2020春（新教材）鲁科版物理必修第二册第3章 圆周运动含答案

2020春（新教材）鲁科版物理必修第二册第3章
圆周运动含答案
（新教材）鲁科版必修第二册第3章
圆周运动
一、选择题
1、下列关于匀速圆周运动的说法正确的是(　　)
A．匀速圆周运动是匀速运动
B．匀速圆周运动是变速运动
C．匀速圆周运动的线速度不变
D．匀速圆周运动的角速度变化
2、物体处于平衡状态时，该物体(　　)
A．一定静止
B．一定做匀速直线运动
C．受到的合外力等于零
D．可能做匀速圆周运动
3、在水平面上转弯的摩托车，向心力是(　　)
A．重力和支持力的合力
B．静摩擦力
C．滑动摩擦力
D．重力、支持力、牵引力的合力
4、(2019·潍坊高一检测)如图所示，小球P用两根长度相等、不可伸长的细绳系于竖直杆上，随杆转动。若转动角速度为ω，则下列说法不正确的是(　　)
A．ω只有超过某一值时，绳子AP才有拉力
B．绳子BP的拉力随ω的增大而增大
C．绳子BP的张力一定大于绳子AP的张力
D．当ω增大到一定程度时，绳子AP的张力大于绳子BP的张力
5、2019年1月1日，美国宇航局(NASA)“新视野号”探测器成功飞掠柯伊伯带小天体“天涯海角”，图为探测器拍摄到该小天体的“哑铃”状照片示意图，该小天体绕固定轴匀速自转，其上有到转轴距离不等的A、B两点(LA>LB)，关于这两点运动的描述，下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点线速度大小相等
B．A点的线速度恒定
C．A、B两点角速度相等
D．相同时间内A、B两点通过的弧长相等
6、一只小狗拉雪橇沿位于水平面的圆弧形道路匀速行驶，如图所示画出了雪橇受到牵引力F和摩擦力Ff可能方向的示意图，其中表示正确的图是(　　)
【
7、(2019·济宁高一检测)火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，下列措施可行的是(　　)
A．适当减小内、外轨的高度差
B．适当增加内、外轨的高度差
C．适当减小弯道半径
D．适当增大内外轨间距
8、有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是(　　)
A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
9、(2019·龙岩高一检测)如图所示，物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动，物体B在水平方向所受的作用力有(　　)
A．圆盘对B及A对B的摩擦力，两力都指向圆心
B．圆盘对B的摩擦力指向圆心，A对B的摩擦力背离圆心
C．圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力
D．圆盘对B的摩擦力和向心力
10、如图所示是两种不同的过山车过最高点时的情形，图甲情形中，乘客经过轨道最高点时头朝上，图乙情形中，乘客经过轨道最高点时头朝下，假设两种圆轨道的半径均为R。下列说法正确的是(　　)
A．图甲中，乘客经过轨道最高点时，若v＜，座椅对乘客的作用力方向竖直向下
B．图甲中，乘客经过轨道最高点时，若v＜，座椅对乘客的作用力方向竖直向上
C．图乙中，乘客经过轨道最高点时，若v＝，座椅对乘客的作用力方向竖直向下
D．图乙中，乘客经过轨道最高点时，若v＞，座椅对乘客的作用力方向竖直向上
二、非选择题
1、地球绕太阳公转的运动可以近似地看作匀速圆周运动。地球距太阳约1.5×108
km，地球绕太阳公转的角速度是多大？线速度是多大？
2、(2019·海口高一检测)有一列重为100
t的火车，以72
km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400
m。
(1)试计算铁轨受到的侧压力；
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
2020春（新教材）鲁科版物理必修第二册第3章
圆周运动含答案
（新教材）鲁科版必修第二册第3章
圆周运动
一、选择题
1、下列关于匀速圆周运动的说法正确的是(　　)
A．匀速圆周运动是匀速运动
B．匀速圆周运动是变速运动
C．匀速圆周运动的线速度不变
D．匀速圆周运动的角速度变化
【答案】B　
【解析】匀速圆周运动速度的方向时刻改变，是一种变速运动，选项A、C错误，B正确。匀速圆周运动中角速度不变，选项D错误。
2、物体处于平衡状态时，该物体(　　)
A．一定静止
B．一定做匀速直线运动
C．受到的合外力等于零
D．可能做匀速圆周运动
【答案】C　
【解析】平衡状态时，物体可能处于静止状态或匀速直线运动状态，但合力肯定为零，故选项C正确，A、B错误；匀速圆周运动合外力始终指向圆心，不为零，故选项D错误。
3、在水平面上转弯的摩托车，向心力是(　　)
A．重力和支持力的合力
B．静摩擦力
C．滑动摩擦力
D．重力、支持力、牵引力的合力
【答案】B　
【解析】摩托车转弯时，摩托车受重力、地面支持力和地面对它的摩擦力三个力的作用，重力和地面支持力沿竖直方向，二力平衡，由于轮胎不打滑，摩擦力为静摩擦力，来充当向心力。综上所述，选项B正确。
4、(2019·潍坊高一检测)如图所示，小球P用两根长度相等、不可伸长的细绳系于竖直杆上，随杆转动。若转动角速度为ω，则下列说法不正确的是(　　)
A．ω只有超过某一值时，绳子AP才有拉力
B．绳子BP的拉力随ω的增大而增大
C．绳子BP的张力一定大于绳子AP的张力
D．当ω增大到一定程度时，绳子AP的张力大于绳子BP的张力
【答案】D　
【解析】小球P的重力、绳子BP的张力及绳子AP中可能存在的张力的合力提供小球P做匀速圆周运动的向心力。用正交分解法求出小球P分别在水平、竖直两个方向受到的合力Fx合、Fy合，由牛顿运动定律列方程，Fx合＝mrω2，Fy合＝0，分析讨论可知A、B、C正确，D错误。
