高中物理人教A版（2019）必修二第六章 圆周运动单元训练卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 高中物理人教A版（2019）必修二第六章 圆周运动单元训练卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 288.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-17 15:52:20 | ||
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文档简介
高中物理人教A版（2019）必修二第六章 圆周运动单元训练卷
一、单选题(共6题；共24分)
1．如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方 处有一钉子C，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，到悬点正下方时悬线碰钉子，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度突然减小 D．小球的悬线拉力突然减小
2．一个运动员沿着半径为32m的圆弧跑道以8m/s的速度匀速率奔跑，则运动员做圆周运动的加速度大小为（ ）
A．0.25m/s2 B．2m/s2 C．3m/s2 D．4m/s2
3．如图所示,电风扇工作时,叶片上a、b两点的线速度分别为va、vb,角速度分别为ωa、ωb。则下列关系正确的是( )
A．va=vb、ωa=ωb B．vaC．va>vb、ωa>ωb D．va4．鱼在水中沿直线水平向左减速游动过程中,水对鱼的作用力方向合理的是( )
A． B．
C． D．
5．如图所示，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车的转弯半径为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8倍， 取10 m/s2，则运动的汽车（ ）
A．所受的合力为零
B．只受重力和地面的支持力作用
C．最大速度不能超过20m/s
D．所需的向心力由重力和支持力的合力提供
6．如图所示，由竖直轴和双臂构成的“Y”型支架可以绕竖直轴转动，双臂与竖直轴所成锐角为37°。一个质量为2kg的小球穿在一条臂上，到O点的距离为20cm，小球始终与支架保持相对静止，设支架转动的角速度为ω，g取10m/s2则下列说法错误的是（ ）
A．ω由零逐渐增加，臂对小球的摩擦力一直减小
B．当 时，臂对小球的摩擦力为零
C．当ω=0时，臂对小球的摩擦力大小为16N
D．当 时，臂对小球的摩擦力大小为mg
二、多选题(共6题；共24分)
7．如图所示，质量为m的小球在光滑竖直圆锥筒中绕圆心O做匀速圆周运动，小球至圆锥顶点的距离为，圆锥面的母线与竖直线的夹角为。下列说法正确的是（ ）
A．若小球角速度增大，则减小
B．若小球角速度增大，则增大
C．小球质量越大，向心加速度越大
D．小球做圆周运动的向心加速度与其质量无关
8．如图所示，一个匀速转动的半径为R的水平圆盘上放着两个木块，木块M放在圆盘的边缘处，木块M和N质量之比为1：3，且与圆盘摩擦因数相等，木块N放在离圆心 R处，它们都随圆盘一起做匀速圆周运动．下列说法中正确的是（ ）
A．M、N受重力、支持力、滑动摩擦力
B．M所受摩擦力与N所受的摩擦力大小相等
C．M的向心加速度是N的3倍
D．若圆盘运动加快，N相对于圆盘先发生相对运动
9．如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；c图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h，如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB：RC=3：2．A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无相对滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的（ ）
A．角速度之比为3：2：2 B．线速度大小之比为3：2：2
C．向心加速度大小之比为9：6：4 D．转速之比为2：3：2
11．公园里有一种“旋转秋千”的游乐项目，模型如图所示.可视为质点的座椅通过轻质缆绳悬挂在旋转圆盘上，旋转圆盘转动的角速度为ω，缆绳与竖直方向夹角为θ，不计空气阻力，
下列说法正确的有（ ）
A．座椅受到重力、缆绳拉力和向心力
B．座椅转动角速度ω越大，夹角θ越大
C．启动加速时，游客所受的合外力可能大于游客的向心力
D．同一座椅以相同角速度转动，有游客乘坐与没有游客乘坐时的夹角θ不同
12．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转平台上随平台一起做匀速圆周运动，动摩擦因数均为μ，已知A的质量为3m，B、C的质量均为m，A、B离轴距离均为R，C距离轴为2R，则以下说法正确的是（ ）
A．aA=aC>aB B．aA=aBfC>fB D．fA>fB>fC
三、填空题(共2题；共16分)
