第六章圆周运动 综合练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第六章圆周运动 综合练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 277.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-08 17:00:59 | ||
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文档简介
2021—2022下学期高一物理圆周运动综合练习
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分,共28分）
迫使做匀速圆周运动物体的运动方向不断改变的原因是
A. 向心力 B. 向心加速度 C. 线速度 D. 角速度
年的温哥华冬奥会，中国女子短道速滑队，包揽了女子米、米、米和米接力女子短道速滑项目的全部四枚金牌，创造了历史，在年之前从没有任何队伍完成过这一壮举。如图为比赛中某运动员正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则运动员
A. 所受的合力为零，做匀速运动
B. 所受的合力恒定，做匀加速运动
C. 所受的合力变化，做变加速运动
D. 所受的合力恒定，做变加速运动
为欢度春节，某酒店的旋转门上、两点粘贴着小型装饰物视为质点可绕中心轴转动，到中心轴的距离为到中心轴距离的两倍，处装饰物的质量为处装饰物质量的两倍，如图所示。当旋转门匀速转动时，下列说法正确的是
A. 、两处装饰物的周期之比为：
B. 、两处装饰物的向心加速度大小之比为：
C. 、两处装饰物的线速度大小之比为：
D. 、两处装饰物受到的向心力大小之比为：
如图所示，半径为的光滑圆形轨道竖直固定，小球在圆形轨道内侧做圆周运动。对于半径不同的圆形轨道，小球通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力。如果半径越小，小球通过最高点时，下列说法正确的是( )
A. 向心加速度越小
B. 角速度越大
C. 周期越大
D. 线速度越大
如图所示是游乐场里的过山车，各处的动摩擦因素相同，过山车运动过程中经过、两点
A. 在点时对轨道压力较小 B. 在点时所受摩擦力较大
C. 在点时所受向心力较大 D. 在点时合外力方向竖直向下
如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为的小球，另一端能绕光滑的水平轴转动，让小球在竖直平面内绕轴做半径为的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为下列说法中错误的是
A. 小球能过最高点的临界条件是
B. 时，小球与细杆之间无弹力作用
C. 大于时，小球与细杆之间的弹力随增大而增大
D. 小于时，小球与细杆之间的弹力随减小而减小
关于下列四幅图中物体做圆周运动的描述正确的是
A. 图甲中只要铁轨外侧高于内侧，火车以任意速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力
B. 图乙中汽车通过拱形桥最高点时，对桥的压力大于汽车自身重力
C. 图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，凹形桥半径越小，汽车越容易爆胎
D. 图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的滑动摩擦力提供向心力
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A. 如图所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
如图所示，小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，则( )
A. 小球通过最高点的最小速度为
B. 小球通过最高点的最小速度为零
C. 小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力
D. 小球通过最高点时可能受到外管壁向下的压力
如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动。飞椅和人的质量为，运动半径为角速度大小为，钢绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是
A. 运动周期为
B. 线速度大小为
C. 钢绳拉力的大小为
D. 角速度与夹角的关系为
三、填空题（本大题共2小题，共12分）
