高中物理【圆周运动】测试题

高中物理【圆周运动】测试题

（时间:75分钟满分:150分）

一、单项选择题（本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有

一项是符合题目要求的）

L如图所示,、b是地球表面上不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,。、。两点随地球自

转做匀速圆周运动,这两个点具有大小相同的（）

A.线速度B.加速度

C.角速度D.轨道半径

H]c

解析a、b相对静止且绕同一转轴转动,所以它们的角速度相同,C正确。

2.图示为公路自行车赛中运动员在水平路面上转弯的情景,运动员在通过弯道时如果控制不当会发

生侧滑而摔离正常比赛路线,将运动员与自行车看成整体,下列说法正确的是（）

A.运动员转弯所需向心力由重力与地面对车轮的支持力的合力提供

B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供

C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心

D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力

⅞⅞B

解困转弯时的向心力为沿半径方向的合力,C错误;运动员转弯时,地面对车轮的摩擦力提供所需的向

2

心力,故A错误,B正确;当6<9-,即静摩擦力不足以提供所需向心力时,就会发生侧滑,故D错误。

3.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度

绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的

是（）

答案IB

I解析

小球做匀速圆周运动,对其受力分析如图所示,则有Hgtanθ=mω2Lsin。,整理得Lcos9二焉则两球处于

同一高度,故B正确。

4.

如图是自行车传动装置的示意图,其中/是半径为凡的大链轮,〃是半径为&的小飞轮,〃7是半径为

心的后轮,假设脚踏板的转速为〃（单位:r/s）,则自行车后轮边缘的线速度为（）

ʌnnR/3TinR2R3

~RΓ~B∙^TT

「2π71∕⅛R3ɪɔ2τιnRiR3

的

⅜⅞D

画转速为单位时间内转过的圈数,所以^二2π〃,因为要测量自行车后轮〃/边缘上的线速度的大小,根

据题意知,轮/和轮〃边缘上的线速度大小相等,据v=rω可知园®=&①2,已知GI=2兀〃,则轮〃的角

速度（02=舞。I=空也。因为轮〃和轮〃7共轴,所以转动的。相等即（03=02,根据v-rω可

∏2«2

知,%=Rg=细κ52&,故D正确。

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为凡甲、乙两物体质量分别为M和皿M>〃?）,它们

与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的〃倍,两物体用一根长为LeL<R）的轻绳连在一起,如图所示，

若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生

相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过（两物体均可看作质点,重力加速度为g）（）

以(Mg-mg)

mb

IMMg+7ng)IMMg+mg)

-ML-mL

答案P

解析!对乙,由牛顿第二定律得Fτ+μmg=mω1L,M甲,由平衡条件得尸T=Ff,当∕⅞="Mg时FT最大,此时

“最大,此时ω=但叵耳国,选项D正确。

家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示。这块硬磁盘共有9216个磁道（即9216个不同

半径的同心圆）,每个磁道分成8192个扇区（每扇区为U近圆周）,每个扇区可以记录512个字节。电

动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动。磁头在读、写数据时是不动的,盘面每转一圈,磁头沿半

径方向跳动一个磁道。下列说法正确的是（）

A.每个字节在磁道上所占用的磁道长度都相同

B.不计磁头转移磁道的时间,计算机读完该硬盘所需时间约为77s

C.读取每个字节所用时间都相同,约为2∙0xl0"s

D.该硬盘的容量约为4xl0∣2个字节

答案B

解航每个磁道扇区数相同,每个扇区可记录字节数相同,即每个磁道上可记录字节数相同,但各磁道半

径不同,所以不同磁道上每个字节所占用的磁道长度不同,A错误;电动机使磁盘以7200r/min的转速

匀速转动,则每读取一个磁道所用时间为fɪɪS=Ws,该硬磁盘共有9216个磁道,所以读完该硬盘

共需要时间fa=9216f=77s,B正确;每个磁道分成8192个扇区,每个扇区可以记录512个字节,所以

每个磁道共可以记录的字节数为〃=8192x512=4194304,所以读取每个字节所用时间为

f，q=2.0xl0-9s,C错误;该硬盘所容纳字节个数为9216"=4xlO∣°,D错误。

7.如图所示,汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15m,内车道内边

缘半径为105mo假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,g取10m⅛2,则汽车（）

A.所受的合力可能为零

B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供

C.速度不能超过30m/s

D.速度不能超过41m/s

臃画汽车在水平公路上做匀速圆周运动,所受合外力提供向心力,不可能为零;汽车在竖直方向受重力

和支持力的作用,这两个力的合力为零,水平方向受摩擦力作用,提供汽车所需向心力,选项A、B错误。

汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,即6⅛=0.75mg,汽车受最大静摩擦力时,根据牛顿第二定律

