2021学年1 圆周运动练习题

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第六章  圆周运动（2019年新人教版）能力提升卷班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：75分钟  试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题 共48分）一、选择题：本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每个小题的给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．【2019年山西省运城市高一月考物理测试】质点做匀速圆周运动，则(　　 )A．在任何相等的时间里，质点的位移都相同B．在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等C．匀速圆周运动是匀变速曲线运动D．在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同【答案】B　【解析】由匀速圆周运动的定义知B正确；位移、平均速度和加速度是矢量，其方向不同，故A、CD错误。2.【2019年河北省邯郸市高一月考物理测试】在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心．能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的选项是(　　)【答案】　C【解析】由于雪橇在冰面上滑动，故滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即方向应为圆的切线方向，因做匀速圆周运动，合外力一定指向圆心，由此可知C正确．3.【2019年山西省朔州市高一期中考试物理测试】如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中不正确的是(　　 )A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的B．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好D．靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好【答案】B【解析】水滴依附衣物的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，B错误；脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁，A正确；角速度增大，水滴所需向心力增大，脱水效果更好，C正确；周边的衣物因圆周运动的半径R更大，在ω一定时，所需向心力比中心衣物的大，脱水效果更好，D正确。所以选B4.【2019年湖北省安陆市高一月考物理测试】如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是(　　)A．P、Q两点的角速度大小相等B．P、Q两点的线速度大小相等C．P点的线速度比Q点的线速度大D．P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用【答案】A.【解析】P、Q两点都是绕地轴做匀速圆周运动，角速度相等，即ωP＝ωQ，选项A对．根据圆周运动线速度v＝ωR，P、Q两点到地轴的距离不等，即P、Q两点圆周运动线速度大小不等，选项B错．Q点到地轴的距离远，圆周运动半径大，线速度大，选项C错．P、Q两物体均受到万有引力和支持力作用，二者的合力是圆周运动的向心力，我们把与支持力等大反向的平衡力即万有引力的一个分力称为重力，选项D错．5.【2019年湖北省大冶市高一期末考试物理测试】如图所示，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Ff，则物块与碗的动摩擦因数为(　　)A.       B.C.     D.【答案】B【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，据牛顿第二定律得FN－mg＝m，又Ff＝μFN，联立解得μ＝，选项B正确．6.【2019年湖南省长沙市高一月考物理测试】如图所示为一种“滚轮—平盘无极变速器”的示意图，它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成．由于摩擦的作用，当平盘转动时，滚轮就会跟随转动，如果认为滚轮不会打滑，那么主动轴转速n1、从动轴转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是(　　)A．n2＝n1　　　　　　　 B．n2＝n1C．n2＝n1   D．n2＝n1 【答案】A【解析】滚轮因与平盘有摩擦的作用而转动，并且认为不打滑，所以滚轮边缘的线速度与平盘上x处的线速度相等，即n1x＝n2r，所以选项A正确．二、选择题：本题共四个小题，每小题6分，共24分。在每个小题的给出的四个选项中，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。7.【2019年河南省洛阳市高一期中考试物理测试】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B.皮带的最小速度为C.A轮每秒的转数最少是D.A轮每秒的转数最少是【答案】AC【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，选项A正确；又因为v＝2πrn，可得n＝，选项C正确.8.【2019年山东省邹城市高一期末考试物理测试】有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动．如图所示，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                                                                                                  (　　)A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大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】摩托车受力如图所示．由于FN＝所以摩托车受到侧壁的压力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力F也不变，A错误；由Fn＝mgtan θ＝m＝mω2r知h变化时，向心力Fn不变，但高度升高，r变大，所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项B、C正确，D错误．9. 【2019年浙江省台州市高一月考物理测试】 如图所示，长0.5 m的轻质细杆，一端固定有一个质量为3 kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为2 m/s.取g＝10 m/s2，下列说法正确的是                                                         (　　)A．小球通过最高点时，对杆的拉力大小是24 NB．小球通过最高点时，对杆的压力大小是6 NC．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24 ND．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54 N【答案】BD【解析】设小球在最高点时受杆的弹力向上，则mg－FN＝m，得FN＝mg－m＝6 N，故小球对杆的压力大小是6 N，A错误，B正确；小球通过最低点时FN－mg＝m，得FN＝mg＋m＝54 N，小球对杆的拉力大小是54 N，C错误，D正确．