13．在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为 r 的圆周运动，钢球的质量为 m，重力加速度为 g。
①用秒表记录运动 n 圈的总时间为 t，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn= 。
②通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为 h，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为 F= ；
③改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的 关系图象，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为 。
14．探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球受向心力的比值。已知小球在挡板处做圆周运动的轨迹半径之比为1︰2︰1。
（1）本实验采用的科学方法是____；
A．放大法 B．理想实验法 C．等效替代法 D．控制变量法
（2）通过本实验可以得到的结果有____；
A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D．在质量私角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1︰2，则左、右两边塔轮的半径之比为 。
四、计算题(共5题；共36分)
15．2008年9月27日，“神舟七号”航天员翟志刚首次实现了中国航天员在太空的舱外活动（图），这是我国航天发展史上的又一里程碑．已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R．飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，距地面的高度为h，求：
（1）飞船加速度a的大小；
（2）飞船速度v的大小．
16．质量为m=2kg的物块，系在弹簧的一端，弹簧的另一端固定在转轴上如图所示，弹簧的自由长度为l0=10cm劲度系数为K=100N/m，使物块在光滑水平支持面上以角速度ω=5rad/s作匀速圆周运动，则此时弹簧的长度为多少？
17．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一质量m=1kg的小物体与圆盘始终保持相对静止．物体与盘面间的动摩擦因为 （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面的夹角为300，g取10m/s2．
（1）若ω= rad/s，求小物体通过最高点时，所受摩擦力的大小和方向；
（2）若ω= rad/s，求当小物体通过与圆心等高处时的摩擦力大小；
（3）求ω的最大值．
18．如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为r，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为r的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，圆环绕竖直直径（虚线）匀速转动，金属圆环对小球的作用力为零，求转动的角速度。
19．如图所示，用长为L的细线，一端系于悬点A，另一端拴住一质量为m的小球，先将小球拉至水平位置并使细线绷直，在悬点A的正下方O点钉有一小钉子，今将小球由静止释放，要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动，OA的最小距离是多少？
参考答案
1．B
2．B
3．B
4．C
5．C
6．A
7．A,D
8．B,C
9．A,C
10．A,C
11．B,C
12．B,C
13．；；
14．（1）D
（2）A
（3）2︰1
15．（1）解：对于飞船，由万有引力提供向心力，可得：
ma=
解得：a=
答：飞船加速度a的大小为 ；
（2）解：由于飞船做圆周运动，得：ma= ，
解得：v= ．
答：飞船速度v的大小为 ．
16．解：K=100N/m=1N/cm
设小球做匀速圆周运动时弹簧长度为L，此时弹簧的伸长量为L﹣l0，
据牛顿第二定律得：F=mω2L
其中有：F=k（L﹣l0）
即K(L-L0)=mw2L
解得L= cm
17．（1）解：小物体在最高点，根据牛顿第二定律得，f+mgsinθ=mrω2，
解得f=mrω2﹣mgsinθ= N=5N，方向沿盘面向下．
答：小物体通过最高点时，所受摩擦力的大小为5N，方向沿盘面向下．
（2）解：小物体通过与圆心等高处时，重力沿斜面向下的分力和静摩擦力的合力提供向心力，
，
代入数据解得f=N．
答：小物体通过与圆心等高处时的摩擦力大小为 N．
（3）解：小物体在最低点所受的摩擦力最大，
在最低点，根据牛顿第二定律有： ，
又fm=μmgcosθ，
代入数据解得ωm=1.0rad/s．
答：ω的最大值为1.0rad/s．
18．解：圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为
