人教版（2019）高中物理必修第二册：第六章 圆周运动 综合测试（含答案与解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理必修第二册：第六章 圆周运动 综合测试（含答案与解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-24 15:33:47 | ||
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文档简介
第六章综合测试
一、选择题（本题共10个小题，每小题4分，共40分。1～7小题为单选，8～10小题为多选。多选题中，全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，有选错或未选的不得分）
1.对于做匀速圆周运动的物体，下列说法中正确的是（ ）
A.线速度不变 B.向心加速度不变 C.周期不变 D.运动状态不变
2.质量为的物体随水平传送带一起匀速运动，为传送带的终端皮带轮。如图6-1所示，皮带轮半径为，要使物体通过终端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为（ ）
A. B. C. D.
3.如图6-2所示，某同学用硬塑料管和一个质量为的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是（ ）
A.螺丝帽的重力与其受到的最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心
C.此时转动塑料管的角速度
D.若塑料管的转动加快，螺丝帽有可能相对塑料管发生运动
4.如图6-3所示为锥形齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮的角速度大小分别为、，两齿轮边缘处的线速度大小分别为、，则（ ）
A.，
B.，
C.，
D.，
5.如周6-4所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为，若质量为的火车以速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下列分析正确的是（ ）
A.
B.火车速度小于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内
C.火车速度大于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外
D.无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力
6.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中，下列相对位置关系示意图中正确的是（ ）
A B C D
7.在长为的轻杆中点和末端各固定一个质量均为的小球，杆可在竖直面内转动，如图6-6所示，将杆拉至某位置释放，当其末端刚好摆到最低点时，下半段受力恰好等于球重的2倍，则杆上半段受到的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
8.无级变速是在变速范围内可连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速，很多汽车都应用了无级变速。如图6-7所示是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮靠着彼此之间的摩擦带动。以下判断中正确的是（ ）
A.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时，从动轮转速降低，滚轮从左向右移动时，从动轮转速增加
B.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时，从动轮转速降低，滚轮从右向左移动时，从动轮转速增加
C.当滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上时，主动轮转速、从动轮转速之间的关系为
D.当滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上时，主动轮转速、从动轮转速之间的关系为
9.如图6-8所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径分别为、、，、、是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（ ）
A.、两点的线速度大小一定相等
B.、两点的角速度一定相等
C.、两点的周期之比为
D.、两点的向心加速度之比为
10.质量为的小球由轻绳和系于一轻质木架上的点和点，如图6-9所示。当轻杆绕轴以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳在竖直方向、绳在水平方向。当小球运动到图示位置时，绳被烧断，同时杆也停止转动，则（ ）
A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B.在绳被烧断瞬间，绳中张力突然减小
C.若角速度较小，小球在垂直于平面的竖直平面内摆动
D.若角速度较大，小球可以在垂直于平面的竖直平面内做圆周运动
二、填空题（本题共2个小题，每小题8分，共16分。请将正确的答案填在相应的横线上）
11.如图6-10甲，一个圆盘可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时，纸带随圆盘运动，通过打点计时器打出一系列点。用刻度尺测得圆盘的直径如图乙所示，用此装置打出的一条纸带如图丙所示（打点计时器所接交流电的频率为，、、、…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）。
（1）根据图乙读出圆盘的直径为________；
（2）根据图丙计算，打点时圆盘转动的角速度为________；
（3）由图丙可知，纸带运动的加速度大小为________。
12.如图6-1所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置。圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动，力传感器测量向心力，速度传感器测量圆柱体的线速度，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度的关系：
（1）该同学采用的实验方法为________。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
（2）改变线速度，多次测量，该同学测出了五组、数据，如下表所示：
该同学对数据进行分析后，在图6-12坐标纸上描出了五个点。
①在坐标纸内作出图线；
②若圆柱体运动半径，由作出的图线可得圆柱体的质量________。（结果保留两位有效数字）
三、解答题（本题共4个小题，共44分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中写明数值和单位）
13.[10分]一个圆盘在水平面内匀速转动。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，动摩擦因数，重力加速度取。如图6-l3所示。求：
（1）当角速度时，摩擦力为多少？
（2）若要保持小物体与圆盘相对静止，角速度最大为多少？
14.[10分]如图6-14所示，用长为的细绳拴住一个质量为的小球，当小球在水平面内做匀速圆周运动时，细绳与竖直方向成角。求：
（1）细绳对小球的拉力；
（2）小球做匀速圆周运动的周期。
15.[12分]如图6-15所示，圆弧轨道是在竖直平面内的圆周，半径为，在点轨道的切线是水平的。在圆弧轨道的下面有一半径为的水平圆盘，统垂直于盘面的中心轴匀速转动，一小球（可看成质点）从圆弧轨道上某处下滑，到达点时速度为（此时速度方向恰与平行）。求：
（1）小球到达点时的向心加速度大小；
（2）要使小球刚好落在点，间的距离；
（3）要使小球刚好落在点，圆盘转动的角速度。
16.[12分]如图6-16所示，传送带以一定速度沿水平方向匀速运动，将质量的小物块轻轻放在传送带上的点，物块运动到点后被水平抛出，小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。、为圆弧的两端点，其连线水平，轨道最低点为，已知到达点的速度大小为；已知圆弧对应圆心角，圆弧半径，点距水平面的高度，第一次到点的速度大小和点的速度大小相等。小物块离开点后恰好能无碰撞地沿固定斜面向上滑动，经过小物块第二次经过点，已知小物块与斜面间的动摩擦因数。（，，取）求：
（1）小物块离开点时的水平速度大小和点的速度大小；
（2）小物块经过点时，轨道对它的支持力大小；
（3）斜面上、间的距离。
第六章综合测试
答案解析
一、
1.【答案】C
2.【答案】A.
