高中物理第六章圆周运动水平测试卷新人教版必修2

高中物理第六章圆周运动水平测试卷新人教版必修2高中物理第六章圆周运动水平测试卷新人教版必修2/高中物理第六章圆周运动水平测试卷新人教版必修2第六章水平测试卷本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，第1～8题只有一项切合题目要求，第9～12题有多项切合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．以下关于匀速圆周运动的描述，正确的选项是()A．是匀速运动B．是匀变速运动C．是加快度变化的曲线运动D．协力不一准时刻指向圆心答案C剖析匀速圆周运动线速度大小不变，方向改变，不是匀速运动，故A错误；匀速圆周运动的加快度指向圆心，大小不变，方向时刻改变，因此不是匀变速曲线运动，故B错误；匀速圆周运动的加快度指向圆心，大小不变，方向时刻改变，因此匀速圆周运动是加快度方向不断改变的曲线运动，故C正确；匀速圆周运动的协力的方向向来指向圆心，故D错误。2．以以下列图，某游乐场的大型摩天轮半径为R，匀速旋转一周需要的时间为t。已知质量为m的小华乘坐的车厢现在处于摩天轮的最底部，则以下说法正确的选项是()A．摩天轮运动的角速度为2πtB．摩天轮运动的线速度为2πRtC．摩天轮运动的向心加快度为4π2R2t2D．在最低点时座椅对小华的作使劲为4mπ2Rt2答案B剖析摩天轮旋转一周的时间即为其旋转周期，则知摩天轮旋转的周期T＝t，因此摩2π2πv＝2πR2πR天轮运动的角速度ω＝T＝t，故A错误；摩天轮运动的线速度T＝t，故Bv24π2R24π2R正确；摩天轮运动的向心加快度an＝R＝Rt2＝t2，故C错误；小华在最低点时，支持14π2R4π2R力与重力的协力充当向心力，则有：F－mg＝mt2，解得：F＝mg＋mt2，故D错误。3．转笔深受广大中学生的喜爱，以以下列图，假设某转笔妙手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，以下有关转笔中涉及到的物理知识的表达，正确的选项是()A．笔杆上各点线速度大小同样B．笔杆上各点周期同样C．笔杆上的点离O点越远，角速度越小D．笔杆上的点离O点越远，向心加快度越小答案B剖析由题意知，笔上各点转动一圈所用时间相等，因此各点的周期相等，由于v＝2πR2πT，因此离O越远的点半径越大，线速度越大，故A错误，B正确；由于T＝ω，故各点的角速度相等，C错误；由于an＝r·ω2，因此离O点越远，向心加快度越大，故D错误。4．摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新式高速列车，以以下列图。当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用。行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”同样。假设有一超高速列车在水平面专家驶，以100m/s的速度拐弯，拐弯半径为500m，则质量为50kg的乘客，在拐弯过程中所碰到的火车给他的作使劲为(g取10m/s2)()A．5005NB．5002NC．1000ND．0答案Av210000剖析依照牛顿第二定律得：F合＝mR＝50×500N＝1000N，依照平行四边形定则知火车给乘客的作使劲：＝mg2222N＝5005N，故A正确，B、C、D＋合＝500＋1000NF错误。5．以以下列图，底面半径为R的平底漏斗水平放置，质量为m的小球置于底面边缘紧靠侧壁，漏斗内表面圆滑，侧壁的倾角为θ，重力加快度为g。现给小球一垂直于半径向里的2某一初速度v0，使之在漏斗底面内做圆周运动，则()A．小球必然碰到两个力的作用B．小球可能碰到三个力的作用C．当v0<gRtanθ时，小球对底面的压力为零D．当v0＝gRtanθ时，小球对侧壁的压力为零答案B剖析设小球恰好对底面无压力时的速度为v，此时小球的向心力＝tanθ＝v2，FmgmR因此v＝tanθ。故当小球转动速度v0<tan时，它受重力、底面的支持力和侧壁的gRgRθ弹力三个力作用；当小球转动速度v0＝gRtanθ时，它只受重力和侧壁的弹力作用。因此B正确，A、C、D错误。6．以以下列图，一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，以下说法正确的选项是()A．小球过最高点时，杆所受的弹力不能够等于零B．小球过最高点时，速度最少为gRC．小球过最高点时，杆对球的作使劲必然随速度的增大而增大D．若把题中的轻杆换为轻绳，其他条件不变，小球过最高点时，速度最少为gR答案D剖析杆既能够供应拉力，又能够供应支持力，当小球在最高点时，杆对小球的弹力等于小球的重力时，小球到达最高点时的速度等于零，故B错误；小球在最高点时，若是速度恰好为gR，则此时恰好只碰到重力的作用，重力为它供应向心力，杆和球之间没有作使劲，3v2A错误；在最高点，当v＜gR时，依照牛顿第二定律得：mg－F＝mR，即杆对小球有向上的作使劲，随速度的增大，杆的作使劲减小，故C错误；轻绳模型中，小球过最高点时有：v2mg≤mR，解得：v≥gR，即其他条件不变，小球过最高点时，速度最少为gR，D正确。7．公路在经过小型水库的泄洪闸的下游时，经常要修建凹形桥，也叫“过水道面”。