(6分)小明同学在学习了圆周运动的知识后，想做一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。他得到如下数据：
在时间内踏脚板转动的圈数为，那么踏脚板转动的角速度________；要推算自行车的骑行速度，还需要测量的物理量有________；自行车骑行速度的计算公式________。
(6分)如图，水平转盘以角速度匀速转动，转盘上放有质量的物块可视为质点，物块和转盘间的最大静摩擦力是物块对转盘压力的倍，物块到转轴的距离为。当时物块受到的摩擦力大小______；要使物块与转盘不发生相对滑动，的最大值为______取。
四、计算题（本大题共3小题，写出理论根据和主要方程,共42分）
(14分)如图，质量为的一小物体做半径为的匀速圆周运动已知小物体从点到点经历时间为秒，转过的圆心角，求：
小物体运动的角速度和小物体运动的周期；
小物体运动的线速度和到的弧长；
小物体运动向心力。
(12分)目前，滑板运动受到青少年的喜爱。如下图所示，某滑板运动员恰好从点进入半径为的圆弧轨道，该圆弧轨道在点与水平轨道平滑相接，运动员滑到点时的速度大小为，求他到达点前，后瞬间的加速度。不计各种阻力
(16分)如图所示，长度为的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为，小球可视为质点，取．
求小球刚好通过最高点时的速度大小；
小球通过最高点时的速度大小为时，求绳的拉力大小；
若轻绳能承受的最大张力为，求小球速度的最大值．
参考答案
1.【答案】
解答:根据力与运动的关系知，力是改变物体运动状态的原因，向心力与速度方向垂直，改变速度方向不改变速度大小，所以迫使做匀速圆周运动物体的运动方向不断改变的原因是向心力，向心加速度是向心力产生的，线速度和角速度是运动量，不是运动状态改变的原因，故A正确，BCD错误。
2.【答案】
解答:运动员做匀速圆周运动，线速度大小不变，方向改变，速度在改变，则运动员做变速运动。由合力提供向心力，合力大小不变，方向始终指向圆心，所以合力变化，加速度变化，做变加速运动。故ABD错误，C正确。故选：。
3.【答案】
解：、和同轴转动，角速度和周期相等，故A错误；
B、根据，可得、两处装饰物的向心加速度大小之比等于半径之比为：，故B错误；
C、根据，可得、两处装饰物的线速度大小之比等于半径之比为：，故C正确；
D、根据，可得：：：，故D错误。故选：。
4.【答案】
解答:A.小球通过最高点时恰好与轨道间没有相互作用力，小球只受重力作用，加速度为且保持不变，故A错误；
由，可知，，则越小，角速度越大，周期越小，故B正确，C错误；
D.在最高点有：，可知小球在圆轨道做圆周运动通过最高点的速度，则有越小，越小，故D错误。
故选B。
5.【答案】
解答:在点有向上的向心加速度，物体处于超重状态，对轨道压力较大，根据，可知摩擦力也较大，A错误，B正确；
C.从到，摩擦力和重力都做负功，物体动能减少，由图可知半径变大，根据向心力公式，可知点的向心力较小，另外向心力是一种效果力，本题我们可以说，重力与弹力的合力提供了在点时的向心力，不能说在点时受到的向心力，C错误；
D.过山车不是匀速圆周运动，故B点合外力不是竖直向下，D错误。
故选B。
6.【答案】
解答:A、由于杆能支撑小球，当支持力大小与重力大小相同时，合力为零，此时小球通过最高点时最小速度为零，球能过最高点的临界条件是，故A正确；
B、当时，根据牛顿第二定律得，解得，说明小球与细杆之间无弹力作用。故B正确；
C、当大于时，杆对小球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得，可知增大时，增大，故C正确；
D、当小于时，杆对小球有向上的支持力，根据牛顿第二定律得，可知减小时，增大，故D错误。因选错误的，故选：。
7.【答案】
解：A、火车沿铁轨转弯时，由重力与路面的支持力的合力提供向心力，根据，解得其中为轨道半径，为斜面倾角，若速度大于则挤压外轨，速度小于则会挤压内轨，故A错误；
B、当汽车通过拱形桥的最高点时，重力与桥面对汽车的弹力之差提供向心力，汽车对桥面的压力小于自身的重力，故B错误；
C、当汽车通过凹形桥的最低点时，桥面对汽车的弹力与重力之差提供向心力，即，汽车对桥面的压力，大于自身的重力，半径越小，压力越大，汽车轮胎越容易爆，故C正确；
D、在水平地面上汽车转弯所需要的向心力由地面的静摩擦力提供，故D错误。
8.【答案】
解答:A.图汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B.图沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C.图中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有，解得，当速度小于时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D.图中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
