第三章《圆周运动》单元测试（Word版含答案）

第3章《圆周运动》单元测试2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．一辆电动玩具小车，可以在水平桌面上做匀速直线运动。现将小车用轻绳系在水平桌面上O点，如图所示的轻绳的长为L，小车转一圈的时间为t。小车运行一段时间后，突然将轻绳剪断，下列关于小车运动判断正确的是（　　）
A．曲线运动 B．匀加速直线运动
C．匀速直线运动 D．匀速圆周运动
2．对于匀速圆周运动，下列有关物理量之间关系的描述正确的是（　　）
A．角速度一定与转速成正比 B．向心加速度一定与半径成反比
C．线速度一定与半径成正比 D．周期一定与半径成正比
3．荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动，如图所示，某同学正在荡秋千，A和B分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．在B位置时，该同学速度为零，处于平衡状态
B．在A位置时，该秋千踏板对同学的支持力大于该同学对秋千踏板的压力
C．由B到A过程中，该同学向心加速度逐渐减小
D．由B到A过程中，该同学向心加速度逐渐增大
4．关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（　　）
A．向心力整个过程中始终不变
B．向心力是根据力的性质命名的
C．向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向
D．向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，但不可能是一个力的分力
5．做匀速圆周运动的物体，其向心加速度（　　）
A．大小不变，方向改变 B．大小改变，方向不变
C．大小和方向都改变 D．大小和方向都不变
6．如图所示，一轻杆一端固定在O点，杆长10cm，另一端固定一小球，小球质量是0.2kg，在竖直面内做圆周运动，到达最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v， g取10m/s2 下列说法正确的是（　　）
A．当v为3m/s 时，杆对小球弹力N方向向上
B．当 v为1m/s 时，杆对小球弹力N为10N
C．当 v为1m/s 时，杆对小球弹力方向向上
D．当 v为1m/s 时，杆对小球弹力N为0N
7．如图所示，BC为半径等于m竖直放置的光滑细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F＝5N的作用，当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面。（g＝10m/s2）小球在CD斜面上运动的最大位移是（ ）
A．m B．0.5m C． D．
8．小黄在玩惊险刺激的悬崖秋千时的照片如图所示．摆动过程中受到水平风力的作用，但是摆动依旧发生在同一竖直平面内，则下列说法正确的是（　　）
A．运动到最低点时，小黄受到的合外力一定竖直向上
B．运动到最低点时，秋千对小黄的作用力一定大于小黄自身的重力
C．运动到最高点时，小黄的速度为零，加速度也为零
D．运动到最低点时，小黄除了受到秋千的作用力外，还受到重力，水平风力和向心力
9．如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v，O轴处有一力传感器，可以测量小球通过最高点时O轴受到的杆的作用力F，若取竖直向下为F的正方向，在最低点时给小球不同的初速度，得到的F-v2（v为小球在最高点处的速度）图象如图乙所示，取g=10m/s2，则（　　）
A．小球恰好通过最高点时的速度大小为5m/s
B．小球在最高点的速度大小为m/s时，杆对球的作用力为支持力
C．小球的质量为3kg
D．O轴到小球的距离为0.5m
10．如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴OO1以恒定的角速度ω转动，圆筒的半径r=1.5m。筒壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为60°，重力加速度g取10m/s2，则ω的最小值是（　　）
A．1rad/s B． C． D．5rad/s
11．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
12．如图所示，三个可视为质点的、相同的木块A、B和C放在转盘上，质量均为m，C放在A的上面，A和B两者用长为L的细绳连接，木块与转盘、木块与木块之间的动摩擦因数均为k，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时，绳恰好伸直，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，以下说法正确的是（　　）
A．当，绳子一定有弹力
B．当时，A、B相对于转盘会滑动
C．当，C受到的摩擦力为kmg
D．ω在范围内增大时，绳子的拉力不变
二、填空题
13．如图所示的皮带传动装置中，右边两轮连在一起同轴转动。图中三轮半径的关系为：r1=2r2，r3=1.5r1，A、B、C三点为三个轮边缘上的点，皮带不打滑，则A、B、C三点的线速度之比为_______；角速度之比为_______；周期之比为________。
14．一物体做匀速圆周运动，周期为0.2s，转动半径为10cm。该物体圆周运动的角速度大小为______rad/s；向心加速度大小为______m/s2。
15．如图所示，一质点在的时间沿半径为的圆形轨道从点运动到点，质点与圆心的连线在这段时间内转过的角度为，该过程中质点可以看成匀速圆周运动，质点的角速度为______，向心加速度为______。
16．一薄圆盘可绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴OO′转动，如图所示。在圆盘上放置一个质量为m的小木块，小木块相对圆盘中心的距离为r。当圆盘以角速度ω匀速转动时，小木块相对圆盘静止。则小木块运动的向心加速度的大小为_____；小木块受到的摩擦力为_____。
17．用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量m角速度和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
（1）在研究向心力的大小与质量m关系时，要保持___________相同；
A．和r B．和m C．m和r D．m和
（2）图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与___________的关系；
A．质量m B．半径r C．角速度
（3）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．控制变量法 C．微元法 D．等效替代法
18．一同学通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力与线速度的关系。
（1）该同学采用的实验方法主要是________；（填正确答案标号）
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，示数如图乙所示，则________；
（3）该同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数，算出对应的线速度及的数值，以为横轴，为纵轴，作出图线，如图丙所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量________（保留2位有效数字）。
三、解答题
19．一根长为L=60cm的轻杆一端系着一个小球，围绕杆的另一端为圆心在竖直平面内做圆周运动。已知球的质量m=0.5kg，g取10m/s2，求：
（1）球可以到达最高点的最小速度是多大？此时球对杆的作用力多大？方向如何？
（2）当球在最高点时的速度为3m/s时，球对杆的作用力多大？方向如何？
20．在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，宇航员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为多大？
21．花样滑冰极具观赏性，体现了力与美的融合。一个花样滑冰男运动员牵着另一个质量为m的女运动员的手使其恰好做圆周运动，该过程可以简化为长L的细线，一端固定于O点，另一端拴一质量为m的小球，让小球在水平面内做匀速圆周运动的模型，如图所示。当男运动员的手臂与竖直方向的夹角为α时，求：
(1)男运动员对女运动员的拉力F的大小；
(2)女运动员脚尖处的线速度大小；
(3)女运动员脚尖处的运动周期。
22．如图所示，一根原长为L的轻弹簧套在光滑直杆上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连。小球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴匀速转动，且杆与水平面间始终保持角。已知杆处于静止状态时弹簧长度为，重力加速度为g，。
（1）求弹簧原长时，小球的角速度；
（2）当杆的角速度时，求弹簧形变量x．
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参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．C
5．A
6．D
7．A
8．B
9．D
10．C
11．B
12．B
13． 1∶1∶3 1∶2∶2 2∶1∶1
14．
15．
16．
17． A C B
18． B 1.732（1.731~1.733） 0.13（0.12~0.14）
19．（1）0，5N，方向竖直向下；（2）5N，方向竖直向上
20．
21．(1) ； (2) ；(3)
22．（1）；（2）
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