【解析】。
3.【答案】A
4.【答案】A
【解析】两个齿轮的区别是各自的齿数不同，相同时间内小齿轮转过的角度大，故齿轮的角速度大小关系为；由于两齿轮单位时间内转过的齿数是相同的，故两齿轮边缘处的线速度大小相等，即。
5.【答案】C
【解析】A、D错：如图6-16所示，火车所受重力和支持力的合力提供向心力，则：（为轨道平面与水平面的夹角）
合力等于向心力，由牛顿第二定律得：，解得：。
B错：当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力，力的方向与轨道平面平行向内。
C对：当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力，作用力方向与轨道平面平行向外。
6.【答案】B
【解析】小球做匀速圆周运动，设细线长度为，对小球受力分析如图6-17所示。可得，整理得是常量，即两球处于同一高度。
7.【答案】D
【解析】球通过最低点时，据牛顿第二定律得：
据题意知：
解得球通过最低点时的速度
球到达最低点时，由牛顿第二定律得：
且知
解得，选项D正确。
8.【答案】BC
【解析】A错，B对：当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时，变小，变大，在不变的情况下，变小，反之，当滚轮从右向左移动时，变大，变小，在不变的情况下，变大。
C对，D错：设某一时刻，滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上，三个轮的轮缘线速度相等，得，则。
9.【答案】AC
【解析】A对，B错：大齿轮、小齿轮靠链条传动，则、两点的线速度相等。、两点的半径不等，据知，则角速度不等。
C对：、两点共轴转动，角速度相等，周期相等，、两点的角速度之比为，则、两点的周期之比为，所以、两点的周期之比为。
D错：由向心加速度知，、向心加速度之比为。
10.【答案】CD
【解析】A错，C、D对：小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳被烧断后，小球在垂直于平面的竖直平面内摆动或做圆周运动。
B错：在绳被烧断瞬间，绳中张力与小球的重力的合力提供向心力，而向心力竖直向上，绳的张力将大于重力，即张力突然增大。
二、
11.【答案】（1）6.00
（2）13
（3）0.60
【解析】（1）测量值；
（2）根据匀变速直线运动的规律可求打点时的线速度为，再结合，可得打点时的角速度为；
（3）根据逐差法：，可得加速度。
12.【答案】（1）B
（2）①如图6-18所示
②0.18
【解析】（1）实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选B。
（2）①作出图线，如图6-18所示。
②根据知，图线的斜率，则有，代入数据解得。
三、
13.【答案】解：（1）物体所受摩擦力充当向心力，则有：。
（2）当静摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度最大，根据向心力公式得：
解得。
14.【答案】解：（1）小球受力如图6-19所示，在竖直方向有：
解得
（2）在水平方向由牛顿第二定律知：
解得。
15.【答案】解：（1）向心加速度。
（2）小球从点起做平抛运动，设下落时间为。
水平方向有
竖直方向有
由以上两式解得。
（3）由，解得
圆盘转动的周期，小球刚好落在点应满足的条件是
由以上三式可得。
16.【答案】解：（1）小物块由到做平抛运动，在点竖直方向上有①
在点时有②
由①②式解得
小物块在点的速度为。
（2）在点由牛顿第二定律得
解得。
（3）由题设条件知，斜面倾角为，物块沿斜面上滑时，由牛顿第二定律知：，解得加速度
由题设与（1）问可知
则小物块由上升到最高点的时间为
小物块由斜面最高点回到点历时
小物块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律得
，解得
、间的距离为。
高中物理 必修第二册 7 / 7
一、选择题（本题共10个小题，每小题4分，共40分。1～7小题为单选，8～10小题为多选。多选题中，全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，有选错或未选的不得分）
1.对于做匀速圆周运动的物体，下列说法中正确的是（ ）
A.线速度不变 B.向心加速度不变 C.周期不变 D.运动状态不变
2.质量为的物体随水平传送带一起匀速运动，为传送带的终端皮带轮。如图6-1所示，皮带轮半径为，要使物体通过终端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为（ ）