9.【答案】
解答:由于细管内能支撑小球，所以小球通过最高点的最小速度为零，不是，故A错误，B正确；
若小球通过最高点时速度，小球的向心力小于重力，受到内管壁向上的支持力；若，不受圆管的作用力；当，小球的向心力大于重力，受到外管壁向下的压力，故C错误，D正确。故选BD。
10.【答案】
解：、由于角速度大小为，根据周期公式可得运动周期为，故A错误；
B、根据线速度和角速度关系可得线速度大小为，故B正确；
C、当飞椅转动时，钢绳对它的拉力及其飞椅和人的合力提供向心力，则有：
解得：，故C错误；
D、对飞椅和人，由牛顿第二定律有：，解得角速度与夹角的关系为：，故D正确。
故选：。
11.答案: 牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径
解答根据角速度得：；踏脚板与牙盘共轴，所以角速度相等，飞轮与牙盘通过链条链接，所以线速度相等；
牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径，曲柄和牙盘属于同轴转动，角速度一样，牙盘与飞轮由链条传动，线速度一样，飞轮和后轮又是同轴转动，角速度一样，最后可得到。
故答案为： 牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径
12.答案:；．
解答:物块与转盘间的最大静摩擦力为，由题意知，物块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用，根据合力提供圆周运动向心力知，当物块与转盘没有相对滑动时，静摩擦力与物块圆周运动向心力相等，故物块受到静摩擦力的大小；
静摩擦力达到最大值时，物块到转轴的距离最大，
故，解得。
13.解：根据角速度的定义：
周期
小物体运动的线速度
到的弧长
根据向心力公式
答：小物体运动的角速度为，小物体运动的周期为
小物体运动的线速度为，到的弧长为
小物体运动向心力为
14.解：到达点前，运动员做圆周运动，有：
，方向竖直向上，
过点后，运动员做匀速直线运动，加速度为。
答：他到达点前瞬间的加速度，方向竖直向上，他到点后瞬间的加速度为。
15.解:小球刚好通过最高点时，小球的重力恰好提供向心力，有，解得．
小球通过最高点时的速度大小为时，绳的拉力和小球的重力的合力提供向心力，有，解得．
分析可知小球通过最低点时绳的张力最大，在最低点由牛顿第二定律得，将代入解得，即小球的速度的最大值是．
第2页，共8页
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分,共28分）
迫使做匀速圆周运动物体的运动方向不断改变的原因是
A. 向心力 B. 向心加速度 C. 线速度 D. 角速度
年的温哥华冬奥会，中国女子短道速滑队，包揽了女子米、米、米和米接力女子短道速滑项目的全部四枚金牌，创造了历史，在年之前从没有任何队伍完成过这一壮举。如图为比赛中某运动员正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则运动员
A. 所受的合力为零，做匀速运动
B. 所受的合力恒定，做匀加速运动
C. 所受的合力变化，做变加速运动
D. 所受的合力恒定，做变加速运动
为欢度春节，某酒店的旋转门上、两点粘贴着小型装饰物视为质点可绕中心轴转动，到中心轴的距离为到中心轴距离的两倍，处装饰物的质量为处装饰物质量的两倍，如图所示。当旋转门匀速转动时，下列说法正确的是
A. 、两处装饰物的周期之比为：
B. 、两处装饰物的向心加速度大小之比为：
C. 、两处装饰物的线速度大小之比为：
D. 、两处装饰物受到的向心力大小之比为：
如图所示，半径为的光滑圆形轨道竖直固定，小球在圆形轨道内侧做圆周运动。对于半径不同的圆形轨道，小球通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力。如果半径越小，小球通过最高点时，下列说法正确的是( )
A. 向心加速度越小
B. 角速度越大
C. 周期越大
D. 线速度越大
如图所示是游乐场里的过山车，各处的动摩擦因素相同，过山车运动过程中经过、两点
A. 在点时对轨道压力较小 B. 在点时所受摩擦力较大
C. 在点时所受向心力较大 D. 在点时合外力方向竖直向下
如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为的小球，另一端能绕光滑的水平轴转动，让小球在竖直平面内绕轴做半径为的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为下列说法中错误的是
