2022人教版高中物理必修第二册练习题-第六章　圆周运动达标检测

2022人教版高中物理必修第二册练习题

第六章圆周运动

本章达标检测

（满分：100分；时间：75分钟）

一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，

第1〜5小题只有一项符合题目要求，第6〜8题有多项符合题目要求。全部选对

的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）

1.（2020山东烟台高一下期中）下列关于离心现象的说法中错误的是（）

A.做匀速圆周运动的物体，当受到的离心力大于向心力时产生离心现象

B.洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉

C.做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时,物体将做离

心运动

D.做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失时，物体将沿着圆周切

线方向飞出

2.（2021山东新高考质量测评联盟高一下月考）如图所示，两个用相同材料制成的

靠摩擦传动的轮〃和。水平放置,两轮之间不打滑,两轮半径分别为后=60

cm,而30cm。当主动轮尸匀速转动时，在P轮边缘上放置的小物块恰能相对尸轮

静止。若将小物块放在0轮上,欲使物块相对0轮也静止,则物块距0轮转轴的

最大距离为（）

A.10cmB.15cmC.20cmD.30cm

3.（2019北京东城高三期末）如图甲所示是游乐园内的一种游戏项目一一旋转飞

椅,飞椅从静止开始缓慢转动,经过一小段时间，飞椅（包括飞椅上的游客）的运动

可以看作匀速圆周运动。整个装置可以简化为如图乙所示的模型。忽略转动中

的空气阻力。设细绳与竖直方向的夹角为。，则（）

A.飞椅受到重力、绳子拉力和向心力作用

B.0角越大，飞椅的向心加速度就越大

C.只要线速度足够大，。角可以达到90°

D.飞椅运动的周期随着。角的增大而增大

4.（2021黑龙江哈尔滨哈师大附中高一期中）如图所示,轻杆长34在杆两端分别

固定质量为力的球A和质量为2力的球B,光滑水平转轴穿过杆上距球/为/处的

。点,外界给系统一定能量后,杆和球在竖直平面内转动，球/运动到最高点时,杆

对球力恰好无作用力。忽略空气阻力，重力加速度为g,则球力在最高点时

A.球/的速度为零

B.水平转轴对杆的作用力大小为4/ng,方向竖直向上

C.水平转轴对杆的作用力大小为3mg,方向竖直向上

D.水平转轴对杆的作用力大小为6勿g,方向竖直向上

5.（2020江苏扬州中学高一下月考）小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所

围圆形的半径为几现将雨伞绕竖直伞杆以角速度3匀速旋转，伞边缘上的水滴

落到地面,落点形成一半径为r的圆形。当地重力加速度的大小为g,根据以上数

据可推知伞边缘距地面的高度为（）

A/川-/?2）g（「2-R2）

2//?22唐2

「g（r-R）2ng/

-2CD2R2"2a）2R2

6.（2021河北唐山第十一中学高一期中）如图所示,质量为m的小球在竖直平面内

的光滑圆轨道上做圆周运动。圆轨道半径为R,重力加速度为g,小球经过圆轨道

最高点时刚好不脱离。则其通过最高点时（）

A.对圆轨道的压力大小等于侬

B.受到的向心力等于重力

C.线速度大小等于历

D.向心加速度大小等于g

7.（2021河南郑州中牟高一下期中）如图所示,长为尸0.3m的轻杆一端固定质量

为勿的小球（可视为质点），另一端与水平转轴（垂直于纸面）于。点连接。现使小

球在竖直面内绕。点做匀速圆周运动，已知转动过程中轻杆对小球的最大作用力

为夕/g,轻杆不变形,重力加速度支10m/s?。下列判断正确的是（）

(0

A.小球转动的角速度为5rad/s

B.小球通过最高点时对杆的作用力为零

C.小球通过与圆心等高的点时对杆的作用力大小为小监

D.转动过程中杆对小球的作用力不一定总是沿杆的方向

8.（2019湖南长沙一中高三上月考）如图所示，装置比’0可绕竖直轴0'。转动，两

细线与可视为质点的小球A连接后分别系于B、。两点,装置静止时细线45水平,

细线与竖直方向的夹角0=37°o已知小球的质量炉1kg,细线长£=1

