高中物理2019必修第二册第六章 圆周运动单元测试(含解析)

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名称 高中物理2019必修第二册第六章 圆周运动单元测试(含解析)
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文件大小 3.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-09-27 15:42:22

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高中物理2019必修第二册第六章 圆周运动
一、单选题
1.如图所示,竖直平面内的一光滑细杆连接在O点处,细杆与竖直方向的夹角为α,杆上套有可视为质点的小球。现让杆绕过底部O点所在的竖直轴以大小为ω的角速度匀速转动,小球相对于杆静止在某位置,重力加速度大小为g,则小球做圆周运动的半径为(  )
A. B. C. D.
2.如图所示,用长为L的轻杆连着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动,则下列说法中正确的是 (  )
A.小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力
B.小球在最高点时轻杆受到作用力可能为零
C.若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,则其在最高点的速率为
D.小球过最低点轻杆对小球的拉力可能等于小球的重力
3.如图所示的陀螺,是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺,则被甩出的墨水径迹可能是下列的(  )
A. B.
C. D.
4.汽车通过圆弧形拱桥顶端,当车的速度大小为10m/s时,车对桥面的压力是车重的,则当车对桥面的压力为零时,车的速度大小是(  )
A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.35m/s
5.如图A、B、C、为自行车大齿轮、小齿轮和后轮上的三个点,则以下关于它们线速度的大小正确的是(  )
A.vA > vB vB = vC B.vA > vB vB C.vA = vB vB vC
6.如图,半径为r的圆筒绕竖直中心轴匀速转动,质量为m的小物块A靠在圆筒的内壁上,质量为m的小物块B和质量为的小物块C分别放在筒底距中心轴处,三个小物块均与圆筒保持相对静止。若三个小物块与圆筒接触面的动摩擦因数均为,则的最小值为(  )
A. B. C. D.
二、多选题
7.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.在范围内增大时,绳子的拉力不变
8. 如图所示,用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形AB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上,已知AB部分的半径,直线BC长度为。弹射装置将一个质量为的小球(可视为质点)以的水平初速度从A点射入轨道、小球从C点离开轨道随即水平抛出,桌子的高度,不计空气阻力,g取,约为3,下列说法正确的是(  )
A.小球在水平半圆形轨道中做匀速圆周运动
B.小球在A点受到轨道支持力大小是
C.小球从A点到D点运动时间是
D.抛出点C点与D点的距离是
三、填空题
9.如图所示,小立同学使用扳手更换家里的水龙头,当用扳手拧水龙头旋转时,扳手上A、B两点的角速度分别ωA和ωB,线速度大小分别为vA和vB,则ωA   ωB,vA   vB(填“>”、“=”或“<”)。
10.如图所示的皮带传动装置中,右边两轮是连在一起同轴转动,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   .加速度之比为   .
11.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向心加速度大小之比为:   。
12.运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是   运动.
13.如图所示,某种变速自行车,有六个飞轮和三个链轮,链轮和飞轮的齿数如下表所示,后轮的直径为d=666mm.当人骑该车,使脚踏板以恒定的角速度转动时,自行车行进的最大速度和最小速度之比为   ;当人骑该车行进的速度为v=4m/s时,脚踩踏板作匀速圆周运动的最小角速度是   rad/s.
14.质量为m的飞机,以速度v在水平面上做半径为R的匀速圆周运动,空气对飞机的作用力的大小等于    .
四、计算题
15.清代乾隆的《冰嬉赋》用“躄躠”(可理解为低身斜体)二字揭示了滑冰的动作要领。短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中,
(1)武大靖从静止出发,先沿直道加速滑行,前用时。该过程可视为匀加速直线运动,求此过程加速度大小;
(2)武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为的匀速圆周运动,速度大小为。已知武大靖的质量为,求此次过弯时所需的向心力大小;
(3)武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角,使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯,如图所示。求武大靖在(2)问中过弯时身体与水平面的夹角的大小。(不计空气阻力,重力加速度大小取,、、、)
16. 如图所示为一辆厢式货车的后视图。该厢式货车在水平路面上做转弯测试,圆弧形弯道的半径R=8 m,车轮与路面间的最大径向摩擦力为车对路面压力的0.8。货车内顶部用细线悬挂一个小球P,在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速运动时,传感器的示数F=4 N。取重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。
