人教版(2019)必修第二册 6.1 圆周运动 2022年同步练习卷(1)(含答案)

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名称 人教版(2019)必修第二册 6.1 圆周运动 2022年同步练习卷(1)(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-10-18 20:33:54

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人教版(2019)必修第二册《6.1 圆周运动》2022年同步练习卷(1)
一 、单选题(本大题共13小题,共52分)
1.(4分)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线竖直,圆锥固定。有一个质量为小球贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,运动的半径为,圆锥母线与水平方向的夹角为,重力加速度为关于小球下列正确的是
A. 向心加速度为 B. 线速度为
C. 周期为 D. 受到的弹力为
2.(4分)如图所示是自行车转动结构的示意图。其中是半径为的大齿轮,是半径为的小齿轮。是半径为的后轮,假设脚踏板的角速度为,则自行车前进的速度为
A. B. C. D.
3.(4分)物体在某时刻的速度为,加速度,它表示
A. 物体的加速度方向与速度方向相同,而物体的速度在减小
B. 物体的加速度方向与速度方向相同,而物体的速度在增加
C. 物体的加速度方向与速度方向相反,而物体的速度在减小
D. 物体的加速度方向与速度方向相反,而物体的速度在增加
4.(4分)一个圆柱形小物块放在水平转盘上,随着转盘一起绕点匀速转动。通过频闪照相技术对其进行研究,从转盘的正上方向下拍照,得到的频闪照片如图所示,已知频闪仪的闪光频率为,则转盘转动的最小转速是
A. B. C. D.
5.(4分)关于匀速圆周运动和平抛运动正确的是
A. 做匀速圆周运动和平抛运动的物体合力都恒定
B. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C. 匀速圆周运动和平抛运动都是变加速曲线运动
D. 平抛运动匀变速曲线运动
6.(4分)如图所示,长为的直棒一端可绕固定轴转动,另一端搁在升降平台上,平台以速度匀速上升,当棒与竖直方向的夹角为时,棒的角速度为
A. B. C. D.
7.(4分)关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是
A. 物体受到的向心力就是物体受到的指向圆心的合力
B. 物体受到的向心力的大小和方向都是不变的
C. 物体线速度的大小和方向都是不变的
D. 物体加速度的大小和方向都是不变的
8.(4分)如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球和,在各自不同的水平面上做匀速圆周运动,以下说法正确的是
A. 压力 B. C. D.
9.(4分)对于做匀速圆周运动的物体,以下说法正确的是
A. 速度和加速度均不变 B. 速度不变,加速度为零
C. 速度和加速度均改变 D. 速度改变,加速度不变
10.(4分)如图所示,细杆上固定两个小球和,杆绕点做匀速转动,下列说法正确的是
A. 、两球角速度相等 B. 、两球线速度相等
C. 球的线速度比球的大 D. 球的角速度比球的大
11.(4分)如图所示,在同一轨道平面上的几个人造地球卫星、、绕地球做匀速圆周运动,某一时刻它们恰好在同一直线上,下列说法正确的是
A. 根据可知,运行速度满足 B. 运转角速度满足
C. 向心加速度满足 D. 运动一周后,最先回到图示位置
12.(4分)如图所示,物体以恒定的速率沿圆弧做曲线运动,下列对它的运动分析正确的是
A. 因为它的速率恒定不变,故做匀加速运动
B. 该物体受的合外力一定不等于零
C. 该物体受的合外力一定等于零
D. 它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上
13.(4分)日常生活中,人们经常用到扳手这一工具。当用扳手拧螺母时,如图所示,扳手上、两点的角速度分别是和,线速度分别是和,则
A. B. C. D.
二 、多选题(本大题共1小题,共5分)
14.(5分)关于位移、路程、速度、速率、加速度之间的关系,下列说法正确的是
A. 只要物体做直线运动,位移大小与路程一样
B. 只有在物体做直线运动时,其速度大小才等于速率
C. 只要物体的加速度不为零,它的速度总是越来越大或越来越小
D. 速率即瞬时速度的大小
三 、计算题(本大题共5小题,共40分)
15.(10分)如图所示,一物体在竖直面内绕点做逆时针匀速圆周运动,已知半径米,角速度为弧度每秒。某时刻在点正上方点处有物体开始做自由落体运动,当落到点时、两物体速度相等注空中不曾相碰,。则此刻
物体的瞬时速度大小多少?
物体此刻到点的竖直距离多少米?
物体继续下落米的时间内物体能转多少圈?按估算
16.(10分)在沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h。若汽车在这种路面上行驶时,轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6.(取g=10m/) 求:
16-1.如果汽车在这种高速路上水平转弯,假设弯道的路面是水平的且拐弯时不产生横向滑动,则其弯道的最小半径应是多少?
16-2.此高速路上有一圆弧形的拱形立交桥,要使汽车能够不离开地面安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径应满足什么条件?
17.(10分)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动,在圆盘上沿半径开有一条均匀狭缝,将激光器与传感器上下对准,使二者间连线与转轴平行,分别置于圆盘的上下两侧,激光器连续向下发射激光束.现给圆盘一个初角速度,在圆盘转动过程中,圆盘转动的角速度随时间均匀减少,当狭缝经过激光器与传感器之间时,传感器接收到一个激光信号,并将其输入计算机,经处理后画出相应图线.图为该装置示意图,图为所接收的光信号随时间变化的图线,横坐标表示时间,纵坐标表示接收到的激光信号强度.

