高中物理人教版第五章曲线运动圆周运动-参赛作品

新人教版必修2《圆周运动》单元测试卷（辽宁省大连市庄河高中）一、选择题1．下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是（）A．线速度不变 B．角速度不变 C．加速度为零 D．周期不变2．如图所示为A、B两物体做匀速圆周运动时向心加速度a随半径r变化的图线，由图可知（）A．A物体的线速度大小不变B．A物体的角速度不变C．B物体的线速度大小不变D．B物体的角速度与半径成正比3．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（）A．线速度大小之比为3：2：2B．角速度之比为3：3：2C．转速之比为2：3：2D．向心加速度大小之比为9：6：44．如图，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（）A．受到向心力为mg+m B．受到向心力为μmC．受到的摩擦力为μ（mg+m） D．受到的合力方向斜向左上方5．如图所示，物体P用两根长度相等不可伸长的细线系于竖直杆上，它随杆转动，若转动角速度为ω，则（）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6．如图所示，光滑水平面上，小球m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，关于小球运动情况的说法正确的是（）A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc运动7．如果把石英表上的分针和秒针的运动看作是匀速圆周运动，那么分针与秒针从重合开始至第二次再重合，中间经历的时间是（）A．1min B．min C．min D．min8．一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图1所示的水平面内做匀速圆周运动，则（）A．球A的线速度必定大于球B的线速度B．球A的角速度必定小于球B的角速度C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力9．如图甲所示，一根细线上端固定在S点，下端连一小铁球A，让小铁球在水平面内做匀速圆周运动，此装置构成一圆锥摆（不计空气阻力）．下列说法中正确的是（）A．小球做匀速圆周运动时，受到重力、绳子的拉力和向心力作用B．小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于（l为摆长）C．另有一个圆锥摆，摆长更大一点，两者悬点相同，如图乙所示，如果改变两小球的角速度，使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，则B球的角速度大于A球的角速度D．如果两个小球的质量相等，则在图乙中两条细线受到的拉力相等10．该试题已被管理员删除二、非选择题：11．一把雨伞边缘的半径为r，且高出水平地面h，当雨伞以角速度ω旋转时，雨点自边缘甩出落在地面上成一个大圆周，这个大圆的半径为．（当地重力加速度为g）12．如图所示，直径为d的圆形纸筒以角速度ω绕轴心O匀速转动．一子弹沿直径射入圆筒．若圆筒旋转不到半周时，子弹在圆筒上先后留下a，b两个弹孔，且∠aOb=θ，则子弹的速度为多少？13．如图，细绳一端系着质量M=的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=的物体，M的中点与圆孔距离为，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会处于静止状态？（g取10m/s2）14．一只半球壳半径为R，截口水平，现有一物体A，质量为m，位于半球面内侧，随半球面一起绕对称轴转动，如图．（1）若A与球面间摩擦系数为μ，则物体刚好能贴在截口附近，这时角速度多大？（2）若不考虑摩擦，则当球壳以上述角速度转动时，物体位于球面内侧的何处？

新人教版必修2《圆周运动》单元测试卷（辽宁省大连市庄河高中）参考答案与试题解析一、选择题1．下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是（）A．线速度不变 B．角速度不变 C．加速度为零 D．周期不变【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】匀速圆周运动速度大小不变，方向变化，是变速运动；加速度方向始终指向圆心，加速度是变化的，是变加速运动；角速度的大小和方向都不变【解答】解：A、匀速圆周运动的线速度大小不变，方向变化，是变速运动，故A错误；B、匀速圆周运动的角速度的大小和方向都不变，故B正确；C、匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，加速度是变化的，是变加速运动，故C错误；D、匀速圆周运动转动一圈的时间叫做周期，是不变的，故D正确；故选：BD2．如图所示为A、B两物体做匀速圆周运动时向心加速度a随半径r变化的图线，由图可知（）A．