5、2019年1月1日，美国宇航局(NASA)“新视野号”探测器成功飞掠柯伊伯带小天体“天涯海角”，图为探测器拍摄到该小天体的“哑铃”状照片示意图，该小天体绕固定轴匀速自转，其上有到转轴距离不等的A、B两点(LA>LB)，关于这两点运动的描述，下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点线速度大小相等
B．A点的线速度恒定
C．A、B两点角速度相等
D．相同时间内A、B两点通过的弧长相等
【答案】C　
【解析】
A、B两点同轴转动，故A、B两点的角速度相等，由LA>LB，根据v＝rω得，A、B两点线速度大小不相等，故A错误，C正确；A、B两点的线速度方向时刻改变，故B错误；A、B两点的线速度不相等，所以相同时间内A、B两点通过的弧长不相等，故D错误。
6、一只小狗拉雪橇沿位于水平面的圆弧形道路匀速行驶，如图所示画出了雪橇受到牵引力F和摩擦力Ff可能方向的示意图，其中表示正确的图是(　　)
【答案】D　
【解析】因小狗拉雪橇使其在水平面内做匀速圆周运动，所以雪橇所受的力的合力应指向圆心，故A、B错误；又因雪橇所受的摩擦力Ff应与相对运动方向相反，即沿圆弧的切线方向，所以D正确，C错误。
7、(2019·济宁高一检测)火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，下列措施可行的是(　　)
A．适当减小内、外轨的高度差
B．适当增加内、外轨的高度差
C．适当减小弯道半径
D．适当增大内外轨间距
【答案】B　
【解析】火车转弯时，为减小外轨所受压力，可以使外轨略高于内轨，使轨道形成斜面，如果速度合适内、外轨道均不受挤压，重力与轨道支持力的合力来提供向心力，如图所示，mgtan
α＝m，若要提高火车速度同时减小外轨受损，可以适当增加内、外轨的高度差，使α增大，或适当增大弯道半径，所以B项正确，A、C、D项错误。
8、有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是(　　)
A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
【答案】B　
【解析】摩托车受力如图所示。
由于FN＝，所以摩托车受到侧壁的压力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力F也不变，A错误；由F＝mgtan
θ＝m＝mω2r知，h变化时，向心力F不变，但高度升高，r变大，所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项B正确，C、D错误。
9、(2019·龙岩高一检测)如图所示，物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动，物体B在水平方向所受的作用力有(　　)
A．圆盘对B及A对B的摩擦力，两力都指向圆心
B．圆盘对B的摩擦力指向圆心，A对B的摩擦力背离圆心
C．圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力
D．圆盘对B的摩擦力和向心力
【答案】B　
【解析】以A为研究对象，B对A的静摩擦力指向圆心，提供A做圆周运动的向心力，根据牛顿第三定律，A对B有背离圆心的静摩擦力；以整体为研究对象，圆盘对B一定施加沿半径向里的静摩擦力，B项正确。
10、如图所示是两种不同的过山车过最高点时的情形，图甲情形中，乘客经过轨道最高点时头朝上，图乙情形中，乘客经过轨道最高点时头朝下，假设两种圆轨道的半径均为R。下列说法正确的是(　　)
A．图甲中，乘客经过轨道最高点时，若v＜，座椅对乘客的作用力方向竖直向下
B．图甲中，乘客经过轨道最高点时，若v＜，座椅对乘客的作用力方向竖直向上
C．图乙中，乘客经过轨道最高点时，若v＝，座椅对乘客的作用力方向竖直向下
D．图乙中，乘客经过轨道最高点时，若v＞，座椅对乘客的作用力方向竖直向上
【答案】B　
【解析】题图甲中，若过最高点只有重力提供向心力，则mg＝m，则速度为v＝，若v＜，则合力小于重力，所以人受到向上的支持力，故A错误，B正确；题图乙中，乘客经过轨道最高点时，若过最高点只有重力提供向心力，则mg＝m，则速度为v＝，此时座椅对人没有作用力，故C错误；题图乙中，乘客经过轨道最高点时，若v＞，则合力大于重力，所以人受到座椅施加的向下的压力，故D错误。
二、非选择题
1、地球绕太阳公转的运动可以近似地看作匀速圆周运动。地球距太阳约1.5×108
km，地球绕太阳公转的角速度是多大？线速度是多大？
【解析】地球绕太阳公转周期为
T＝1年＝1×365×24×3
600
s≈3×107
s
故角速度ω＝＝
rad/s≈2×10－7
rad/s
线速度v＝ωr＝2×10－7×1.5×1011
m/s＝3×104
m/s。
【答案】2×10－7
rad/s　3×104
m/s
2、(2019·海口高一检测)有一列重为100
t的火车，以72
km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400
m。
(1)试计算铁轨受到的侧压力；
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
【解析】(1)火车速度v＝72
km/h＝20
m/s，
外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，
所以有N＝m＝
N＝105
N
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105
N。
(2)火车过弯道，重力和铁轨对火车的弹力的合力正好提供向心力，如图所示，则
mgtan
θ＝m
由此可得tan
θ＝＝0.1。
【答案】(1)105
N　(2)0.1