m,〃点距。点的水平和竖直距离相等（重力加速度g取10m/s2,sin

37°=0.6,cos37°=0.8）,下列说法正确的是（）

A.当装置匀速转动的角速度为3=竽rad/s时,细线45上的张力为零而细线AC

与竖直方向的夹角仍为37°

B.若装置可以以不同的角速度匀速转动，当角速度s聋rad/s时，细线中的

张力芹§N

C.若装置可以以不同的角速度匀速转动，当角速度rad/s时，细线上张

力7与角速度的平方成线性关系

D.若装置可以以不同的角速度匀速转动，当角速度竽rad/s时，细线4?上张

力不变

二、非选择题（本大题共5小题，共52分）

9.（2020山东青岛高三月考）（6分）某兴趣小组在实验室用圆锥摆演示仪来测定

当地的重力加速度。图甲是演示仪的简化示意图，细线下面悬挂一个小钢球（直

径忽略不计），细线上端固定在电动机转盘上，利用电动机带动钢球做圆锥摆运动。

用转速测定仪测定电动机的转速n,调节刻度板的位置，使刻度板水平且恰好与小

钢球接触，但无相互作用力，用竖直放置的刻度尺测定细线悬点到刻度板的竖直

距离A不计悬点到转轴间的距离。

（1）开动转轴上的电动机,让摆球转动起来形成圆锥摆。调节转速n,当〃越大

时，力越（选填“大”或“小”）o

⑵图乙为某次实验中h的测量结果,其示数为cm。

⑶用直接测量的物理量的符号表示重力加速度g,其表达式为扉o

10.（2021重庆凤鸣山中学高一期中）（10分）长为£的细绳,一端拴一质量为力的

小球,另一端固定于。点,让小球在水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆），摆线与竖

直方向的夹角为。，重力加速度为g,求：

（1）细绳的拉力大小方；

（2）小球运动的线速度的大小；

(3)小球运动的角速度。

0

11.(2021四川南充高级中学高一期中)(10分)如图所示，水平转盘上放有质量为

%的物块,物块到转轴的距离为r,物块和转盘间的动摩擦因数为设物块受到

的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为go

(1)当水平转盘以角速度以匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求期的值

是多少；

⑵将物块和转轴用细绳相连,物块静止时绳恰好伸直且无拉力，细绳水平，当转

盘的角速度必=碧时,求细绳的拉力大小；

(3)将物块和转轴用细绳相连,物块静止时绳恰好伸直且无拉力,细绳水平，当转

盘的角速度以=超时,求物块对细绳的拉力大小。

12.（2020安徽皖南八校高三上联考）（12分）一转动装置如图所示，两根轻杆OA

和4刀与一小球以及一小环通过钱链连接,两轻杆长度相同,球和环的质量均为

力,。端通过较链固定在竖直的轻质转轴上,套在转轴上的轻质弹簧连接在。与小

环之间，原长为L,装置静止时,弹簧长为|£。转动该装置并缓慢增大转速，小环缓

慢上升。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g,求:

（1）弹簧的劲度系数A；

（2）4〃杆中弹力为零时一，装置转动的角速度3。。

13.（2020四川雅安中学高一下期中）（14分）如图所示,在水平桌面上离桌面右边

缘£=3.2m处放着一质量为炉0.1kg的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面

间的动摩擦因数〃=0.2。现用水平向右的推力户1.0N作用于铁球，作用一段时

间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘4点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道

腼的8端沿切线方向进入圆弧轨道,且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点20

为圆弧轨道的圆心，已知/加信37°"、B、C、〃四点在同一竖直平面内，水平桌

面离〃端的竖直高度於0.45m,圆弧轨道半径庐0.5m,C点为圆弧轨道的最低点,

求:(取5=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)铁球运动到圆弧轨道最高点〃时的速度大小幺；

⑵铁球运动到方点时的速度大小/以及此时轨道对铁球的支持力大小FB;

