2018-2019学年高中物理第2章匀速圆周运动章末检测试卷教科版必修2

1、第 2 章匀速圆周运动章末检测试卷（第（时间：90 分钟满分：100 分）一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.18 题为单项选择题，912 题为多项 选择题全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选和不选的得 0 分）1.如图 1 所示，甲、乙两车在水平地面上匀速过圆弧形弯道（从 1 位置至 2 位置），已知两车速率相等，下列说法正确的是（）I?-1存存2眉贰眉贰t to 3r r?图 1A. 甲乙两车过弯道的时间可能相同B. 甲乙两车角速度可能相同C. 甲乙两车向心加速度大小可能相同D. 甲乙两车向心力大小可能相同答案 D2.如图 2 所示为某中国运动员在短

2、道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间.假定此时她正沿圆弧3形弯道匀速率滑行，则她（）A. 所受的合力为零，做匀速运动B. 所受的合力恒定，做匀加速运动C. 所受的合力恒定，做变加速运动D. 所受的合力变化，做变加速运动答案 D解析 运动员做匀速圆周运动，由于合力时刻指向圆心， 其方向变化，所以是变加速运动，D正确.【考点】对匀速圆周运动的理解【题点】对匀速圆周运动的理解3.如图 3 所示，质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v,若物块滑到最低点时受到的摩擦力是f,则物块与碗的动摩擦因数为（）4.质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋，如图 4 所示，其做匀速圆周运动

3、的半径为R,重力加速度为g,则此时空气对飞机的作用力大小为（）fA.-mgC.mg- mR答案 BB.2mg+mRmR解析物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用，根据牛顿第二定律得2vN mg=mR，又f=卩N,联立解得选项 B正确.图 24答案飞机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和空气的作用力两个力2的作用，其合力提供向心力F=nR.飞机受力情况如图所示，根据勾股定理得：F，=p(mgj+F2=m、/g2+ 春5.如图 5 所示，两个相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和轮B水平放置（两轮不打滑），两轮半径rA= 2rB,当主动轮A匀速转动时，在A轮

4、边缘上放置的小木块恰能相对静止，若将小木2VA.mRC. m-42Vg+R2B. mgD.m-R4解析图 45因A、B材料相同，故木块与A B间的动摩擦因数相同，由于小木块恰能在A边缘上相对静答案解析当主动轮匀速转动时,D. rBA、B两轮边缘上的线速度大小相等，由 3_v3ArArB13B=_v=rA= 2.rB块放在B轮上，欲使木块相对B.3( )6止，则由静摩擦力提供的向心力达到最大值fm,得fm=RIOAIA设木块放在B轮上恰能相对静止时距B轮转轴的最大距离为r,则向心力由最大静摩擦力提 供，故fm=noB2roA212rArB由式得r= （）rA=（RA= , C 正确.oB24 2

5、【考点】水平面内的匀速圆周运动分析【题点】水平面内的匀速圆周运动分析6.如图 6 所示， 两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A B两点，A、B两点间距也为L.今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为V，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为2v，则此时每段线中张力大小为（）A. 4mgB . 2mgC . 3mgD. 3mg答案 D2解析 当小球到达最高点的速率为v时，有mg= nV-.当小球到达最高点的速率为2v时，应2有F+mg= 4mg所以F= 3mg此时两段线对球的作用力如图所示，解得T=3mg选项 D 正确，A B、C 错

6、误.7.如图 7 所示，水平圆盘可绕过圆心的竖直轴转动，两个小物体圆心的光滑小孔的细线，M与盘间的最大静摩擦力为fm，物体M随圆盘一起以角速度 o 匀速M和m之间连一根跨过位于7转动，下述的 o取值范围已保证物体M相对圆盘无滑动，则下列说法正确的是（）A.无论 3取何值，M所受静摩擦力都指向圆心B.3取不同值时，M所受静摩擦力有可能指向圆心，也有可能背向圆心C. 3 取值越大，细线拉力越小D. 3 取值越大，细线拉力越大答案 B解析M在竖直方向上受到重力和支持力，二力平衡，在水平方向受到绳子的拉力，也可能受到静摩擦力.设M所受静摩擦力方向指向圆心，根据牛顿第二定律得：T+f=M32r.又T=m

