2022-2023学年物理人教（2019）必修第二册第6章 圆周运动 自选习题（含答案）

2022-2023学年物理人教（2019）必修第二册第6章 圆周运动 自选习题含答案
人教（2019）第6章 圆周运动
一、选择题。
1、如图所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z1＝24，从动轮的齿数z2＝8，当主动轮以角速度ω顺时针转动时，从动轮的转动情况是(　　)
A.顺时针转动，周期为 B.逆时针转动，周期为
C.顺时针转动，周期为 D.逆时针转动，周期为
2、下列关于向心力的说法中正确的是(　　)
A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外还受到向心力的作用
B．向心力和重力、弹力一样，是性质力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合外力
D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
3、如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动(P未画出)，关于小孩的受力，以下说法正确的是(　　)
A.小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用
B.小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力
C.小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力
D.若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变
4、如图所示，一根轻杆(质量不计)的一端以O点为固定转轴，另一端固定一个小球，小球以O点为圆心在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动。当小球运动到图中位置时，轻杆对小球作用力的方向可能(　　)
A.沿F1的方向 B.沿F2的方向
C.沿F3的方向 D.沿F4的方向
5、关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向，下列说法中正确的是(　　)
A.与线速度方向始终相同 B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心 D.始终保持不变
6、(双选)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(　　)
A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动
C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
7、(双选)如图所示，在风力发电机的叶片上有A、B、C三点，其中A、C在叶片的端点，B在叶片的中点。当叶片转动时，这三点(　　)
A.线速度大小都相等 B.线速度方向都相同
C.角速度大小都相等 D.周期都相等
8、半径为R的大圆盘以角速度ω旋转，如图所示。有人站在盘边P点上随盘转动，他想用枪击中在圆盘中心的目标O。若子弹的速度为v0，则(　　)
A.枪应瞄准目标O射去
B.枪应向PO的右方偏过θ角射去，且cos θ＝
C.枪应向PO的左方偏过θ角射去，且tan θ＝
D.枪应向PO的左方偏过θ角射去，且sin θ＝
9、(多选)如图所示．用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是(　　)
A．小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B．向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分量
D．向心力的大小等于Mgtan θ
10、如图所示，一圆环以直径AB为轴做匀速转动，P、Q、R是环上的三点，则下列说法正确的是(　　)
A.向心加速度的大小aP＝aQ＝aR
B.任意时刻P、Q、R三点向心加速度的方向不同
C.线速度vP＞vQ＞vR
D.任意时刻P、Q、R三点的线速度方向均不同
11、(多选)如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是(　　)
A.脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的
B.水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大
C.加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
D.靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好
12、如图所示，汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长。某国产汽车的车轮半径约为30 cm，当该型号的汽车在高速公路上行驶时，驾驶员面前速率计的指针指在“120 km/h”上，可估算出该车轮的转速约为(　　)
A.1 000 r/s B.1 000 r/min C.1 000 r/h D.2 000 r/s
13、(多选)如图所示，在水平转台上放一个质量M＝2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力为Fmax＝6.0 N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O(孔光滑)悬挂一个质量m＝1.0 kg的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，M、m均视为质点)(　　)
A．0.04 m　　B．0.08 m　　C．0.16 m　　D．0.32 m
14、(多选)冰上芭蕾舞剧《天鹅湖》在某大剧院的歌剧厅震撼上演！表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在他将双臂逐渐放下的过程中，他转动的速度会逐渐变快，则他肩上某点随之转动的(　　)
A.周期变大 B.线速度变大 C.角速度变大 D.向心加速度变大
15、下列关于离心现象的说法中，正确的是(　　)
A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B.物体受到离心力时将做远离圆心的圆周运动
C.物体发生离心运动时不再受到向心力的作用
D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿圆周运动的切线做直线运动
二、非选择题。
16、（实验题）如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
(1)则下列说法中正确的是________。
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变
B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大
C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大
(2)如图甲，绳离杯心40 cm处打一结点A，80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：
操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
则：①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；