当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，其圆周运动半径为则有
解得
可得到
金属圆环对小球的作用力
19．解：设小球做完整圆周运动时其轨道半径为R，小球刚好通过最高点的条件为
解得
小球从静止释放至运动到最高点的过程中，只有重力做功，因而机械能守恒，则根据机械能守恒定律得
计算得出
所以OA的最小距离为
一、单选题(共6题；共24分)
1．如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方 处有一钉子C，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，到悬点正下方时悬线碰钉子，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度突然减小 D．小球的悬线拉力突然减小
2．一个运动员沿着半径为32m的圆弧跑道以8m/s的速度匀速率奔跑，则运动员做圆周运动的加速度大小为（ ）
A．0.25m/s2 B．2m/s2 C．3m/s2 D．4m/s2
3．如图所示,电风扇工作时,叶片上a、b两点的线速度分别为va、vb,角速度分别为ωa、ωb。则下列关系正确的是( )
A．va=vb、ωa=ωb B．va
A． B．
C． D．
5．如图所示，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车的转弯半径为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8倍， 取10 m/s2，则运动的汽车（ ）
A．所受的合力为零
B．只受重力和地面的支持力作用
C．最大速度不能超过20m/s
D．所需的向心力由重力和支持力的合力提供
6．如图所示，由竖直轴和双臂构成的“Y”型支架可以绕竖直轴转动，双臂与竖直轴所成锐角为37°。一个质量为2kg的小球穿在一条臂上，到O点的距离为20cm，小球始终与支架保持相对静止，设支架转动的角速度为ω，g取10m/s2则下列说法错误的是（ ）
A．ω由零逐渐增加，臂对小球的摩擦力一直减小
B．当 时，臂对小球的摩擦力为零
C．当ω=0时，臂对小球的摩擦力大小为16N
D．当 时，臂对小球的摩擦力大小为mg
二、多选题(共6题；共24分)
7．如图所示，质量为m的小球在光滑竖直圆锥筒中绕圆心O做匀速圆周运动，小球至圆锥顶点的距离为，圆锥面的母线与竖直线的夹角为。下列说法正确的是（ ）
A．若小球角速度增大，则减小
B．若小球角速度增大，则增大
C．小球质量越大，向心加速度越大
D．小球做圆周运动的向心加速度与其质量无关
8．如图所示，一个匀速转动的半径为R的水平圆盘上放着两个木块，木块M放在圆盘的边缘处，木块M和N质量之比为1：3，且与圆盘摩擦因数相等，木块N放在离圆心 R处，它们都随圆盘一起做匀速圆周运动．下列说法中正确的是（ ）
A．M、N受重力、支持力、滑动摩擦力
B．M所受摩擦力与N所受的摩擦力大小相等
C．M的向心加速度是N的3倍
D．若圆盘运动加快，N相对于圆盘先发生相对运动
9．如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；c图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h，如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB：RC=3：2．A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无相对滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的（ ）
A．角速度之比为3：2：2 B．线速度大小之比为3：2：2
C．向心加速度大小之比为9：6：4 D．转速之比为2：3：2
11．公园里有一种“旋转秋千”的游乐项目，模型如图所示.可视为质点的座椅通过轻质缆绳悬挂在旋转圆盘上，旋转圆盘转动的角速度为ω，缆绳与竖直方向夹角为θ，不计空气阻力，
下列说法正确的有（ ）
A．座椅受到重力、缆绳拉力和向心力
B．座椅转动角速度ω越大，夹角θ越大
C．启动加速时，游客所受的合外力可能大于游客的向心力
D．同一座椅以相同角速度转动，有游客乘坐与没有游客乘坐时的夹角θ不同
12．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转平台上随平台一起做匀速圆周运动，动摩擦因数均为μ，已知A的质量为3m，B、C的质量均为m，A、B离轴距离均为R，C距离轴为2R，则以下说法正确的是（ ）
A．aA=aC>aB B．aA=aB
三、填空题(共2题；共16分)
13．在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为 r 的圆周运动，钢球的质量为 m，重力加速度为 g。
①用秒表记录运动 n 圈的总时间为 t，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn= 。
