第三章圆周运动章末复习 高中物理新鲁科版必修第二册（2022年） 试卷

这是一份第三章圆周运动章末复习 高中物理新鲁科版必修第二册（2022年），共17页。
第三章圆周运动章末复习一、单选题1．如图所示，某篮球运动员以胳膊肘O点为转轴投篮，篮球距O点距离为r，篮球出手瞬间手臂转动的角速度为ω．篮球出手后做斜上抛运动，则以下说法正确的是A．篮球出手的瞬间，线速度大小为B．篮球出手的瞬间，加速度大小为C．篮球在空中运动到最高点时速度为零D．若篮球未到达篮筐(篮球运动的距离较小)，则在不改变其他条件再次投篮时应适当增大角速度ω2．一根轻质细绳一端缠绕在一半径为R的圆盘边缘，另一端与一放在水平面上的物体相连．如图所示，圆盘在电动机的带动下以角速度ω顺时针匀速转动，此过程中物体沿水平面向右移动，则在绳子变为竖直之前A．物体沿水平面加速运动，速度始终小于ωRB．物体沿水平面加速运动，速度始终大于ωRC．物体沿水平面减速运动，速度始终大于ωRD．物体沿水平面减速运动，速度始终小于ωR3．如图所示，风力发电机叶片上有和两点，在叶片转动时，、的角速度分别为、，线速度大小为、，则（　　）A．， B．，C．， D．，4．如图，小物体m与水平圆盘始终保持相对静止，圆盘绕竖直轴匀速转动，则物体的受力情况是（  ）A．受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用B．摩擦力的方向与小物体速度方向相同C．小物体所需向心力大小等于其所受摩擦力D．小物体所需向心力大小大于其所受摩擦力5．一小球被细绳拴着，在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，向心加速度为an，那么（　　）A．角速度ω=B．时间t内通过的路程为s=tC．周期T=D．小球的时间t内通过的位移s=t6．荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，当秋千荡到最高点时，小孩的加速度方向是图中的：A．a方向 B．b方向 C．c方向 D．d方向7．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，A，B与圆台之间的动摩擦因数均为，C与圆台之间的动摩擦因数。A的质量为2m，B、C质量均为m，A、B离轴心距离为R，C离轴心2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动，滑动摩擦力等于最大静摩擦力），正确的是（　　）A．物体A的向心加速度最大B．物体C受到的静摩擦力最大C．是B开始滑动的临界角速度D．当圆台转速增加时，A、B先滑动，此时C不动8．如图所示，用细绳拴着质量为m的物体，在竖直面内做圆周运动，圆周半径为R，则下列说法正确的是（    ）A．小球过最高点时，绳子张力不可能为零B．小球过最高点时的最小速度为零C．若小球过最低点时的速度v =，此时绳子的拉力大小为3mgD．小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 二、多选题9．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上．小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．现使小球在一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止．则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是(　　)A．小球P运动的周期变大 B．小球P运动的线速度变大C．小球P运动的角速度变小 D．Q受到桌面的支持力不变10．关于匀速圆周运动的说法，正确的是(　　)A．匀速圆周运动的速度大小保持不变，所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B．做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度C．做匀速圆周运动的物体，加速度的大小保持不变，所以是匀变速(曲线)运动D．匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变，但加速度的方向始终指向圆心，加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动11．如图所示，小球用两根长度相等的细线系在竖直杆上，当杆旋转时，细绳不可伸长，对小球受力分析正确的是(  )A．受重力、绳的拉力和向心力作用B．可能受重力、一根绳的拉力共两个力作用C．可能受重力、两根绳的拉力共三个力作用D．上面一根绳的拉力总大于物体的重力12．长分别为、的轻绳一端固定在竖直圆筒壁上，另一端分别系甲、乙两小球（均可视为质点），如图所示。使圆筒绕其竖直轴以角速度ω水平匀速转动，甲、乙两小球也稳定地水平匀速转动时，两轻绳与竖直方向夹角分别为α、β。不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A．