操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度大小有关；
操作四与一相比较：________相同，向心力大小与________有关；
②物理学中此种实验方法叫________法。
③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样。”你认为该同学的说法是否正确，为什么？
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17、如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，表格中是所得数据，图乙为F v图象、F v2图象、F v3图象，
甲
　　　　A　　　　　　　B　　　　　　　C
乙
v/(m·s－1) 1 1.5 2 2.5 3
F/N 0.88 2 3.5 5.5 7.9
(1)数据表格和图乙中的三个图象是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1 m的条件下得到的．研究图象后，可得出向心力F和圆柱体线速度v的关系式 ．
(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量 不变．
(3)若已知向心力公式为F＝m，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为 ．
18、（计算题）原长为L的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴OO′上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为L，现将弹簧长度拉长到L后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕中心轴OO′以一定角速度匀速转动，如图所示。已知小铁块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度ω最大不得超过多少？
19、（计算类）如图所示，B物体放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由静止开始运动，B物体的质量为m，同时A物体在竖直面内由M点开始做半径为r、角速度为ω的匀速圆周运动。求满足使A、B速度相同的力F的取值。
20、（计算题）如图所示，用一根长为l＝1 m的细线，一端系一质量为m＝1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为FT.求：(g取10 m/s2，结果可用根式表示)
(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？
(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？
2022-2023学年物理人教（2019）必修第二册第6章 圆周运动 自选习题含答案
人教（2019）第6章 圆周运动
一、选择题。
1、如图所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z1＝24，从动轮的齿数z2＝8，当主动轮以角速度ω顺时针转动时，从动轮的转动情况是(　　)
A.顺时针转动，周期为 B.逆时针转动，周期为
C.顺时针转动，周期为 D.逆时针转动，周期为
【答案】B
2、下列关于向心力的说法中正确的是(　　)
A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外还受到向心力的作用
B．向心力和重力、弹力一样，是性质力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合外力
D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
【答案】C　
3、如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动(P未画出)，关于小孩的受力，以下说法正确的是(　　)
A.小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用
B.小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力
C.小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力
D.若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变
【答案】C
4、如图所示，一根轻杆(质量不计)的一端以O点为固定转轴，另一端固定一个小球，小球以O点为圆心在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动。当小球运动到图中位置时，轻杆对小球作用力的方向可能(　　)
A.沿F1的方向 B.沿F2的方向
C.沿F3的方向 D.沿F4的方向
【答案】C
5、关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向，下列说法中正确的是(　　)
A.与线速度方向始终相同 B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心 D.始终保持不变
【答案】C
6、(双选)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(　　)
A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动
C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
【答案】BC
7、(双选)如图所示，在风力发电机的叶片上有A、B、C三点，其中A、C在叶片的端点，B在叶片的中点。当叶片转动时，这三点(　　)
A.线速度大小都相等 B.线速度方向都相同
C.角速度大小都相等 D.周期都相等
【答案】CD
8、半径为R的大圆盘以角速度ω旋转，如图所示。有人站在盘边P点上随盘转动，他想用枪击中在圆盘中心的目标O。若子弹的速度为v0，则(　　)
A.枪应瞄准目标O射去
B.枪应向PO的右方偏过θ角射去，且cos θ＝
C.枪应向PO的左方偏过θ角射去，且tan θ＝
D.枪应向PO的左方偏过θ角射去，且sin θ＝
【答案】D
9、(多选)如图所示．用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是(　　)
A．小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B．向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分量
D．向心力的大小等于Mgtan θ
【答案】BCD
10、如图所示，一圆环以直径AB为轴做匀速转动，P、Q、R是环上的三点，则下列说法正确的是(　　)
A.向心加速度的大小aP＝aQ＝aR
B.任意时刻P、Q、R三点向心加速度的方向不同
C.线速度vP＞vQ＞vR
D.任意时刻P、Q、R三点的线速度方向均不同
【答案】C
11、(多选)如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是(　　)
A.脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的
B.水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大
C.加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
D.靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好