A物体的线速度大小不变B．A物体的角速度不变C．B物体的线速度大小不变D．B物体的角速度与半径成正比【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】根据加速度的不同表达形式结合图象进行分析，由控制变量法得出正确结论．【解答】解：A、A图中a与r成反比，则由向心加速度公式a=可知，A物体的线速度大小不变，故A正确；B、A图中a与r成反比，则由向心加速度公式a=可知，A物体的线速度大小不变，由v=ωr角速度是变化的．故B错误；C、B图中a与r成正比，则由向心加速度公式a=ω2r可知，B物体运动的角速度保持不变，由v=ωr线速度是变化的．故C错误；D、B图中a与r成正比，则由向心加速度公式a=ω2r可知，B物体运动的角速度保持不变，故D错误．故选：A3．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（）A．线速度大小之比为3：2：2B．角速度之比为3：3：2C．转速之比为2：3：2D．向心加速度大小之比为9：6：4【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】轮A、轮B靠摩擦传动，边缘点线速度相等；轮B、轮C是共轴传动，角速度相等；再结合公式v=rω和a=vω列式分析．【解答】解：①轮A、轮B靠摩擦传动，边缘点线速度相等，故：va：vb=1：1根据公式v=rω，有：ωa：ωb=3：2根据ω=2πn，有：na：nb=3：2根据a=vω，有：aa：ab=3：2②轮B、轮C是共轴传动，角速度相等，故：ωb：ωc=1：1根据公式v=rω，有：vb：vc=3：2根据ω=2πn，有：nb：nc=1：1根据a=vω，有：ab：ac=3：2综合得到：va：vb：vc=3：3：2ωa：ωb：ωc=3：2：2na：nb：nc=3：2：2aa：ab：ac=9：6：4故选：D．4．如图，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（）A．受到向心力为mg+m B．受到向心力为μmC．受到的摩擦力为μ（mg+m） D．受到的合力方向斜向左上方【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】根据牛顿第二定律求出小球所受的支持力，根据滑动摩擦力公式求出摩擦力的大小，从而确定合力的大致方向．【解答】解：A、向心力的大小Fn=．故AB错误．B、根据牛顿第二定律得，N﹣mg=，则N=mg+．所以滑动摩擦力f=μN=μ（mg+）．故C正确．D、由于重力支持力的合力方向竖直向上，滑动摩擦力方向水平向左，则物体合力的方向斜向左上方．故D正确．故选：CD．5．如图所示，物体P用两根长度相等不可伸长的细线系于竖直杆上，它随杆转动，若转动角速度为ω，则（）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【考点】向心力；线速度、角速度和周期、转速．【分析】（1）物体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P作匀速圆周运动的向心力；（2）用正交分解法求出物体P分别在水平、竖直两个方向受到的合力ΣFx、ΣFy，由牛顿运动定律布列方程，ΣFx=mω2r，ΣFy=0分析讨论即可．【解答】解：设BP绳与竖直方向的夹角为θ，AP绳与竖直方向的夹角为α，对物体P进行受力分析，根据向心力公式则有：TBPcosθ=mg+TAPcosα…①TBPsinθ+TAPsinα=mω2r…②A、当ω较小时，BP绳在水平方向的分量可以提供向心力，此时AP绳没有力，当ω增加到某值时，BP绳在水平方向的分量不足以提供向心力，此时绳子AP才有力的作用，故A正确；B、ω的增大，所需的向心力增大，绳子BP和AP的力都增大，故B正确；C、当AP绳子没有拉直时，AP绳拉力等于零，BP绳肯定有拉力，当AP绳拉直时，θ=α，由①式可知，绳BP的张力一定大于绳子AP的张力，故C正确，D错误；故选：ABC6．如图所示，光滑水平面上，小球m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，关于小球运动情况的说法正确的是（）A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc运动【考点】离心现象．【分析】本题考查离心现象产生原因以及运动轨迹，当向心力突然消失或变小时，物体会做离心运动，运动轨迹可是直线也可以是曲线，要根据受力情况分析．【解答】解：在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，A、当拉力消失，物体受力合为零，将沿切线方向做匀速直线运动，即沿轨迹Pa做离心运动，故A正确．B、当拉力突然变小，则向心力大于拉力，因此小球将沿轨迹Pb做离心运动，故B错误，D也错误；C、当拉力突然变大，则向心力小于拉力，因此小球将沿轨迹Pc做离心运动，故C错误；故选：A．7．如果把石英表上的分针和秒针的运动看作是匀速圆周运动，那么分针与秒针从重合开始至第二次再重合，中间经历的时间是（）A．