直径为D=20cm的纸带环安放在水平转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A的正对面画一条标志线。在转台开始转动达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒中沿水平方向喷射油漆雾滴，当狭缝A转至与狭缝B正对平行时，雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下油漆痕迹。改变喷射速度v0重复实验，在纸带上留下四个油漆痕迹a、b、c、d。将纸带从转台上取下来，展开平放在刻度尺旁边，如图（乙）所示，已知
(1)图（乙）中，速度最大的雾滴所留的痕迹是___________点；
(2)已知转台转动的角速度ω=16rad/s，如果不计雾滴所受空气的阻力，则喷枪喷出雾滴速度的最大值为___________m/s； 考虑到空气阻力的影响，该测量值___________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
17．如图是向心力演示仪的示意图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。现将小球A和B分别放在两边的槽内，如图所示。要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和运动半径相同，使两球的角速度_______（选填“相同”或“不同”）。某次实验皮带套的两个塔轮的半径分别为:=2：1；则A、B两球的角速度之比为_________。
18．在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示仪如图1、2所示。图3是部分原理示意图：其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的2倍，两转臂上黑白格的长度相等。A、B、C为三根固定在转臂上的短臂，可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力，图2中的标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为2m的球I和球II，质量为m的球Ⅲ。
（1）为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系，实验时应将皮带与轮①和轮_______相连，同时应选择球I和球___________（填Ⅱ或Ⅲ）作为实验球；
（2）若实验时将皮带与轮②和轮⑤相连，这是要探究向心力与_______（填物理量的名称）的关系，此时轮②和轮⑤的这个物理量值之比为_____，应将两个实验球分别置于短臂C和短臂_______处（填A或B）；
（3）本实验采用的实验方法是______，下列实验也采用此方法的是( )
A．探究平抛运动的特点
B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系
D．探究两个互成角度的力的合成规律
（4）如图4所示，一根细线穿过水平台面中间的小孔，它的一端系一小球，另一端挂一钩码。给小球一个初速度，使小球在细线的作用下恰好在水平台面上做匀速圆周运动。不考虑球与台面间的摩擦。某时刻，在碰到台面上一根固定钉子后，细线断了。用本探究实验所得到的结论进行解释，线断的原因是：细线碰到钉子时，小球( )
A．速度变大，所需向心力增大的缘故B．速度减小，所需向心力减小的缘故
C．速度不变，所需向心力增大的缘故D．角速度不变，所需向心力减小的缘故
三、解答题
19．用一个长为0.2m的细绳连接一个质量为0.50kg的小球，当小球在光滑水平面上做匀速圆周运动时，细绳上的拉力大小为40N，求小球做圆周运动的线速度。
20．游乐场里的“飞天秋千”游戏开始前，座椅由钢丝绳竖直悬吊在半空，绳到转轴的距离为r。秋千匀速转动时，钢丝绳与竖直方向成某一角度θ，其简化模型如图所示。已知钢丝绳的长度为l，座椅质量为m，试求：
（1）钢丝绳所受拉力F的大小；
（2）秋千匀速转动的角速度ω；
（3）若要使钢丝绳与竖直方向的夹角θ增大，可采取哪些方法？（只要答对一种即可）
21．如图所示，质量为m=4kg的小球，长为L=1m的细线，构成圆锥摆。当细线与竖直方向成θ=37°时，小球以一定的线速度v在水平面内做匀速圆周运动。（计算中取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，计算结果可保留根号），求：
（1）绳的拉力；
（2）小球做匀速圆周运动的线速度v；
（3）若细绳最大张力为80N，求小球做匀速圆周运动的最大角速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．B
4．C
5．B
6．B
7．D
8．D
9．A
10．D
11．B
12．D
13． 2:2:1 1:2:1
14． 不会
15．
16． d 40.0或40 小于
17． 不同 1：2
18． ④ Ⅱ 角速度 1∶4 A 控制变量法 C C
19．4m/s
20．（1）；（2）；（3）增大转速（角速度）或增加钢丝绳的长度
21．（1）50N；（2）；（3）
答案第1页，共2页
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