7、g则得：f=M32rmg若M32rmg f0,静摩擦力方向指向圆心；若M32rmg f0, 静摩擦力方向背向圆心，故 A 错误，B 正确；对于m根据平衡条件得：T=mg说明细线的 拉力保持不变，故 CD 错误.8.如图 8 所示，一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小 孔的水平桌面上.小球在某一水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）.现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动（图上未画出，细线长度不变），两次金属块Q都保持在桌面上 静止.则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是（）A.Q受到桌面的静摩擦力变大B.Q受到桌面的支持力变大C. 小球 P 运动的角

8、速度变小D. 小球 P 运动的周期变大答案 A解析 金属块Q保持在桌面上静止，对金属块和小球研究，竖直方向上没有加速度，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力，保持不变，故B 错误.8设细线与竖直方向的夹角为 0，细线的拉力大小为T,细线的长度为L.P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有T=mg, mgan 0 =mo2Lsin 0 ,COS 0/ q2 n/Leos0得角速度 o=，周期T= 2 n:：-，现使小球改到一个更高一些的水Leos 0ojg平面上做匀速圆周运动时，0 增大，COS 0减小，则得到细线拉力T增大，角速度增大，周期T减小

9、对Q,由平衡条件知，f=Tsin 0 =mgan 0，知Q受到桌面的静摩擦力变大， 故 A 正确，C D错误.9.m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，如图 9 所示，已知皮带轮半径为r,传送带与皮带轮间不会打滑，当m可被水平抛出时（）A.皮带的最小速度为grD. A 轮每秒的转数最少是 2】gr答案 AC2mvt解析 物体恰好被水平抛出时，在皮带轮最高点满足mg=，即速度最小为gr，选项 A 正确；又因为v= 2 nrn，可得n=，选项 C 正确.【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动的动力学问题10.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车

10、沿圆台形表演台的侧壁高速行B.皮带的最小速度为C. A 轮每秒的转数最少是9驶，做匀速圆周运动.如图 10 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（）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大D. h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大答案 BC解析 摩托车受力分析如图所示.mg由于 N=cos 0所以摩托车受到侧壁的支持力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力也不变，A 错误;V4n2、亠、亠、由F=mgan 0 =mr=mw2r=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

11、期变大，选项B、C 正确，D 错误.【考点】圆锥摆类模型【题点】类圆锥摆的动力学问题分析11.如图 11所示，叠放在水平转台上的物体A B及物体C能随转台一起以角速度 w匀速转 动，A B C的质量分别为 3m2m m,A与B B和C与转台间的动摩擦因数都为 卩，A和B C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）ITII10图 11A.B对A的摩擦力一定为 3 卩mg11B.B对A的摩擦力一定为 3mto2r答案 BD解析B对A的静摩擦力提供向心力，有f= 3mo2r, A 错，B 对；C刚好发生滑动时,C 错，D 对.12如图 1

12、2 甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过0点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕0点在竖直面内转动，小球通过最高点时，绳对小球的拉力度平方V2的关系如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a,下列判断正确的是（）图 12A.利用该装置可以得出重力加速度，且答案 CDVFR解析 小球在最高点，根据牛顿第二定律得m叶F=mR,解得v2= +gR由题图乙知，纵aFR轴截距a=gR解得重力加速度g=,故 A 错误.由v2= +gR知,竽，A 刚好发生滑动时，3卩mg=3 血 A , 32=2起刚好发生滑动时，5 卩mg=5mo3r,w3=；g,故转台的角速度一定满足J2卩g八3r，F与其速B.