利用类比平均速度的定义,根据图中的数据,可知从第个光脉冲到第个光脉冲这段时间内,圆盘转动的平均角速度为 ______ .
用类比加速度的定义,根据图中的数据,选择合适的坐标,在图中作角速度随时间变化的图线,并求出角加速度为 ______ .
18.(10分)如图所示,在一个半径为、圆心为的圆形区域内分布着垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场。一个质量为、电荷量为的带正电荷的粒子从磁场的边缘点沿方向射入磁场,从磁场边缘的另一点离开磁场。已知、两点间的距离为,不计粒子重力,求:

粒子做圆周运动的半径。
粒子射入磁场时的速度大小。
粒子在磁场中运动的时间。
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】
对小球受力分析,受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可。
此题主要考查向心力,线速度、角速度和周期、转速。

以小球为研究对象,对小球受力分析,小球受力如图所示:
由受力分析图可知 , 球受到的支持力 ,小球合力提供向心力,则有,所以小球向心加速度为,小球线速度为, 周期为,故正确,错误。
故选。
2.【答案】B;
【解析】解:大齿轮和小齿轮靠链条传动,边缘线速度大小相等,根据公式,可得角速度之比为:,,所以小齿轮的角速度为:,后轮与小齿轮具有相同的角速度,所以自行车前进的速度为:,故错误,正确。
故选:。
大齿轮和小齿轮靠链条传动,边缘线速度大小相等,根据半径关系可以求出小齿轮的角速度,后轮与小齿轮具有相同的角速度,若要求出自行车的速度,需要测量后轮的半径,抓住角速度相等,求出自行车的速度。
解决本题的关键知道靠链条传动,边缘线速度大小相等,共轴转动,角速度相等。
3.【答案】C;
【解析】解:加速度,它表示速度与加速度方向相反做匀减速运动,C正确。
故选:。
加速度为负值表示物体做减速运动,速度方向与加速度方向相反.
本题比较简单,考查了加速度的正负与速度方向的关系.
4.【答案】A;
【解析】解:已知频闪仪的闪光频率为,由题意可知,转速最小时,转动周期最大为,此时转速为,故正确,错误。
故选:。
直接根据周期的定义以及周期和转速之间的关系可以正确解答本题。
描述圆周运动的概念比较多,要熟练掌握各个概念的物理意义,以及各物理量之间的关系。
5.【答案】D;
【解析】
平抛运动的加速度不变,做匀变速曲线运动,匀速圆周运动的加速度大小不变,方向时刻改变,速度的大小不变,方向时刻改变。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,匀速圆周运动,平抛运动等都是曲线运动,对于它们的特点要掌握住。