【答案】ACD
12、如图所示，汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长。某国产汽车的车轮半径约为30 cm，当该型号的汽车在高速公路上行驶时，驾驶员面前速率计的指针指在“120 km/h”上，可估算出该车轮的转速约为(　　)
A.1 000 r/s B.1 000 r/min C.1 000 r/h D.2 000 r/s
【答案】B
13、(多选)如图所示，在水平转台上放一个质量M＝2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力为Fmax＝6.0 N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O(孔光滑)悬挂一个质量m＝1.0 kg的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，M、m均视为质点)(　　)
A．0.04 m　　B．0.08 m　　C．0.16 m　　D．0.32 m
【答案】BCD　
14、(多选)冰上芭蕾舞剧《天鹅湖》在某大剧院的歌剧厅震撼上演！表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在他将双臂逐渐放下的过程中，他转动的速度会逐渐变快，则他肩上某点随之转动的(　　)
A.周期变大 B.线速度变大 C.角速度变大 D.向心加速度变大
【答案】BCD
15、下列关于离心现象的说法中，正确的是(　　)
A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B.物体受到离心力时将做远离圆心的圆周运动
C.物体发生离心运动时不再受到向心力的作用
D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿圆周运动的切线做直线运动
【答案】D
二、非选择题。
16、（实验题）如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
(1)则下列说法中正确的是________。
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变
B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大
C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大
(2)如图甲，绳离杯心40 cm处打一结点A，80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：
操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。
则：①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；
操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度大小有关；
操作四与一相比较：________相同，向心力大小与________有关；
②物理学中此种实验方法叫________法。
③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样。”你认为该同学的说法是否正确，为什么？
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【答案】　(1)BD　(2)①角速度、半径　质量　②控制变量
③说法不对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心。细线对手的拉力与向心力大小相等，方向相反，背离圆心。
17、如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，表格中是所得数据，图乙为F v图象、F v2图象、F v3图象，
甲
　　　　A　　　　　　　B　　　　　　　C
乙
v/(m·s－1) 1 1.5 2 2.5 3
F/N 0.88 2 3.5 5.5 7.9
(1)数据表格和图乙中的三个图象是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1 m的条件下得到的．研究图象后，可得出向心力F和圆柱体线速度v的关系式 ．
(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量 不变．
(3)若已知向心力公式为F＝m，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为 ．
【答案】(1)F＝0.88v2 　(2)线速度v　 (3)0.088 kg
18、（计算题）原长为L的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴OO′上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为L，现将弹簧长度拉长到L后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕中心轴OO′以一定角速度匀速转动，如图所示。已知小铁块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度ω最大不得超过多少？
【答案】　
【解析】　以小铁块为研究对象，圆盘静止时，设铁块受到的最大静摩擦力为fmax，由平衡条件得fmax＝k＝。圆盘转动的角速度ω最大时，铁块受到的摩擦力fmax与弹簧的拉力kx的合力提供向心力，由牛顿第二定律得k＋fmax＝mω·L
解以上两式得角速度的最大值ωmax＝。
19、（计算类）如图所示，B物体放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由静止开始运动，B物体的质量为m，同时A物体在竖直面内由M点开始做半径为r、角速度为ω的匀速圆周运动。求满足使A、B速度相同的力F的取值。
【答案】(n＝0，1，2，…)
【解析】速度相同即速度大小、方向都相同，B水平向右运动，A一定要在最低点才能保证速度水平向右。由题意可知，当A从M点运动到最低点时
t＝nT＋T(n＝0，1，2，…)，线速度v＝ωr
对于B(初速度为0)：
v＝at＝＝
解得F＝(n＝0，1，2，…)。
【方法总结】解答有关圆周运动的问题时，常出现的错误是没有考虑到圆周运动的周期性而漏解。因此，在解答此类问题时要特别注意可能会出现的符合题意的多种情况，防止漏解。
20、（计算题）如图所示，用一根长为l＝1 m的细线，一端系一质量为m＝1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为FT.求：(g取10 m/s2，结果可用根式表示)
(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？
(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？
【答案】(1) rad/s　 (2)2 rad/s
【答案】(1)若要小球刚好离开锥面，则小球只受到重力和细线的拉力，如图所示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面内，故向心力水平，运用牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan θ＝mωlsin θ
解得：ω0＝＝ rad/s.
(2)当细线与竖直方向成60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan α＝mω′2lsin α
解得：ω′＝＝2 rad/s。