A. 小球能过最高点的临界条件是
B. 时，小球与细杆之间无弹力作用
C. 大于时，小球与细杆之间的弹力随增大而增大
D. 小于时，小球与细杆之间的弹力随减小而减小
关于下列四幅图中物体做圆周运动的描述正确的是
A. 图甲中只要铁轨外侧高于内侧，火车以任意速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力
B. 图乙中汽车通过拱形桥最高点时，对桥的压力大于汽车自身重力
C. 图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，凹形桥半径越小，汽车越容易爆胎
D. 图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的滑动摩擦力提供向心力
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A. 如图所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
如图所示，小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，则( )
A. 小球通过最高点的最小速度为
B. 小球通过最高点的最小速度为零
C. 小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力
D. 小球通过最高点时可能受到外管壁向下的压力
如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动。飞椅和人的质量为，运动半径为角速度大小为，钢绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是
A. 运动周期为
B. 线速度大小为
C. 钢绳拉力的大小为
D. 角速度与夹角的关系为
三、填空题（本大题共2小题，共12分）
(6分)小明同学在学习了圆周运动的知识后，想做一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。他得到如下数据：
在时间内踏脚板转动的圈数为，那么踏脚板转动的角速度________；要推算自行车的骑行速度，还需要测量的物理量有________；自行车骑行速度的计算公式________。
(6分)如图，水平转盘以角速度匀速转动，转盘上放有质量的物块可视为质点，物块和转盘间的最大静摩擦力是物块对转盘压力的倍，物块到转轴的距离为。当时物块受到的摩擦力大小______；要使物块与转盘不发生相对滑动，的最大值为______取。
四、计算题（本大题共3小题，写出理论根据和主要方程,共42分）
(14分)如图，质量为的一小物体做半径为的匀速圆周运动已知小物体从点到点经历时间为秒，转过的圆心角，求：
小物体运动的角速度和小物体运动的周期；
小物体运动的线速度和到的弧长；
小物体运动向心力。
(12分)目前，滑板运动受到青少年的喜爱。如下图所示，某滑板运动员恰好从点进入半径为的圆弧轨道，该圆弧轨道在点与水平轨道平滑相接，运动员滑到点时的速度大小为，求他到达点前，后瞬间的加速度。不计各种阻力
(16分)如图所示，长度为的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为，小球可视为质点，取．
求小球刚好通过最高点时的速度大小；
小球通过最高点时的速度大小为时，求绳的拉力大小；
若轻绳能承受的最大张力为，求小球速度的最大值．
参考答案
1.【答案】
解答:根据力与运动的关系知，力是改变物体运动状态的原因，向心力与速度方向垂直，改变速度方向不改变速度大小，所以迫使做匀速圆周运动物体的运动方向不断改变的原因是向心力，向心加速度是向心力产生的，线速度和角速度是运动量，不是运动状态改变的原因，故A正确，BCD错误。
2.【答案】
解答:运动员做匀速圆周运动，线速度大小不变，方向改变，速度在改变，则运动员做变速运动。由合力提供向心力，合力大小不变，方向始终指向圆心，所以合力变化，加速度变化，做变加速运动。故ABD错误，C正确。故选：。
3.【答案】
解：、和同轴转动，角速度和周期相等，故A错误；
B、根据，可得、两处装饰物的向心加速度大小之比等于半径之比为：，故B错误；
C、根据，可得、两处装饰物的线速度大小之比等于半径之比为：，故C正确；
D、根据，可得：：：，故D错误。故选：。
4.【答案】
解答:A.小球通过最高点时恰好与轨道间没有相互作用力，小球只受重力作用，加速度为且保持不变，故A错误；
由，可知，，则越小，角速度越大，周期越小，故B正确，C错误；
D.在最高点有：，可知小球在圆轨道做圆周运动通过最高点的速度，则有越小，越小，故D错误。
故选B。
5.【答案】