以以下列图，汽车经过凹形桥的最低点时()A．汽车对凹形桥的压力等于汽车的重力B．汽车对凹形桥的压力小于汽车的重力C．汽车的向心加快度大于重力加快度D．汽车的速度越大，对凹形桥面的压力越大答案Dv2剖析汽车经过凹形桥最低点时，靠重力和支持力的协力供应向心力，有：N－mg＝mR，v2解得：N＝mg＋mR。可知汽车对桥的压力大于汽车的重力，故A、B错误；汽车的向心力不v2必然大于重力，向心加快度不用然大于重力加快度，故C错误；依照N＝mg＋mR，速度越大，支持力越大，依照牛顿第三定律可知，对凹形桥面的压力越大，故D正确。8．杜杰老师心灵手巧，用细绳拴着质量为m的小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，以以下列图。则以下说法正确的选项是()A．小球经过最高点时，绳子张力不能够够为0gRB．小球恰好经过最高点时的速度是2C．若小球做匀速圆周运动，则小球经过最低点和最高点，绳的张力差为2mgD．若小球做匀速圆周运动，则小球经过最低点和最高点，绳的张力差为4mg答案C4v2剖析小球运动到最高点时，绳子张力能够为0，重力供应向心力，mg＝mR，解得恰好经过最高点的临界速度v＝gR，故A、B错误；若小球做匀速圆周运动，经过最高点时，F1v22v221＋mg＝mR，经过最低点时，F－mg＝mR，联立解得绳的张力差为F－F＝2mg，故C正确，D错误。9．关于以以下列图的四种圆周运动模型，以下说法正确的选项是()A．如图a所示，汽车安全经过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力B．如图b所示，在圆滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向必然向上D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力答案AD剖析图a汽车安全经过拱桥最高点时，重力和支持力的协力供应向心力，方向向下，因此支持力小于重力，依照牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；图b在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是由重力和弹力的协力供应的，故B错误；图c中轻质细杆一端固定的小球，在最高点时所受杆的力可能是向上的弹力，也可能是向下的拉力，也可能不受杆的力，故C错误；图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，当碰到的重力和轨道的支持力的协力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。10.以以下列图为一压路机的表示图，其大轮半径是小轮半径的1.5倍，A、B分别为大轮和小轮边缘上的点。在压路机前进时，A、B两点的()A．线速度之比为vA∶vB＝1∶15B．线速度之比为vA∶vB＝3∶2C．角速度之比为ωA∶ωB＝3∶2D．向心加快度之比为aA∶aB＝2∶3答案AD剖析v由题意知vA∶vB＝1∶1，故A正确，B错误；由ω＝得ωA∶ωB＝rB∶rA＝2∶3，rnv2ABBA故C错误；由a＝r得a∶a＝r∶r＝2∶3，故D正确。11．子弹以初速度v0水平向右射出，沿水平直线穿过一个正在沿逆时针方向转动的薄壁圆筒，在圆筒上只留下一个弹孔(从A地点射入，B地点射出，以以下列图)。OA，OB之间的πR＝0.5m，子弹向来以v＝60m/s的速度沿水平方向运动(不30考虑重力的作用)，则圆筒的转速可能是()A．20r/sB．60r/sC．100r/sD．220r/s答案CDπ剖析OA、OB之间的夹角θ＝3，因此A与B之间的距离等于R，在子弹遨游的时间内，圆筒转动的角度为1n＝1,2,3，)，2n－π，(312n－3π，(n＝1,2,3，)。则时间：t＝ω因此子弹的速度：v0＝ABRR＝＝2n－1ttπ3ωωR＝，(n＝1,2,3，)。12n－3π解得：1π·v0＝，。ω3R(n1,2,3)6则：T＝2π＝2πR＝2R，(n＝1,2，3，)ω2n－1π02n－103v3v12－1v0n3，(＝1,2,3，)转速：＝＝2RNTn5当n＝1时，N＝3×60＝100r/s当n＝2时，＝11×60＝220r/s，故C、D正确。N312．以以下列图，在水平圆盘上沿半径方向放置用细线相连的质量均为m的A、B两个物块(可视为质点)。A和B距轴心O的距离分别为rA＝R，rB＝2R，且A、B与转盘之间的最大静摩擦力都是fm，两物块A和B随着圆盘转动时，向来与圆盘保持相对静止。则在圆盘转动的角速度从0迟缓增大的过程中，以下说法正确的选项是()A．B所受协力素来等于A所受协力B．A碰到的摩擦力素来指向圆心C．B碰到的摩擦力先增大后不变2fmD．