(1)货车向左转弯还是右转弯?
(2)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时,为了防止侧滑,车的最大速度vmax是多大?
(3)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动,稳定后传感器的示数为F'=5 N,此时细线与竖直方向的夹角θ是多大?货车的速度v'有多大?
17. 如图所示,装置KOO'可绕竖直轴O'O转动,杆KO水平,可视为质点的小环A与小球B通过细线连接,细线与竖直方向的夹角=37°,小环A套在杆KO上,小球B通过水平细线固定在转轴上的P点,已知小环A的质量mA=0.6kg,小球B的质量mB=0.4kg,细线AB长L=0.5m,细线BP长l=0.2m。(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)若装置静止,求杆KO对小环A的弹力N、摩擦力f的大小和方向;
(2)若装置匀速转动的角速度为1,小环A受到杆对它的f大小变为零,细线AB与竖直方向夹角仍为37°,求角速度1的大小和细线BP中张力T的大小;
(3)小环A与杆KO间的动摩擦因数为0.6,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当装置以不同的角速度匀速转动时,小环A受到的摩擦力大小为f。试通过计算在坐标系中作出小环A与杆发生相对滑动前的f-2关系图像。
五、解答题
18.如图所示为小狗洗完澡后甩掉身上水珠的情形,假设每滴水珠的质量均为1g,小狗的身体简化成水平圆筒状,半径约为10cm,小狗以角速度甩动身体。
(1)求每滴水珠的向心加速度大小;
(2)若小狗毛发对水珠的最大附着力为0.25N,甩动过程中水珠的重力可忽略不计,则小狗至少需以多大的转速甩动身体才可以将身上的水珠甩掉?(计算结果保留1位小数)
19.如图所示,质量为m=1kg的小物块由A点静止释放.沿光滑的固定圆弧轨道运动到B点,在B点时对轨道的压力为30N,轨道半径r=3.2m,物块从B点滑上水平桌面上M=2kg的长木板,物块与长木板间的动摩擦因数为μ1=0.4,长木板与桌面间的动摩擦因数为μ2=0.1,物块从长木板的右端滑出的瞬间,长木板立即被锁定静止不动,前方的圆筒立即开始匀速转动,圆筒的侧面有一个小孔P,圆筒静止时小孔正对长木板的方向,已知圆筒的顶端与长木板上表面在同一水平面上,P距圆筒顶端的高度为h=0.2m,物块从长木板上滑出的位置距圆筒顶端中心的距离d=0.85m,圆筒半径R=0.05m,现观察到物块从长木板滑出后恰好钻进P孔,重力加速度g取10m/s2,且小物块可看做质点。求:
(1)物块在B点的速度大小;
(2)木板的长度L;
(3)圆筒转动的角速度ω。
六、综合题
20.如图所示,圆心角 的水平圆弯道连接两平直公路。一质量 的小轿车沿 路线(图中虚线所示)运动,AB为直线,A、B间距离 ,BC为圆弧,半径 。轿车到达A点之前以 的速度沿直公路行驶,司机看到弯道限速标志后,为安全通过弯道,从A点开始以 的加速度匀减速运动至B点,此后轿车保持B点的速率沿BC圆弧运动至C点,求:
(1)轿车在 段运动所受的合力大小;
(2)轿车从B到C过程的平均速度。
21.光滑平台中心有一个小孔,用细线穿过小孔,两端分别系一个小球A、B,A位于平台上,B置于水平地面上.盘上小球A以速率v=1.2m/s做半径r=30cm的匀速圆周运动.已知小球A、B的质量分别为mA=0.6kg,mB=1.8kg.求:
(1)小球A做圆周运动的角速度ω;
(2)小球B对地面的压力大小FN;
(3)若逐渐增大小球A做圆周运动的速度,要使B球能离开地面,小球A做圆周运动的线速度应满足的条件.
22.某中学的学习小组在进行科学探测时,一位同学利用绳索顺利跨越了一道山涧,他先用绳索做了一个单摆(秋千),通过摆动,使自身获得足够速度后再平抛到山涧对面.如图所示,若他的质量是M,所用绳长为L,在摆到最低点B处时的速度为v,离地高度为h,当地重力加速度为g,则:
(1)他用的绳子能承受的最大拉力不小于多少?
(2)这道山涧的宽度不超过多大?
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】生活中的圆周运动
2.【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
3.【答案】D
【知识点】离心运动和向心运动
4.【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
5.【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;匀速圆周运动
6.【答案】A
【知识点】生活中的圆周运动
7.【答案】B,C
【知识点】生活中的圆周运动
8.【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系;平抛运动;线速度、角速度和周期、转速;匀速圆周运动;向心力
9.【答案】=;>
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
10.【答案】1:1:3;1:2:2;1:2:6
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;匀速圆周运动
11.【答案】9:6:4
【知识点】匀速圆周运动
12.【答案】变速
【知识点】匀速圆周运动
13.【答案】4;3
【知识点】匀速圆周运动
14.【答案】
【知识点】向心力
15.【答案】(1)解:设武大靖运动过程的加速度大小为 ,根据
解得
(2)解:根据
解得过弯时所需的向心力大小为
(3)解:设场地对武大靖的作用力大小为 ,受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
可得
【知识点】向心力
16.【答案】(1)解:对小球受力分析可知小球的合力向左,故货车向左转弯。
(2)解:设货车的总质量为M,转弯时不发生侧滑有
解得
(3)解:货车匀速运动时