⑶水平推力厂作用的时间to

答案全解全析

1.A物体不会受到离心力作用,A选项说法错误。洗衣机脱水时，附着在衣服上

的水分被甩掉,是因为衣服对水滴的作用力不足以提供向心力，水滴做离心运动

而飞出,B选项说法正确。做匀速圆周运动的物体,在外界提供的向心力突然消失

或变小时,物体就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫作离心运动,其中向心力突

然消失时,由于惯性，物体将沿圆周切线方向飞此选项C、D说法正确。

2.B用相同材料制成的尸和0靠摩擦传动,其边缘线速度大小相等,则

3阂三3曲，而后=60CFD,用F30cm,所以3守2%。物块在月轮边缘上恰能相对尸

轮静止,则有崛RP,当物块在0轮上恰要相对0轮滑动时，距0轮转轴的距离

最大，设此距离为X、则盘X=3%x,解得产15cm,故选Bo

3.B飞椅受到重力和绳子的拉力作用，二者的合力提供向心力，故A错误;根据

牛顿第二定律可知侬tan。=勿4,则向心加速度大小4=gtan。，可知。角越

大，飞椅的向心加速度就越大，故B正确;若8角可以达到90°,则在水平方向绳

子的拉力提供向心力，竖直方向的合力为零，但是竖直方向飞椅只受重力作用，合

力不可能为零,故C错误;设绳长为L,绳的悬挂处到转轴的距离为s,则根据牛顿

第二定律可知侬tansinJ),整理可以得到佗序嬴7等，

故当&增大时，周期7减小,D错误。

4.D球力运动到最高点时，杆对球/恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，则

有m炉暗解得疗而，故A错误;/球到最高点时,对杆无弹力，此时月球所受重

力和杆的拉力的合力提供向心力，有任2娇2磅，由于力、夕两球的角速度相等，

由片”得疗2斤2屈,解得杆对球〃的拉力46侬,则水平转轴对杆的作用力

大小为6mg,方向竖直向上,故D正确,B、C错误。故选Do

5.A设伞边缘距地面的高度为仇水滴被甩出后做平抛运动,竖直方向有吟虻,

下落时间『耳;水滴水平方向的初速度大小等于雨伞边缘各点的线速度大小,所

以及=3汽,水滴的水平位移产及片31伶;如图所示，由几何关系得尸V?工屉所以

有户/=3陪,解得左亭察,故A正确。

」苣

6.BCD因为小球在圆轨道最高点刚好不脱离，则此时轨道对球的弹力为零,所以

小球对圆轨道的压力为零,此时小球受到的向心力等于重力,A错误,B正确;根据

牛顿第二定律得衅畴=ma,解得小球线速度v=yfgR,向心加速度a=g,C、D正确。

故选B、C、Do

7.ACD小球运动到最低点时轻杆对小球的作用力最大,并且作用力方向竖直向

上，则由题意知，小球运动到最低点时有为上侬=/3上解得3=5rad/s,故A正

确；小球在最高点，根据牛顿第二定律可得F+mg^ma'r,解得后-刎g,说明杆对小

球的力为支持力，故B错误;小球通过与圆心等高的点时对杆的作用力大小为

+尸看尸向,联立解得F'Wpg,故C正确;转动过程中杆对小球的作

用力和小球重力的合力提供小球所需向心力,所以杆对小球的作用力不一定总是

沿杆的方向，故D正确。故选A、C、Do

8.ABC当细线48上张力恰为零且细线4C与竖直方向的夹角为37°时,根据牛

顿第二定律得mgtan37°=闲£sin37°,解得3尸苧rad/s,故A正确。若装

置可以以不同的角速度匀速转动，当角速度s聋rad/s时,对小球，在竖直方向

有TACCOS37°=砥解得北理N,故B正确。当角速度3=竽rad/s＞竽rad/s

时，根据牛顿第二定律得力gtan。sin。解得cos

e'=0.6,9'=53°,此时细线也恰好竖直,且张力为零；当竽rad/s＜G＜竽rad/s

且角速度逐渐增大时，对小球在水平方向上有TACsin8』3气sin。〃，得

TA『3”,即细线4。上张力T与角速度3的平方成线性关系；当3＞竽rad/s时,

细线上有张力，对小球分析，在水平方向上有加•sin530=mco2Lsin53°,

在竖直方向上有TACCOS530:m即TAB,则T^mCO2L,即细线4。上张力T与角速度

3的平方成线性关系，。随角速度3的增加而增大,故C正确,D错误。

9.答案⑴小（2分）（2）18.50（2分）⑶4dA2力7分）

解析（1）〃越大,细线与竖直方向的夹角越大,则力越小。

（2）悬点处的刻度为1.00cm,刻度板处的刻度为19.50cm,则方=（19.50-

1.00）cm=18.50cm。

（3）设细线与竖直方向的夹角为。，由牛顿第二定律得侬tane=m3%,又

tan3=2Jiz?,解得差4112A2及

10.答案⑴笑⑵师许⑶底

解析（1）小球受重力和细绳拉力作用，两个力的合力提供向心力，如图

则户出（2分）

cosa

⑵根据牛顿第二定律得侬tan。=脸（2分）

解得尸JgLsinatana（2分）

⑶根据牛顿第二定律得加gtana-m*Lsina•a>2（2分）

解得3=母（2分）

11.答案⑴第（2）0⑶|〃侬

解析（1）物块与转盘刚好相对静止，则有

R（2分）

解得3尸监（1分）

（2）因为必＜3],所以细绳拉力为0（2分）

（3）因为则根据牛顿第二定律有

T+〃加小侬"（2分）

解得六|〃侬（1分）

由牛顿第三定律知物块对绳的拉力大小为%g（2分）

12.答案⑴竿⑵腾

解析（1）装置静止时,设如、/方杆中的弹力分别为A、7],十杆与转轴间的夹

角为出。

小环受到的弹簧弹力尸弹;4（1分）

小环受力平衡，有F弹1=侬+工COSo{（1分）

小球受力平衡,有

Ficos%+工cos0\-mg,F\sinsin%（2分）

联立各式解得弹簧的劲度系数公等（1分）

（2）47杆中弹力为零时,设如杆中的弹力为凡力杆与转轴间的夹角为明,

弹簧长度为x,轻杆长度为7o