A. B. C. D.
3.如图6-2所示，某同学用硬塑料管和一个质量为的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是（ ）
A.螺丝帽的重力与其受到的最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心
C.此时转动塑料管的角速度
D.若塑料管的转动加快，螺丝帽有可能相对塑料管发生运动
4.如图6-3所示为锥形齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮的角速度大小分别为、，两齿轮边缘处的线速度大小分别为、，则（ ）
A.，
B.，
C.，
D.，
5.如周6-4所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为，若质量为的火车以速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下列分析正确的是（ ）
A.
B.火车速度小于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内
C.火车速度大于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外
D.无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力
6.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中，下列相对位置关系示意图中正确的是（ ）
A B C D
7.在长为的轻杆中点和末端各固定一个质量均为的小球，杆可在竖直面内转动，如图6-6所示，将杆拉至某位置释放，当其末端刚好摆到最低点时，下半段受力恰好等于球重的2倍，则杆上半段受到的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
8.无级变速是在变速范围内可连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速，很多汽车都应用了无级变速。如图6-7所示是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮靠着彼此之间的摩擦带动。以下判断中正确的是（ ）
A.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时，从动轮转速降低，滚轮从左向右移动时，从动轮转速增加
B.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时，从动轮转速降低，滚轮从右向左移动时，从动轮转速增加
C.当滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上时，主动轮转速、从动轮转速之间的关系为
D.当滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上时，主动轮转速、从动轮转速之间的关系为
9.如图6-8所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径分别为、、，、、是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（ ）
A.、两点的线速度大小一定相等
B.、两点的角速度一定相等
C.、两点的周期之比为
D.、两点的向心加速度之比为
10.质量为的小球由轻绳和系于一轻质木架上的点和点，如图6-9所示。当轻杆绕轴以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳在竖直方向、绳在水平方向。当小球运动到图示位置时，绳被烧断，同时杆也停止转动，则（ ）
A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B.在绳被烧断瞬间，绳中张力突然减小
C.若角速度较小，小球在垂直于平面的竖直平面内摆动
D.若角速度较大，小球可以在垂直于平面的竖直平面内做圆周运动
二、填空题（本题共2个小题，每小题8分，共16分。请将正确的答案填在相应的横线上）
11.如图6-10甲，一个圆盘可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时，纸带随圆盘运动，通过打点计时器打出一系列点。用刻度尺测得圆盘的直径如图乙所示，用此装置打出的一条纸带如图丙所示（打点计时器所接交流电的频率为，、、、…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）。
（1）根据图乙读出圆盘的直径为________；
（2）根据图丙计算，打点时圆盘转动的角速度为________；
（3）由图丙可知，纸带运动的加速度大小为________。
12.如图6-1所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置。圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动，力传感器测量向心力，速度传感器测量圆柱体的线速度，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度的关系：
（1）该同学采用的实验方法为________。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
（2）改变线速度，多次测量，该同学测出了五组、数据，如下表所示：
该同学对数据进行分析后，在图6-12坐标纸上描出了五个点。
①在坐标纸内作出图线；
②若圆柱体运动半径，由作出的图线可得圆柱体的质量________。（结果保留两位有效数字）
三、解答题（本题共4个小题，共44分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中写明数值和单位）
13.[10分]一个圆盘在水平面内匀速转动。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，动摩擦因数，重力加速度取。如图6-l3所示。求：
（1）当角速度时，摩擦力为多少？
（2）若要保持小物体与圆盘相对静止，角速度最大为多少？
14.[10分]如图6-14所示，用长为的细绳拴住一个质量为的小球，当小球在水平面内做匀速圆周运动时，细绳与竖直方向成角。求：
（1）细绳对小球的拉力；
（2）小球做匀速圆周运动的周期。
15.[12分]如图6-15所示，圆弧轨道是在竖直平面内的圆周，半径为，在点轨道的切线是水平的。在圆弧轨道的下面有一半径为的水平圆盘，统垂直于盘面的中心轴匀速转动，一小球（可看成质点）从圆弧轨道上某处下滑，到达点时速度为（此时速度方向恰与平行）。求：
（1）小球到达点时的向心加速度大小；
（2）要使小球刚好落在点，间的距离；
（3）要使小球刚好落在点，圆盘转动的角速度。
16.[12分]如图6-16所示，传送带以一定速度沿水平方向匀速运动，将质量的小物块轻轻放在传送带上的点，物块运动到点后被水平抛出，小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。、为圆弧的两端点，其连线水平，轨道最低点为，已知到达点的速度大小为；已知圆弧对应圆心角，圆弧半径，点距水平面的高度，第一次到点的速度大小和点的速度大小相等。小物块离开点后恰好能无碰撞地沿固定斜面向上滑动，经过小物块第二次经过点，已知小物块与斜面间的动摩擦因数。（，，取）求：
（1）小物块离开点时的水平速度大小和点的速度大小；
（2）小物块经过点时，轨道对它的支持力大小；
（3）斜面上、间的距离。
第六章综合测试
答案解析
一、
1.【答案】C
2.【答案】A.