解答:在点有向上的向心加速度，物体处于超重状态，对轨道压力较大，根据，可知摩擦力也较大，A错误，B正确；
C.从到，摩擦力和重力都做负功，物体动能减少，由图可知半径变大，根据向心力公式，可知点的向心力较小，另外向心力是一种效果力，本题我们可以说，重力与弹力的合力提供了在点时的向心力，不能说在点时受到的向心力，C错误；
D.过山车不是匀速圆周运动，故B点合外力不是竖直向下，D错误。
故选B。
6.【答案】
解答:A、由于杆能支撑小球，当支持力大小与重力大小相同时，合力为零，此时小球通过最高点时最小速度为零，球能过最高点的临界条件是，故A正确；
B、当时，根据牛顿第二定律得，解得，说明小球与细杆之间无弹力作用。故B正确；
C、当大于时，杆对小球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得，可知增大时，增大，故C正确；
D、当小于时，杆对小球有向上的支持力，根据牛顿第二定律得，可知减小时，增大，故D错误。因选错误的，故选：。
7.【答案】
解：A、火车沿铁轨转弯时，由重力与路面的支持力的合力提供向心力，根据，解得其中为轨道半径，为斜面倾角，若速度大于则挤压外轨，速度小于则会挤压内轨，故A错误；
B、当汽车通过拱形桥的最高点时，重力与桥面对汽车的弹力之差提供向心力，汽车对桥面的压力小于自身的重力，故B错误；
C、当汽车通过凹形桥的最低点时，桥面对汽车的弹力与重力之差提供向心力，即，汽车对桥面的压力，大于自身的重力，半径越小，压力越大，汽车轮胎越容易爆，故C正确；
D、在水平地面上汽车转弯所需要的向心力由地面的静摩擦力提供，故D错误。
8.【答案】
解答:A.图汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B.图沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C.图中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有，解得，当速度小于时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D.图中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
9.【答案】
解答:由于细管内能支撑小球，所以小球通过最高点的最小速度为零，不是，故A错误，B正确；
若小球通过最高点时速度，小球的向心力小于重力，受到内管壁向上的支持力；若，不受圆管的作用力；当，小球的向心力大于重力，受到外管壁向下的压力，故C错误，D正确。故选BD。
10.【答案】
解：、由于角速度大小为，根据周期公式可得运动周期为，故A错误；
B、根据线速度和角速度关系可得线速度大小为，故B正确；
C、当飞椅转动时，钢绳对它的拉力及其飞椅和人的合力提供向心力，则有：
解得：，故C错误；
D、对飞椅和人，由牛顿第二定律有：，解得角速度与夹角的关系为：，故D正确。
故选：。
11.答案: 牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径
解答根据角速度得：；踏脚板与牙盘共轴，所以角速度相等，飞轮与牙盘通过链条链接，所以线速度相等；
牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径，曲柄和牙盘属于同轴转动，角速度一样，牙盘与飞轮由链条传动，线速度一样，飞轮和后轮又是同轴转动，角速度一样，最后可得到。
故答案为： 牙盘半径，飞轮半径，自行车后轮半径
12.答案:；．
解答:物块与转盘间的最大静摩擦力为，由题意知，物块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用，根据合力提供圆周运动向心力知，当物块与转盘没有相对滑动时，静摩擦力与物块圆周运动向心力相等，故物块受到静摩擦力的大小；
静摩擦力达到最大值时，物块到转轴的距离最大，
故，解得。
13.解：根据角速度的定义：
周期
小物体运动的线速度
到的弧长
根据向心力公式
答：小物体运动的角速度为，小物体运动的周期为
小物体运动的线速度为，到的弧长为
小物体运动向心力为
14.解：到达点前，运动员做圆周运动，有：
，方向竖直向上，
过点后，运动员做匀速直线运动，加速度为。
答：他到达点前瞬间的加速度，方向竖直向上，他到点后瞬间的加速度为。
15.解:小球刚好通过最高点时，小球的重力恰好提供向心力，有，解得．
小球通过最高点时的速度大小为时，绳的拉力和小球的重力的合力提供向心力，有，解得．
分析可知小球通过最低点时绳的张力最大，在最低点由牛顿第二定律得，将代入解得，即小球的速度的最大值是．
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