若，则 B．若，则C．若，则 D．若，则13．如图所示，两条弹性轻绳1、2一端系在天花板上的O点，另一端分别系着质量均为m的小球a和b，现使两个小球都以为圆心在同一水平面内做匀速圆周运动。已知两弹性绳的弹力都与其伸长量成正比，且原长恰好都等于，则（　　）A．两小球的线速度大小相同   B．两小球的运动周期相同C．两小球的向心力大小相同 D．弹性绳1的劲度系数小于弹性绳2的劲度系数14．如图所示，小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是(　　)A．小球通过最高点时的最小速度是B．小球通过最高点时的最小速度为零C．小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力D．小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力 三、实验题15．如图所示是“用圆锥摆验证向心力公式”的实验，细线下悬挂了一个质量为m的小钢球，细线上端固定在O点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时（细线张紧）位于同心圆圆心。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离（当地的重力加速度为g）。(1)用秒表记录小钢球运动n圈的时间t，从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周期T=_____；(2)再通过移动纸上的圆，测出小钢球的做匀速圆周运动的半径R；可算出小钢球做匀速圆周运动所需的向心力F向=______；(3)测量出细绳长度L，小钢球做匀速圆周运动时提供的向心力F供=______（小钢球的直径与绳长相比可忽略）(用m、L、R、g表示) 四、解答题16．有一辆质量为 1000 kg 的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥。（g 取10m/s2）（1）汽车到达桥顶时速度为5 m/s，汽车对桥的压力是多大？（2）汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？（3）汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，拱桥圆弧的半径不能太小。对于相同的拱桥半径，汽车的速度大些比较安全，还是小些比较安全？为什么？          17．一汽车通过拱形桥顶时速度为 10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为多少？     18．如图所示，在一根细绳下端拴一个质量为m的小球，捏住绳子的上端，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆。已知绳的固定端到小球球心的长度为l，重力加速度为g。(1)当细绳跟竖直方向的夹角为θ时，求小球运动的向心力大小和向心加速度大小；(2)当细绳跟竖直方向的夹角为2θ时，求小球运动的角速度大小。  参考答案1．D【详解】A．根据线速度与角速度关系可知，线速度为，故选项A错误；B．根据向心加速度公式可知，向心加速度为，故选项B错误；C．由题意可知，篮球出手后做斜上抛运动，根据运动的分解可知，篮球在空中运动到最高点时水平方向速度不为零，只是竖直方向的速度为零，故选项C错误；D．若篮球未到达篮筐(篮球运动的距离较小)，则在不改变其他条件再次投篮时需增大水平分位移，故需增大水平分速度，即在不改变其他条件再次投篮时应适当增大角速度，故选项D正确．故选D。点睛：本题需要掌握线速度与角速度之间关系以及角速度与向心加速度之间的关系，同时知道斜上抛运动的规律．2．B【分析】物体的运动是实际的运动，也就是合运动，只需要将物体的运动分解为沿绳子的运动和垂直于绳子方向的运动，利用角度的变化进行判断．【详解】将物体的运动分解，如图所示：圆盘在电动机的带动下以角速度逆时针匀速转动，所以绳子的速度为：，由几何关系得：物体的速度，所以v大于，当物体向前运动时：变大，将变小，所以物体的速度逐渐变大，物体做加速运动，故选B．【点睛】进行运动的合成与分解时，一定要找准那个是合运动，合运动是物体实际的运动，然后按平行四边形定则分解计算即可．3．D【详解】、属于同轴转动，故他们的角速度相等，由知，且，故ABC错误，D正确。故选D。4．C【解析】物体做匀速圆周运动，合力提供向心力，指向圆心；物体受重力、支持力、静摩擦力，其中重力和支持力二力平衡，静摩擦力提供向心力，不能说成物体受到向心力，A错误；摩擦力的方向指向圆心，与速度方向垂直，B错误；物体靠静摩擦力提供向心力，向心力的大小等于静摩擦力的大小，C正确D错误．5．B【详解】A．由an=ω2 R有，角速度ω=A错误；BD．由有，线速度v=所以时间t内通过的路程即弧长为s=vt=t而曲线运动中路程总是大于位移的大小，故B正确，D错误；C．由得T=2πC错误。故选B。6．