【解析】。
3.【答案】A
4.【答案】A
【解析】两个齿轮的区别是各自的齿数不同，相同时间内小齿轮转过的角度大，故齿轮的角速度大小关系为；由于两齿轮单位时间内转过的齿数是相同的，故两齿轮边缘处的线速度大小相等，即。
5.【答案】C
【解析】A、D错：如图6-16所示，火车所受重力和支持力的合力提供向心力，则：（为轨道平面与水平面的夹角）
合力等于向心力，由牛顿第二定律得：，解得：。
B错：当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力，力的方向与轨道平面平行向内。
C对：当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力，作用力方向与轨道平面平行向外。
6.【答案】B
【解析】小球做匀速圆周运动，设细线长度为，对小球受力分析如图6-17所示。可得，整理得是常量，即两球处于同一高度。
7.【答案】D
【解析】球通过最低点时，据牛顿第二定律得：
据题意知：
解得球通过最低点时的速度
球到达最低点时，由牛顿第二定律得：
且知
解得，选项D正确。
8.【答案】BC
【解析】A错，B对：当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时，变小，变大，在不变的情况下，变小，反之，当滚轮从右向左移动时，变大，变小，在不变的情况下，变大。
C对，D错：设某一时刻，滚轮位于主动轮直径为、从动轮直径为的位置上，三个轮的轮缘线速度相等，得，则。
9.【答案】AC
【解析】A对，B错：大齿轮、小齿轮靠链条传动，则、两点的线速度相等。、两点的半径不等，据知，则角速度不等。
C对：、两点共轴转动，角速度相等，周期相等，、两点的角速度之比为，则、两点的周期之比为，所以、两点的周期之比为。
D错：由向心加速度知，、向心加速度之比为。
10.【答案】CD
【解析】A错，C、D对：小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳被烧断后，小球在垂直于平面的竖直平面内摆动或做圆周运动。
B错：在绳被烧断瞬间，绳中张力与小球的重力的合力提供向心力，而向心力竖直向上，绳的张力将大于重力，即张力突然增大。
二、
11.【答案】（1）6.00
（2）13
（3）0.60
【解析】（1）测量值；
（2）根据匀变速直线运动的规律可求打点时的线速度为，再结合，可得打点时的角速度为；
（3）根据逐差法：，可得加速度。
12.【答案】（1）B
（2）①如图6-18所示
②0.18
【解析】（1）实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选B。
（2）①作出图线，如图6-18所示。
②根据知，图线的斜率，则有，代入数据解得。
三、
13.【答案】解：（1）物体所受摩擦力充当向心力，则有：。
（2）当静摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度最大，根据向心力公式得：
解得。
14.【答案】解：（1）小球受力如图6-19所示，在竖直方向有：
解得
（2）在水平方向由牛顿第二定律知：
解得。
15.【答案】解：（1）向心加速度。
（2）小球从点起做平抛运动，设下落时间为。
水平方向有
竖直方向有
由以上两式解得。
（3）由，解得
圆盘转动的周期，小球刚好落在点应满足的条件是
由以上三式可得。
16.【答案】解：（1）小物块由到做平抛运动，在点竖直方向上有①
在点时有②
由①②式解得
小物块在点的速度为。
（2）在点由牛顿第二定律得
解得。
（3）由题设条件知，斜面倾角为，物块沿斜面上滑时，由牛顿第二定律知：，解得加速度
由题设与（1）问可知
则小物块由上升到最高点的时间为
小物块由斜面最高点回到点历时
小物块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律得
，解得
、间的距离为。
高中物理 必修第二册 7 / 7