1min B．min C．min D．min【考点】匀速圆周运动．【分析】分针的周期为1h，秒针的周期为1min，两者的周期比为T1：T2=60：1，分针与秒针从第1次重合到第2次重合，存在这样的关系ω1t+2π=ω2t，根据该关系求出所经历的时间．【解答】解：分针的周期为1h，秒针的周期为1min，两者的周期比为T1：T2=60：1，分针与秒针从第1次重合到第2次重合有：ω1t+2π=ω2t，即t+2π=t，又T1=60T2=60min，所以t=min．故C正确，ABD错误故选：C8．一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图1所示的水平面内做匀速圆周运动，则（）A．球A的线速度必定大于球B的线速度B．球A的角速度必定小于球B的角速度C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】小球受重力和支持力，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，根据F合==mω2r比较线速度、角速度的大小，结合角速度的大小比较周期的大小．根据平行四边形定则比较支持力的大小，从而比较球对桶壁的压力大小．【解答】解：A、两球所受的重力大小相等，支持力方向相同，合力的方向都沿水平方向．根据力的合成，知两支持力大小、合力大小相等．可知压力大小相等，根据得，v=，，A的半径大，则A的线速度大于B的线速度，A的角速度小于B的角速度，故A、B正确，D错误．C、根据T=知，A的角速度小于B的角速度，则A的周期大于B的周期，故C错误．故选：AB．9．如图甲所示，一根细线上端固定在S点，下端连一小铁球A，让小铁球在水平面内做匀速圆周运动，此装置构成一圆锥摆（不计空气阻力）．下列说法中正确的是（）A．小球做匀速圆周运动时，受到重力、绳子的拉力和向心力作用B．小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于（l为摆长）C．另有一个圆锥摆，摆长更大一点，两者悬点相同，如图乙所示，如果改变两小球的角速度，使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，则B球的角速度大于A球的角速度D．如果两个小球的质量相等，则在图乙中两条细线受到的拉力相等【考点】单摆周期公式；物体的弹性和弹力．【分析】向心力是效果力，受力分析时不能作为单独的力分析．由向心力表达式可分析小球角速度的变化．由受力分析和角度关系可判定细线的拉力．【解答】解：A、向心力是效果力，匀速圆周运动的向心力是由合力提供的，小球做匀速圆周运动时，受到重力、绳子的拉力其合力充当向心力，故A错误．B、小球受力如图：，由圆周运动规律可得：，又Fn=mgtanθ，解得：，r=lsinθ，可得：，可知小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于，故B正确．C、由=可知，由于高度相同，B球的角速度等于于A球的角速度，故C错误．D、由B图可知，由于θB＞θA，如果两个小球的质量相等，则在图乙中两条细线受到的拉力应该是B细线受到的拉力大，故D错误．故选：B．10．该试题已被管理员删除二、非选择题：11．一把雨伞边缘的半径为r，且高出水平地面h，当雨伞以角速度ω旋转时，雨点自边缘甩出落在地面上成一个大圆周，这个大圆的半径为r．（当地重力加速度为g）【考点】平抛运动．【分析】水滴射出后做平抛运动，结合平抛运动的规律求出平抛运动的水平位移，结合几何关系求出大圆的半径．【解答】解：根据h=得，t=．则雨滴的水平位移x=．根据几何关系有：x2+r2=R2则R==r．故答案为：r12．如图所示，直径为d的圆形纸筒以角速度ω绕轴心O匀速转动．一子弹沿直径射入圆筒．若圆筒旋转不到半周时，子弹在圆筒上先后留下a，b两个弹孔，且∠aOb=θ，则子弹的速度为多少？【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】本题找出在子弹穿过圆筒的时间内，题中提到是在圆筒转动不到半周的过程中穿过的，故转过的角度是π﹣θ．【解答】解：设子弹的速度为v0，由题意知，子弹穿过两个孔所需时间…①纸质圆筒在这段时间内转过角度为π﹣θ，由角速度的公式有…②由①②两式解得．答：子弹的速度是13．如图，细绳一端系着质量M=的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=的物体，M的中点与圆孔距离为，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会处于静止状态？（g取10m/s2）【考点】牛顿第二定律；静摩擦力和最大静摩擦力；向心力．【分析】当角速度最小时，由于细绳的拉力作用，M有向圆心运动趋势，静摩擦力方向和指向圆心方向相反，并且达到最大值，由最大静摩擦力与细绳拉力的合力提供M的向心力．当角速度最大时，M有离开圆心趋势，静摩擦力方向指向圆心方向，并且达到最大值，由最大静摩擦力与细绳拉力的合力提供M的向心力．根据牛顿第二定律求解角速度及其范