A、B两物块与圆盘保持相对静止的最大角速度ωm＝mR答案CD剖析由于圆盘转动的角速度迟缓增大，故每一个极短的时间段，都能够以为A、B在做匀速圆周运动，协力供应向心力，依照牛顿第二定律得F合＝mω2r，角速度ω相等，B的转动半径较大，所受协力较大，故A错误；最初圆盘转动的角速度较小，A、B随圆盘做圆周运动所需的向心力较小，可由A、B与盘面间静摩擦力供应，静摩擦力指向圆心，由于B所需向心力较大，当B与盘面间静摩擦力达到最大值时，A与盘面间的静摩擦力还没有达到最大，若连续增大转速，则B有做离心运动的趋势，而拉紧细线，使细线上出现张力，转速越大，细线上张力越大，使得A与盘面间静摩擦力先沿半径方向指向圆心，减小到零，再反向增大，当A与盘面间静摩擦力也达到最大时，A、B将开始滑动，因此A碰到的摩擦力先指向圆心后背叛圆心，而B碰到的摩擦力素来指向圆心，先增大后不变，故B错误，C正确；当A与盘面间静摩擦力恰好达到最大时，A、B将开始滑动，则依照牛顿第二定律，对A：722ωm＝2fmT－fm＝mωmR，对B：T＋fm＝mωm·2R，解得最大角速度为：，故D正确。mR第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、填空和实验题(本题共2小题，共12分)13．(6分)某走时正确的时钟，分针与时针的长度之比是1.2∶1。分针与时针的角速度之比是________。分针针尖与时针针尖的线速度之比是________。分针和时针的运动可看作匀速圆周运动，则分针和时针转动的向心加快度之比是________。答案(1)12∶1(2)14.4∶1(3)172.8∶1剖析(1)在一个小时的时间内，分针转过的角度为360度，而时针转过的角度为30度，因此角速度之比为：ω1∶ω2＝360∶30＝12∶1。由v＝rω可得，线速度之比为v1∶v2＝(1.2×12)∶(1×1)＝14.4∶1。(3)依照n＝vω知，向心加快度之比为1∶2＝172.8∶1。aaa14．(6分)在使用以以下列图的向心力演示器研究向心力大小与哪些因素有关的实验中。本实验采用的科学方法是______________。转着手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动，横臂的挡板对球的压力供应了小球做匀速圆周运动的向心力，弹簧测力套筒上露出的标尺能够显示此力的大小。由图示情况可知，钢球A与铝球B的角速度关系为ωA________ωB。(选填“>”“＝”或“<”)经过本实验能够获得的结论有________。A．在半径和角速度必然的情况下，向心力的大小与质量成正比B．在质量和半径必然的情况下，向心力的大小与角速度成反比C．在质量和半径必然的情况下，向心力的大小与角速度成正比D．在质量和角速度必然的情况下，向心力的大小与半径成反比答案(1)控制变量法(2)<(3)A剖析(1)使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，因此采用的科学方法是控制变量法。由图可知图中两球碰到的向心力相等，转动的半径同样，由于铝的密度小，则同样体积的铝球的质量小，由向心力的公式：n＝mrω2，则ωA<B。Fω经过本实验能够获得的结论有，在半径和角速度必然的情况下，向心力的大小与质8量成正比，在质量和角速度必然的情况下，向心力的大小与半径成正比，在质量和半径必然的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故A正确，B、C、D错误。三、计算题(本题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．(8分)申雪、赵宏博是我国双人花式滑冰的名将，曾代表祖国在世界各大比赛中取得了骄人的成绩。以以下列图是模拟赵宏博(男)以自己为转动轴拉着申雪(女)做匀速圆周运动，若赵宏博的转速为30r/min，申雪触地冰鞋的线速度为4.7m/s。求申雪触地冰鞋做圆周运动的角速度和半径；若他们手拉手绕他们连线上的某点做匀速圆周运动，已知男、女运动员触地冰鞋的线速度分别为3.6m/s和4.8m/s，问男、女运动员做圆周运动的半径之比为多少？答案(1)3.14rad/s1.5m(2)3∶4剖析(1)n＝30r/min＝0.5r/s，角速度ω＝2πn≈3.14rad/s。设触地冰鞋做圆周运动的半径为r，4.7由v＝ωr得r＝ω＝3.14m≈1.5m。他们各自做以以下列图的圆周运动，他们的角速度同样，设男运动员做圆周运动的半径为r1，女运动员做圆周运动的半径为r2，v1则r1ω＝v13.6＝3。＝＝r2v2v24.84ω16．(8分)以以下列图，斜面AB与竖直半圆轨道在B点圆滑相连，斜面倾角为θ＝45°，半圆轨道的半径为2m，一小球从斜面下滑，进入半圆轨道，最后落到斜面上，当小球经过C点时，小球对轨道的压力为66N，小球的质量为3kg，g取10m/s2，试求：9小球经过C点的速度为多大？小球从走开轨道到落到斜面所用的时间。答案(1)8m/s(2)0.4s剖析(1)在C点，依照牛顿第二定律可得：2vCFN＋mg＝mR，解得vC＝8m/s。小球走开轨道后做平抛运动，则x＝vCt；2R－x＝1gt2，2联立解得：t＝0.4s。17.(12分)以以下列图，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量为0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在圆滑的水平桌面上做匀速圆周运动。当小球的转速增加到原来的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40N。求此时线的拉力为多大？求此时小球运动的线速度为多大？若桌面高出地面0.8m，则线断后小球垂直桌面