B【详解】当秋千荡到最高点时，小孩的速度为零，沿半径方向加速度为零，加速度方向沿圆弧的切线方向，即是图中的b方向，选项B正确．故选B．【点睛】此题考查曲线运动及其相关知识，知道在最高点时，小孩的速度为零，沿半径方向加速度为零，难度不大，属于基础题．7．D【详解】A．三个物体角速度相同，根据可知，物块C的向心加速度最大，故A错误；B．三个物体角速度相同，根据可知，物块A和C的摩擦力相等，故B错误；CD．恰好滑动时角速度最大，此时对物块有将每个物块的质量、半径和摩擦系数带入解得三个物块的临界角速度分别为可知是物块B开始滑动的临界角速度；当圆台转速增加时，物块A、B先滑动，此时C不动，故C错误，D正确。故选D。8．C【解析】在最高点的临界情况是拉力T=0，此时有：mg=m，则最小速度v=，故AB错误；若小球过最低点时的速度v =，此时，解得绳子的拉力大小为T=3mg，选项C正确；在最高点，绳子只能提供竖直向下的拉力，不可能提供与球所受重力方向相反竖直向上的作用力，故D错误．故选C．点睛：解决本题的关键掌握细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动，在最高点有最小速度，此时拉力T=0．9．BD【解析】【详解】设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为T，细线的长度为L．P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，，得角速度，周期，线速度，使小球改到一个更高一些的水平面上作匀速圆周运动时，增大，减小，角速度增大，周期T减小，线速度变大，B正确AC错误；金属块Q保持在桌面上静止，对于金属块和小球研究，竖直方向没有加速度，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力，保持不变，D正确．【点睛】金属块Q保持在桌面上静止，根据平衡条件分析所受桌面的支持力是否变化．以．由向心力知识得出小球P运动的线速度、角速度、周期与细线与竖直方向夹角的关系，再判断其变化．10．BD【详解】做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变，但加速度的方向始终指向圆心，加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动；BD正确，AC错误；故选BD。11．BCD【详解】ABC．根据小球对绳的位置不同，绳可能是一根或两根有作用力，球受重力，故A错误，BC正确；D．只有上面一根绳有拉力时，绳的竖直分力大小等于重力；如果两根绳都有拉力，上面绳的竖直分力大小等于重力和下面绳拉力的竖直分力之和，所以上面一根绳的拉力一定比重力大，故D正确．故选BCD。12．AB【详解】设圆筒半径为R，轻绳与竖直方向夹角为θ，由向心力公式，得整理得所以L越大，θ越大，故AB两项正确，CD两项错误。13．BD【详解】设弹性轻绳与竖直方向的夹角为θ，原长为LAB．小球受到绳子的弹力和重力的合力提供向心力，有解得，则小球a、b的运行周期相同，线速度大小不等，故A错误，B正确；C．由可知，小球a的绳与竖直方向的夹角大，故小球a的向心力大于小球b的向心力，故C错误；D．轻绳的弹力轻绳的伸长量根据胡克定律可知，弹性绳的劲度系数小球a的绳与竖直方向的夹角大，弹性绳1的劲度系数小于弹性绳2的劲度系数，故D正确。故选BD。14．BD【详解】AB．圆形管外侧、内侧都可以对小球提供弹力，故小球通过最高点的最小速度为零，A错误，B正确。CD．小球在水平线ab以下时，合外力必须有指向圆心方向的分力提供向心力，故外侧管壁一定对小球有作用力，C错误，D正确。故选BD。15．            【详解】(1)[1]钢球做匀速圆周运动的周期(2)[2]根据向心力公式得，小钢球所需的向心力(3)[3]小钢球的受力如图所示，则合力16．（1）9.5×103N，方向竖直向下；（2）（3）小些比较安全。【详解】（1）汽车经过桥顶时，由重力和支持力的合力提供向心力，则由牛顿第二定律得代入数据解得由牛顿第三定律，汽车对桥的压力为N′=N=9.5×103N，方向竖直向下。（2）汽车对桥没有压力时，汽车只受重力，重力提供向心力，则有代入数据解得 （3）根据可知，半径一定时，速度越大，则N越小，则越不安全，则汽车速度小些较安全。17．20m/s【分析】根据车对桥顶的压力，结合牛顿第二定律求出拱桥的半径，再根据支持力为零，通过牛顿第二定律求出最小速度．【详解】根据牛顿第二定律得：，且解得：当车对桥顶无压力时，根据牛顿第二定律有：解得：【点睛】解决本题的关键知道汽车在桥顶向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道压力为零时，靠重力提供向心力．18．(1)，；(2)【详解】(1)小球在水平面做匀速圆周运动，小球受到的合力提供向心力为Fn=mgtanθ小球运动的向心加速度为an=gtanθ(2)根据几何关系可知小球做圆周运动的半径为r=lsin2θ小球受到的合力提供向心力，有mgtan2θ=mrω2联立解得