人教版（2019）必修第二册《第6章 圆周运动》2024年单元测试卷（30）（含解析）

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人教版（2019）必修第二册《第6章圆周运动》 2024年单元测试卷（30）第I卷（选择题）一、单选题：本大题共10小题，共40分。1.以下物理量中，属于标量的是(    )A. 线速度 B. 位移 C. 角速度 D. 向心加速度2.关于平抛运动和匀速圆周运动的相同点和不同点，下列判断正确的是(    )A. 都是匀变速运动 B. 都不是匀变速运动C. 合力都是恒力 D. 某段时间内位移大小一定小于路程3.下列说法正确的是(    )A. 物体做圆周运动，它所受的合力方向一定指向圆心B. 物体做匀速圆周运动所需的向心力大小必定与线速度的平方成正比C. 物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动D. 物体做匀速圆周运动的速度方向在时刻改变，故匀速圆周运动是变速运动4.如图所示，质量相等的A、B两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，A、B到转轴的距离rA>rB，两物块始终相对圆盘静止，则两物块(    )A. 线速度相同B. 向心加速度C. 角速度相同D. 向心力相同5.如图所示为一种新型压路机，最前面的大滚筒甲的半径是车身乙轮半径的1.5倍，图中M、N分别为甲、乙轮边缘上的两点。若车行进时轮与路面没有滑动，则(    )A. M点的线速度比N点的线速度大B. N点的向心加速度是M点的向心加速度的1.5倍C. 甲、乙两轮转动的周期相等D. 甲轮的角速度比乙轮的角速度大6.如图所示为火车在转弯处的截面示意图，轨道的外轨高于内轨。某转弯处规定行驶的速度为v，当火车通过此弯道时，下列判断正确的是(    )A. 若速度大于v，则火车轮缘挤压内轨B. 若速度大于v，则火车轮缘挤压外轨C. 若速度小于v，则火车轮缘挤压外轨D. 若速度等于v，则火车对轨道的压力小于重力7.转篮球是现在中学生很喜欢的一项运动娱乐项目，其中包含了许多物理知识。如图所示，假设某转球高手能让篮球在他的手指上(手指刚好在篮球的正下方)匀速转动，下列有关描述正确的是(    )A. 篮球上各点做圆周运动的圆心均在球心处B. 篮球上离转动轴距离相等的各点速度相同C. 篮球上各点做圆周运动的角速度不相等D. 篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越小8.如图所示为闹钟内部的传动装置，其中A、B、C三点为齿轮1、2、3边缘上的三点，其中齿轮的半径关系为R3=3R1=3R，R2=2R1=2R，齿轮1为主动轮，且沿顺时针方向以恒定的角速度转动。则下列说法正确的是(    )A. 齿轮2沿逆时针方向转动、齿轮3沿顺时针方向转动B. B、C两点的角速度之比为3：2C. A、C两点的向心加速度之比为1：3D. A、B两点的转动周期之比为2：19.如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是(    )A. 汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于超重状态B. 铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，是为了利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯C. 杂技演员表演“水流星”，当它通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用D. 脱水筒的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出10.如图所示，摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，上面挂在轮边缘的是供乘客搭乘的座舱；乘客坐在座舱中慢慢地往上转，可以从高处俯瞰四周景色。摩天轮一般出现在游乐园里，是同学们喜爱的几种游乐场机动游戏之一。假设摩天轮悬挂的座舱及舱内乘客在竖直平面内做匀速圆周运动(乘客总是保持头上脚下的姿态)，则下列说法正确的是(    )A. 乘客所受的合外力始终不变B. 乘客所需的向心力始终不变C. 乘客在最低点与最高点时对水平座椅的压力之差与摩天轮转动速度无关D. 乘客在最低点与最高点时对水平座椅的压力之和与摩天轮转动速度无关第II卷（非选择题）二、实验题：本大题共2小题，共18分。11.用如图所示的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2、3匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂6的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。(1)本实验采用的科学研究方法是______(填字母代号)；A.控制变量法B.累积法C.微元法(2)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究______(填字母代号)；A.向心力的大小与质量的关系B.向心力的大小与半径的关系C.向心力的大小与角速度的关系(3)某次实验中把两个大小相同的钢球和铝球(钢球质量更大)分别放在长槽和短槽如图中所在位置，皮带所在左、右塔轮的半径相等，在逐渐加速转动手柄过程中，观察左、右标尺露出红白等分标记长度，发现露出的长度之比会______(选填“变大”、“不变”、“变小”或“无法确定”)。