匀速圆周运动的向心力的方向始终是指向圆心的,方向是不断变化的,不是恒力,不是匀变速运动,平抛运动只受重力作用,合力为恒力,是匀变速曲线运动,故ABC错误,
D正确。
故选D。

6.【答案】B;
【解析】解:棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上,如图所示,合速度,沿竖直向上方向上的速度分量等于,即,
所以所以均错,B正确.
故选B.
应清楚棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上,竖直向上是它的一个分速度,把速度分解,根据三角形知识求解.
找合速度是本题的关键,应明白实际的速度为合速度.然后分解速度,做平行四边形,根据三角形求解.此题难度在于合速度难确定,属于中档题.
7.【答案】A;
【解析】解:
、匀速圆周运动加速度大小不变,方向时刻改变,则向心力大小也不变,方向总指向圆心,故正确,错误.
、匀速圆周运动是速率不变的圆周运动,线速度大小不变的圆周运动,但是方向时刻改变,故错误.
故选:
匀速圆周运动是速率不变的圆周运动,即线速度大小不变,但是方向时刻改变;角速度不变,但加速度可变,也可不变,由此判定各个选项.
掌握匀速圆周运动的运动性质“变速曲线运动”,匀速的含义是“速率”不变;其次要知道角速度大小和方向都不变,角速度的方向是垂直于转动平面的,这个高中不要求,注意加速度可以不变,也可以变化.
8.【答案】D;
【解析】解:物体受力如图:将沿水平和竖直方向分解得:①,②.
由②可知支持力相等,则、对内壁的压力大小相等.
根据牛顿第二定律,合外力提供向心力,合外力相等,则向心力相等.由①②可得:可知半径大的线速度大,角速度小.
则的线速度大于的线速度,的角速度小于的角速度,、的向心加速度相等.故D正确,、、C错误.
故选:.
小球做匀速圆周运动,因此合外力提供向心力,对物体正确进行受力分析,然后根据向心力公式列方程求解即可.
解决这类圆周运动问题的关键是对物体正确受力分析,根据向心力公式列方程进行讨论,注意各种向心加速度表达式的应用.
9.【答案】C;
【解析】解:匀速圆周运动的线速度和加速度的大小不变,方向时刻改变。所以速度和加速度均改变。
故选:。
匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变.加速度大小不变,方向时刻改变.
解决本题的关键知道匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变.
10.【答案】A;
【解析】解:、细杆上固定两个小球和,杆绕点做匀速转动,所以、属于同轴转动,故两球角速度相等,故A正确,D错误;
、由图可知的半径比球半径大,根据可知:球的线速度比球的小,故BC错误。
故选:。
共轴转动,角速度相等。根据可比较线速度大小
解决本题的关键是抓住共轴转动,角速度相等,皮带传动线速度相同
11.【答案】C;
【解析】
由万有引力定律比较万有引力的大小;根据万有引力提供向心力求出线速度、向心加速度和周期,根据公式比较三颗卫星的线速度、向心加速度和周期。
此题主要考查了利用万有引力定律研究天体运动,难度适中,基础题。
A.根据万有引力提供向心力可知,解得:,可见,越大,越小,则有,故错误;
B.由于三颗的质量关系未知,无法根据万有引力定律比较引力的大小,故错误;
C.根据万有引力提供向心力可知,解得:,越小,越大,则有,故正确;
D.根据万有引力提供向心力可知,解得:,越大,越大,所以运动一周后,先回到原地点、最晚回到原地点,故错误。
故选。
12.【答案】B;
【解析】解:、物体以恒定的速率沿圆弧做曲线运动,物体运动的轨迹为曲线,加速度的大小不变,但是加速度的方向在变化,不是匀变速运动,故错误;
、既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,所以曲线运动一定是变速运动,受到的合外力一定不等于,故正确,错误;
、所有做曲线运动的物体,所受的合外力一定与瞬时速度方向不在一条直线上,或加速度方向与瞬时速度方向不在一条直线上,故错误。
故选:。
物体运动轨迹是曲线的运动,称为“曲线运动”.当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上,物体就是在做曲线运动。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,匀速圆周运动,平抛运动等都是曲线运动,对于它们的特点要掌握住。