13、绳长不变,用质量较大的球做实验, 得到的图线斜率更大C.绳长不变,用质量较小的球做实验, 得到的图线斜率更大D.绳长不变,用质量较小的球做实验, 图线与纵轴的交点坐标不变R图线的斜率k=m绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线的斜率更小，故B 错误.用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大，故 C 正确由2FRv=石+gR知，纵轴载距为gR绳长不变，则图C.转台的角速度一定满足oD.转台的角速度一定满足o=mo1 1.5r, o1=甲12Rm线与纵轴交点坐标不变，故 D 正确.、实验题（本题共 2 小题，共 12 分）13.（6 分）航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持

14、面几乎没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量.假设某同学在这种环境中设计了如图13所示的装置（图中0为光滑小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在水 平桌面上做匀速圆周运动设航天器中具有基本测量工具.（1）实验时需要测量的物理量是 _ 待测物体质量的表达式为mi=_.2答案（1）弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R圆周运动的周期T（2）7FTR4 nR解析 需测量物体做圆周运动的周期T、圆周运动的半径R以及弹簧测力计的示数F,则有F4n2. . FT2=厂R,所以待测物体质量的表达式为n=4n2R.【考点】对向心力的理解【题点】向心力实验探究14. （6 分）如图

15、 14 所示是探究向心力的大小F与质量m角速度 3和半径r之间的关系的实 验装置图，转动手柄 1,可使变速轮塔 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5 随之匀速转动皮带分别 套在轮塔 2 和 3 上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球A、B分别以不同的角速度做匀速圆周 运动.小球做圆周运动的向心力由横臂6 的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂 6 的杠杆作用使弹簧测力筒 7 下降，从而露出标尺 8,标尺 8 露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值那么:图 14（1）现将两小球分别放在两边的槽内， 为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列13说法中正确的是_A. 在

16、小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验B. 在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验C. 在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验D. 在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验(2)在该实验中应用了 _(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m角速度 3 和半径r之间的关系.当用两个质量相等的小球做实验，且左边的小球的轨道半径为右边小球轨道半径的2 倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2 倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为 _.答案 (1)A(2)控制变量法 (3)1 ：22解析(1)

17、根据F=mrw知，要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的 质量和小球运动的半径不变，故A 正确，B C、D 错误.(2)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法.由F=mr32得3左F左r右13右.F右r左2三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分)15. (8 分)如图 15 所示是马戏团中上演飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道.表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动.已知人和摩托车的总质量为m人以w=J2gR的速度过轨道最高点B,并以V2=.3v1的速度过最低点A求在A、B两点摩托车对轨道的压力大小 相差多少？图 15答案 6mg2V1解析 在B点，FB+mg= mq，

18、解得FB=mg根据牛顿第三定律，摩托车对轨道的压力大小14FB=FB=mg152在A点,FAmg= mR解得FA=7mg根据牛顿第三定律，摩托车对轨道的压力大小FA=FA=7mg所以在A B两点车对轨道的压力大小相差FA FB=6mg【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动的动力学问题16.(10 分)如图 16 所示， 小球在外力作用下，由静止开始从A点出发做匀加速直线运动，到B点时撤去外力.然后，小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆轨道BC恰能维持在圆环上做圆周运动通过最高点C,到达最高点C后水平抛出，最后落回到原来的出发点A处试求：(1)小球运动到C点时的速度大小;B之间的距

19、离.【考点】竖直面内的圆周运动分析【题点】竖直面内的“绳”模型17.(10 分)如图 17 所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点能承受的最大拉力均为 2mg当AC和BC均拉直时，/ABC=90, /ACB=53,ABC能绕竖 直轴答案gR(2)2R(1)小球恰能通过最高点C说明此时半圆环对球无作用力,2rv则mg= mR解析设此时小球的v.所以v=gR小球离开C点后做平抛运动，设从C点落到A点用时t，则2R=*gt2又因A B之间的距离s=vt所以s=gR-C系一质量为m的小球，两绳7= 2R16AB匀速转动，因而小球在水平面内做匀速圆周运动. (sin 53= 0.8 , cos 53= 0.6 ,2g= 9.8 m/s )17(1)当小球的线速度增大时