有/%=，旺7,当，•最大时,汽车有最大安全行驶速度i，m,由题意∕⅛=15m+105m=120m,则

vm=J弋==√0.75×10×120m/s=30m/s,即汽车的速度不能超过30m/s,选项C正确,D错误。

二、多项选择题（本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多

项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分）

8.如图所示,甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车场景,甲、乙两图的过山车在轨道的外侧

做圆周运动,丙、丁两图的过山车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁（由上、下、侧三

个轮子组成）,把过山车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是（）

甲乙丙丁

A.甲图中,当过山车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力

B.乙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力

C.丙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力

D.丁图中,过山车通过最高点的最小速度为J证

答案BC

mg

暖阴当过山车以一定速度通过最高点时Jt=〃吆一FN,FN可以为0,故A错误;当FN≠0时最小速度应大

于故D错误;当过山车通过最低点时FN-mg=m^,FN=mg+"2%>mg,FN向上且一定大于重力,B、

C正确。

9.公路转弯处外侧的郭先生家门口,连续发生了多起车辆侧翻事故。经交警调查,画出的现场示意图

如图所示。为了避免车辆侧翻事故再次发生,很多人提出了建议,下列建议合理的是（）

郭先生家

I

A.提醒司机不要超速转弯

B.提醒司机以更小半径转弯

C.增大车轮与路面间的粗糙程度

D.使弯道路面内侧低外侧高

I答案IACD

廨前汽车侧翻是提供的向心力小于它转弯时所需要的向心力,要避免侧翻减小F%或增大尸俏,尸,

”2

二足■,所以A合理,B不合理,F供可由摩擦力或弯道路面处重力的分力提供,所以C、D合理。

R

10.

飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所

在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜（如图所示）,以保证重力和机翼升力的合力提供向

心力。设飞机以速率V在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成6角,飞行周期为T,

则下列说法正确的是（）

A.若飞行速率V不变招增大,则半径R减小

B.若飞行速率V不变,。增大,则周期7减小

C.若。不变,飞行速率V增大,则半径R减小

D.若飞行速率串增大,。增大,则周期T一定不变

答案IAB

画由于重力和机翼升力的合力提供向心力,如图所示,得〃喀Ian6=〃?。=，”等R,解得

v=y∕gRtanθ,T=2π若飞行速率V不变,。增大,由V=JgRtanO知R减小,故A正确;若飞行速率

V不变,。增大,R减小,由T=2π知T减小,故B正确;若。不变,飞行速率V增大,由V=JgRtane知

R增大,故C错误;若飞行速率V增大,。增大,R的变化不能确定,则周期T不一定不变,故D错误。

三'非选择题(本题共5小题,共54分)

11.(8分)用如图所示的装置可以做“探究向心力的大小与质量加、角速度3和半径r之间的关系”的

实验。

(1)本实验采用的科学方法是。

(2)通过实验可以得到的结论是。

A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比

B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比

C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比

D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比

筌夏|(1)控制变量法(2)C

两(1)在研究向心力的大小F与质量〃?、角速度co和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研

究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。

„2

(2)结合题图,根据尸©=，"苏可知,选项C正确。

12.(10分)某同学做验证向心力大小与线速度关系的实验,装置如图所示,一轻质细线上端固定在力传

感器上,下端悬挂一小钢球,钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测出钢球直径d-

鳏钢球悬挂并保持静止,记下此时力传感器示数用米尺量出细线长U

③I等钢球拉到适当高度处由静止释放,光电门、计时器测出钢球的遮光时间为f,力传感器示数的最

大值为F2O

已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示。

(1)钢球经过光电门时的线速度表达式P=,向心力表达式F1⅛=m[=o

(2)钢球经过光电门时所受合力的表达式〜=。

(3)若在实验误差允许的范围内F向=F价,则验证了向心力大小与线速度的关系。该实验可能的误差

有：。(写出一条即可)

⅞⅞(l)j二(2)F-F∣(3)细线的长度测量有误差

22

---------t5t(L+≡)

国丽(1)钢球的直径为",遮光时间为f,所以钢球通过光电门的速度V=/根据题意知,钢球做圆周运动

的半径为R=L+日,钢球质量???=—,K1I向心力表达式为尸面=〃匕=—了"。

29R5t2(∕-+j)

(2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力,由分析可知,钢球通过光电门时,细线的拉力最大,

大小为巳,故所受合力为F⅛=F2-Flo

(3)根据向心力表达式知,可能在测量细线长度时存在误差。

—n

枪口

13.(10分)如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O匀速转动(图示为截面)。从

枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转时,在圆周上留下a、b两个弹孔,已知“。与

bθ之间夹角为0,求子弹的速度(忽略子弹在空中的下坠)。

院施伙=°、1、2…)

U不

I子弹射出后沿直线运动,从〃点射入,从8点射出,设子弹速度为血,则子弹穿过圆筒的时间t=^

此时间内圆筒转过的角度α=π-0+2Aπ(A=0∖I>2∙∙∙)

据Q=G/得,兀-9+2女兀二竺

则子弹速度

5次靠那二°、1、2…)。

14.(12分)如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同

速率进入管内A通过最高点C时,对管壁上部的压力为3成?,8通过最高点C时,对管壁下部的压力为

0.75%g0求A、B两球落地点间的距离。

C

答案∣3R

豳两个小球离开轨道后均做平抛运动,竖直方向上运动情况相同。

根据2R=*产,可得

在最高点时,两小球受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力

对A球3mg+mg=mg

解得VA=2y[^R

则SA=E√=4R

对B球mg-0.75mg=∕w⅛∙

K

解得vs=；JgR

则SB=VBt=R

A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差,则有SA-SB=37?

即A、B两球落地点间的距离为3R。

15.(14分)如图所示,杂技演员驾驶摩托车做腾跃特技表演时,先沿曲面冲上高H=0.8m的水平高台顶

部,接着以v=4m/s的水平速度离开平台