13.【答案】D;
【解析】解:扳手上的两点是同轴传动,有,故错误。
由图可知,根据,可得,故错误,正确。
故选:。
扳手上的、两点是同轴传动;根据线速度、角速度与半径的关系可以求解。
此题主要考查了同轴传动、线速度与角速度的关系,较基础。
14.【答案】CD;
【解析】解:、当物体做单向直线运动时,位移的大小与路程相等;做往复直线运动时,位移的大小小于路程.故A错误.
B、速度的大小不表示速率,因为速度是物体在一段时间内的位移与所用时间的比值,而速率等于路程与时间的比值,故B错误
C、只要有加速度,速度就变化,所以只要物体的加速度不为零,它的速度总是在发生变化的,故C正确.
D、对于任何运动,瞬时速度的大小都等于瞬时速率,故D正确.
故选:.
路程表示物体运动轨迹的长度,位移的大小等于初末位置的距离,方向由初位置指向末位置.
瞬时速度表示某一时刻或某一位置的速度,瞬时速度的大小表示瞬时速率.
速度表示位移与时间的比值,速率表示路程与时间的比值.
掌握位移和路程的区别,以及知道它们的联系,当物体做单向直线运动时,路程和位移的大小相等.
理解速度和速率的概念,知道速度的大小不表示速率.
15.【答案】解:(1)物体A做匀速圆周运动的角速度为ω=10rad/s,线速度大小为v=ωR=10×20m/s=200m/s
当B落到O点时A、B两物体速度相等,故==200m/s
(2)物体B下降的高度h=,故物体A此刻到P点的竖直距离为2000m
(3)物体B继续下落60米所需时间为t,则
在时间t内物体A转过的角度为θ=ωt
故转过的圈数n=
联立解得:n=0.45
答:(1)物体B的瞬时速度大小为200m/s;
(2)物体A此刻到P点的竖直距离为2000m;
(3)物体B继续下落60米的时间内物体A能转0.45圈.;
【解析】
物体做匀速圆周运动,根据求得的线速度,即可求得物体到达点时的速度;
根据速度位移公式求得物体下降的高度;
根据位移时间公式求得物体下落的时间,根据求得转动的圈数。
本题关键是明确两个物体的运动性质,然后根据运动学公式列式求解。
16.【答案】150m;R≥90m;
【解析】(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力,
m/r≤0.6mg
由速度v=30m/s,得弯道半径r≥150m;
故弯道的最小半径是150m
(2)汽车过拱桥,可视为在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,
m/R=mg-FN
为了保证安全,车对路面的压力FN必须大于等于零.
m/R≤mg,
则R≥90m.
17.【答案】7.18rad/s;-1.47rad/;
【解析】解:从第个光脉冲到第个光脉冲这段时间内,圆盘转动的平均角速度为:

根据类比平均速度的方法,即某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,则时间内时刻的角速度:

时间内时刻的角速度:

内时刻的角速度:

内时刻的角速度:

则角加速度等于图线的斜率,在图线上取两点坐标,分别为,,则:


故答案为:;如图所示,
根据转过的角度和时间,求出圆盘转动的平均角速度.
根据某段时间内的平均角速度等于中间时刻的瞬时角速度,作出图线,结合图线的斜率求出角加速度.
此题主要考查了求解平均角速度和 角加速度,这是课本中没有的知识,可以通过类比的方法,类似平均速度和加速度进行分析求解,知道图线的斜率表示角加速度.
18.【答案】解:粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出粒子在磁场中的运动轨迹,如图乙所示,


轨迹的圆心为根据几何关系,可得;
粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,即,
结合中结果得;
根据几何关系,粒子做圆周运动的圆弧所对应的圆心角,设粒子做圆周运动的周期为,则有,,
联立解得。;
【解析】此题主要考查带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题,关键是画出粒子圆周的轨迹,往往用数学知识求半径。
电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹,由几何知识求出半径;洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律求出速度;定圆心角,求时间。