此次货车转弯时小球受绳的拉力,分析有

小球受到的合力为F合
由牛顿第二定律有
解得
【知识点】牛顿第二定律;生活中的圆周运动
17.【答案】(1)对AB整体
对B
联立得
(2)设AB中张力为T'
对A

对B
联立,解得
(3)即
(以向左为正方向)
f-2关系图像为
【知识点】力的合成与分解的运用;牛顿第二定律;匀速圆周运动;向心力
18.【答案】(1);(2)
【知识点】向心力;向心加速度
19.【答案】(1);(2);(3)(n=1、2、3……)
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型;平抛运动;竖直平面的圆周运动
20.【答案】(1)解:设轿车在B的速度为v,从 ,由运动学公式
在圆弯道上,由牛顿第二定律
代入数据得
(2)解:从 ,由几何关系得轿车的位移
轿车从B到C运动的时间
由公式 得 ,方向由
【知识点】速度与速率;平均速度;匀速圆周运动
21.【答案】(1)解:由角速度与线速度的关系:
答:小球A做圆周运动的角速度是4rad/s;
(2)解:设绳中张力为FT,对小球A有
对小球B有 FT+FN=mBg
代入已知解得:FN=15.12 N
答:小球B对地面的压力大小是15.12N;
(3)解:B小球刚要离开地面时,绳子中张力F'T应满足F'T=mBg
这时对A小球有
代入已知解得:v=3 m/s
所以,要使B小球能离开地面,小球做圆周运动的线速度应大于3 m/s.
答:若逐渐增大小球A做圆周运动的速度,要使B球能离开地面,小球A做圆周运动的线速度应大于3 m/s.
【知识点】牛顿第二定律;匀速圆周运动;向心力
22.【答案】(1)解:在最低点,根据牛顿第二定律得,F﹣mg=m ,
解得最小拉力F= .
(2)解:根据h= 得,t= ,
则宽度的最大值x= .
【知识点】平抛运动;向心力
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