12.在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上．将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使悬点正好位于圆心的正上方。现用手拉起钢球并给它一个初速度，使它沿纸上的某个圆做匀速圆周运动(钢球恰不触及纸面)。(1)在该实验中，可以用秒表测量钢球运动n圈所用的时间t，则小球做圆周运动的周期为______；通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径r，再用天平测出钢球的质量m.即可利用公式计算出所需的向心力Fn=______(用所测物理量符号表示)；(2)求小球受到的合力：结合上一问的测量，再测出悬点与小球间的竖直高度h，查表得出当地重力加速度为g，则可计算出小球所受的合力F=______(用所测物理量符号表示)。(3)若Fn与F在误差范围相等，便粗略验证了向心力表达式正确性。三、计算题：本大题共2小题，共20分。13.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合．转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°，重力加速度为g.求转台转动的角速度．14.如图所示的圆锥摆，绳长为l，绳子一端固定，另一端系一质量为m的质点，在水平面内绕O点作匀速圆周运动，绳子与铅直线的夹角为θ.在质点旋转的过程中，试求：(1)质点做匀速圆周运动的向心力大小；(2)质点做匀速圆周运动的周期．答案和解析1.【答案】C 【解析】解：A、B、D、线速度、位移和向心加速度都是既有大小又有方向、相加时遵循平行四边形定则的物理量，都是矢量，故ABD错误．C、角速度只有大小，没有方向，是标量，故C正确．故选：C．只有大小，没有方向的物理量是标量，如路程、角速度、质量等都是标量．既有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则的物理量是矢量，如线速度、速度、加速度、位移、动量等都是矢量；本题要知道标量与矢量的不同，抓住标量没有方向，而矢量有方向，能正确区分矢量与标量．2.【答案】D 【解析】解：ABC、平抛运动只受重力作用，加速度为重力加速度，恒定不变，匀速圆周运动的合力提供向心力，产生向心加速度，时刻指向圆心，所以平抛运动是匀变速运动，匀速圆周运动是非匀变速运动，故ABC错误；D、由于二者都做曲线运动，所以某段时间内位移大小一定小于路程，故D正确；故选：D。平抛运动只受重力作用，恒定不变，匀速圆周运动的合力提供向心力，所以加速度时刻指向圆心，曲线运动的物体某段时间内位移大小一定小于路程。本题考查平抛运动与匀速圆周运动的规律，解题关键掌握基本概念的掌握，注意匀变速运动的理解。3.【答案】D 【解析】解：A.物体做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力提供向心力，合外力不一定指向圆心位置；做匀速圆周运动时，合外力全部提供向心力，合外力的方向时刻指向圆心位置，合外一定为变力，故A错误；B.根据向心力表达式Fn=mv2r可知，在保持轨道半径不变时，物体做匀速圆周运动所需要的向心力大小才会与线速度的平方成正比，故B错误；C.当物体受到垂直于初速度方向的恒力作用时，将做类平抛运动，而不做匀速圆周运动，故C错误；D.物体做匀速圆周运动的速度大小不变，而速度方向沿圆周的切线方向在时刻改变，故匀速圆周运动是变速运动，故D正确。故选：D。物体做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力提供向心力，合外力不一定指向圆心位置；做匀速圆周运动时，合外力全部提供向心力，合外力的方向时刻指向圆心位置，合外一定为变力；根据向心力公式分析向心力与线速度的关系；由匀速圆周运动的线速度变化特点分析匀速圆周运动是否为变速运动。本题考查对圆周运动概念的理解及圆周运动向心力来源的分析，注意区分匀速圆周运动的向心力来源与变速圆周运动向心力来源，掌握向心力公式即可轻松解决本题。4.【答案】C 【解析】解：AC、物体A、B是共轴转动，角速度相等，根据公式v=rω，由于转动半径不同，故线速度不等，故A错误，C正确；B、由a=ω2r可知，两物块角速度相等，但半径不相等，故向心加速度不相等，故B错误；D、由F=mω2r可知，因质量和角速度相等，但半径不相等，则向心力不相同，故D错误。故选：C。A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上，随转台做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，角速度相等，根据线速度和角速度的关系确定线速度大小，根据向心加速度公式确定向心加速度大小，根据向心力公式确定向心大小。本题关键要知道共轴转动的物体角速度相等，然后再应用线速度、向心加速度、向心力公式列式即可正确解题。5.【答案】B 【解析】解：A.因为车行进时轮与路面没有滑动，所以M点的线速度与N点的线速度大小相等，故A错误；B.根据a=v2r可知N、MI两点向心加速度之比为aNaM=r甲r乙=1.5，故B正确；C.根据T=2πrv可知甲、乙两轮转动的周期之比为T甲T乙=r甲r乙=1.5，故C错误；D.根据ω=2πT可知甲、乙两轮的角速度之比为ω甲ω乙=T乙T甲=23，即ω甲