②通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为 h，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为 F= ；
③改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的 关系图象，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为 。
14．探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球受向心力的比值。已知小球在挡板处做圆周运动的轨迹半径之比为1︰2︰1。
（1）本实验采用的科学方法是____；
A．放大法 B．理想实验法 C．等效替代法 D．控制变量法
（2）通过本实验可以得到的结果有____；
A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D．在质量私角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1︰2，则左、右两边塔轮的半径之比为 。
四、计算题(共5题；共36分)
15．2008年9月27日，“神舟七号”航天员翟志刚首次实现了中国航天员在太空的舱外活动（图），这是我国航天发展史上的又一里程碑．已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R．飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，距地面的高度为h，求：
（1）飞船加速度a的大小；
（2）飞船速度v的大小．
16．质量为m=2kg的物块，系在弹簧的一端，弹簧的另一端固定在转轴上如图所示，弹簧的自由长度为l0=10cm劲度系数为K=100N/m，使物块在光滑水平支持面上以角速度ω=5rad/s作匀速圆周运动，则此时弹簧的长度为多少？
17．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一质量m=1kg的小物体与圆盘始终保持相对静止．物体与盘面间的动摩擦因为 （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面的夹角为300，g取10m/s2．
（1）若ω= rad/s，求小物体通过最高点时，所受摩擦力的大小和方向；
（2）若ω= rad/s，求当小物体通过与圆心等高处时的摩擦力大小；
（3）求ω的最大值．
18．如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为r，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为r的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，圆环绕竖直直径（虚线）匀速转动，金属圆环对小球的作用力为零，求转动的角速度。
19．如图所示，用长为L的细线，一端系于悬点A，另一端拴住一质量为m的小球，先将小球拉至水平位置并使细线绷直，在悬点A的正下方O点钉有一小钉子，今将小球由静止释放，要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动，OA的最小距离是多少？
参考答案
1．B
2．B
3．B
4．C
5．C
6．A
7．A,D
8．B,C
9．A,C
10．A,C
11．B,C
12．B,C
13．；；
14．（1）D
（2）A
（3）2︰1
15．（1）解：对于飞船，由万有引力提供向心力，可得：
ma=
解得：a=
答：飞船加速度a的大小为 ；
（2）解：由于飞船做圆周运动，得：ma= ，
解得：v= ．
答：飞船速度v的大小为 ．
16．解：K=100N/m=1N/cm
设小球做匀速圆周运动时弹簧长度为L，此时弹簧的伸长量为L﹣l0，
据牛顿第二定律得：F=mω2L
其中有：F=k（L﹣l0）
即K(L-L0)=mw2L
解得L= cm
17．（1）解：小物体在最高点，根据牛顿第二定律得，f+mgsinθ=mrω2，
解得f=mrω2﹣mgsinθ= N=5N，方向沿盘面向下．
答：小物体通过最高点时，所受摩擦力的大小为5N，方向沿盘面向下．
（2）解：小物体通过与圆心等高处时，重力沿斜面向下的分力和静摩擦力的合力提供向心力，
，
代入数据解得f=N．
答：小物体通过与圆心等高处时的摩擦力大小为 N．
（3）解：小物体在最低点所受的摩擦力最大，
在最低点，根据牛顿第二定律有： ，
又fm=μmgcosθ，
代入数据解得ωm=1.0rad/s．
答：ω的最大值为1.0rad/s．
18．解：圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为
当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，其圆周运动半径为则有
解得
可得到
金属圆环对小球的作用力
19．解：设小球做完整圆周运动时其轨道半径为R，小球刚好通过最高点的条件为
解得
小球从静止释放至运动到最高点的过程中，只有重力做功，因而机械能守恒，则根据机械能守恒定律得
计算得出
所以OA的最小距离为