10.【2019年山东省临沂市高一期中考试物理测试】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有(　　)A．可以用天平测量物体的质量B．可以用水银气压计测舱内的气压C．可以用弹簧测力计测拉力D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力【答案】　CD【解析】　卫星内物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为零，因此不能用天平测量物体的质量，故A错；同理水银也不会产生压力，故水银气压计也不能使用，故B错；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，故C正确；物体处于完全失重状态时并不是不受重力，而是重力提供了物体做圆周运动的向心力，故D正确．                                             第II卷（非选择题 共52分）三、填空题（两个题共15分，其中11题6分，12题9分）11．【2019年贵州省安顺市高一期中考试物理测试 】某同学用圆锥摆验证向心力公式F＝mRω2。先在一张白纸上以O为圆心画一组同心圆，再将白纸铺在水平桌面上，在O点正上方距桌面高为h处的O1处用铁架台(图中未画出)悬挂一质量为m的小球，设法使小球沿着半径为R的圆周运动但恰不与纸面接触。(1)现用刻度尺测得R、h，用天平测得m，用g表示重力加速度，则小球所受的合力F1＝________。(2)为了测出小球做圆周运动的角速度ω，先用停表测得小球完成n次圆周运动共用时t，则由向心力公式F＝mRω2求得小球做圆周运动的向心力F2＝________，代入数值，验证F1＝F2是否成立。【答案】(1)　(2)m【解析】(1)设摆线与竖直方向的夹角为α，则有tan α＝，小球做圆周运动中所受合力的表达式为F1＝mgtan α＝。(2)小球做圆周运动的周期为T＝，向心加速度的表达式为an＝＝，小球做圆周运动的向心力F2＝man＝m，所以若能大致满足F1＝F2，就可达到粗略验证向心力表达式的目的。12.【2019年四川省广安市高一月考物理测试】在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐．将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心．用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为r的圆周运动，钢球的质量为m，重力加速度为g.(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn＝__mr__．(2)通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为h，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为F＝__mg__．(3)改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的－h关系图象，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为____．【答案】见解析【解析】(1)根据向心力公式：Fn＝m，而v＝，T＝，得：Fn＝mr；(2)如图由几何关系可得：Fn＝mgtan θ＝mg.(3)由上面分析得：mg＝mr，整理得＝·h，故斜率表达式为.四、计算题（三个题共37分,其中13题9分，14题12分，15题16分，书写时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）13．【2019年陕西省咸阳市高一月考物理测试】如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R＝0.5 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小x＝0.4 m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.【答案】(1)1 m/s　(2)0.2【解析】(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H＝gt2①在水平方向上有x＝v0t②由①②式解得v0＝x代入数据得v0＝1 m/s(2)物块恰不离开转台时，由最大静摩擦力提供向心力，有Ffm＝m③Ffm＝μFN＝μmg④由③④式得μ＝代入数据得μ＝0.2.14．【江苏省盐城市高一月考物理测试】如图所示，一光滑的半径为R的半圆形轨道固定在水平面上，一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道，然后小球从轨道口B处飞出，最后落在水平面上．已知小球落地点C距B处的距离为3R，求小球对轨道口B处的压力为多大．【答案】mg【解析】设小球经过B点时速度为v0，则小球平抛的水平位移为x＝＝R，2R＝gt2，所以t＝v0＝＝＝.对小球过B点时由牛顿第二定律得F＋mg＝m，F＝mg.由牛顿第三定律得F′＝F＝mg.15．【2019年江西省南昌市高一期末考试物理测试 】如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R＝0.2 m的光滑圆形轨道，BC段为高为h＝5 m的竖直轨道，CD段为水平轨道.一质量为0.2 kg的小球从A点由静止开始下滑，到达B点时的速度大小为2 m/s，离开B点做平抛运动(g＝10 m/s2)，求：(1)小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C点的水平距离；(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小；(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角θ＝45°的斜面(如图中虚线所示)，那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距离B点有多远.如果不能，请说明理由.【答案】(1)2 m　(2)6 N　(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距离B点1.13 m【解析】(1)设小球离开B点后做平抛运动的时间为t1，落地点到C点距离为x由h＝gt得：t1＝＝1 s，x＝vBt1＝2 m.(2)小球到达B点时受重力G和竖直向上的弹力FN作用，由牛顿第二定律知F向＝FN－mg＝m解得FN＝6 N，由牛顿第三定律知小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为6 N，方向竖直向下.(3)运动过程分析如图所示，斜面BEC的倾角θ＝45°，CE长d＝h＝5 m，因为d ＞x，所以小球离开B点后能落在斜面上.假设小球第一次落在斜面上F点，BF长为L，小球从B点到F点的时间为t2Lcos θ＝vBt2①Lsin θ＝gt②联立①②两式得t2＝0.4 sL≈1.13 m.  16、附加题(本题供学生拓展学习，不计入试卷总分)如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为30°，物体以速率v绕圆锥体轴线做水平圆周运动：(1)当v1＝时，求线对物体的拉力；(2)当v2＝时，求线对物体的拉力．【答案】(1)(1＋3)mg　(2)2mg【解析】临界条件为圆锥体对小球的支持力FN＝0，如图甲所示，Fn＝ma＝mv2/r＝mv/(L sin 30°)＝mg tan 30°，得：v0＝.(1)因v1<v0，则FN≠0，对小球受力分析如图乙．解之得：F＝mg.(2)因v2>v0，物体离开斜面，对小球受力分析如图丙所示．解得：F＝2mg.