第6章 圆周运动 单元学能测评-【重难点手册】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练习题（人教版2019 浙江专用）

型难点手册高中物理必修第二册)（浙江专用） 第六章 单元学能测评 时间：60分钟满分：100分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题5分， 静止，则下列说法正确的是( 共50分) 1.(2024·浙江诸暨中学期中)如图为运动员在 短道速滑比赛中的精彩瞬间.假定此时他正沿 圆弧形弯道匀速率滑行，则该运动员( ）. A经过最低，点B时，小球处于平衡状态 B.小球从A点释放后瞬间，小球的加速度为0 C.小球上滑的过程中，碗对小球的支持力逐渐 减小 D.小球下滑的过程中，小球所受合力的方向都 A.所受的合力为0，加速度为0 指向圆心 B.所受的合力恒定，加速度不变 4.(2024·浙江金华一中月考)如图，某人骑着自 C.所受的合力变化，加速度方向不变 行车经过圆弧形凹形桥，在最低点时对桥的压 D.所受的合力变化，加速度大小不变 力大小是人和车总重力的k倍.若桥的半径为 2.(2024·浙江北仑中学月考)如图，伦敦眼是英 R,重力加速度为g,则( 国伦敦的标志性建筑，直径约为136米，共有 32个乘坐舱，每个乘坐舱可载客约16名，转动 一圈大概需要30分钟.坐在其中的游客随乘 凹形桥 坐舱的转动可视为匀速圆周运动，下列说法正 确的是( A.k=1 B.k<1 C.自行车在最低点的速度为√gR D.自行车在最低点的速度为√(k一1)gR 5.如图所示，双人花样滑冰表演时，女运动员有 时会被男运动员拉着离开冰面在空中做水平 A.游客受到乘坐舱的作用力等于其重力 面内的匀速圆周运动，通过目测估计，男运动 B.该运动的线速度大小约为0.24m/s 员的手臂和水平冰面的夹角约为45°，g取 C.该运动是一种匀变速曲线运动 10m/s,女运动员及其身上装备的总质量约 D.游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时， 为45kg,据此可估算该女运动员( 游客处于失重状态 3.(2024·浙江绍兴一中月考)如图所示，内壁光 滑的半球形碗中，一小球从与球心O等高的 A点处由静止释放，经过最低点B可继续上 滑.若忽略空气阻力，半球形碗相对桌面始终 A.受到的合外力为0 30 第六章圆周运动么 B.向心力约为450√2N A,小球运动到最高点时，杆对球的作用力一 C.受到的拉力约为450√2N 定向上 B.小球运动到水平位置A时，杆对球的作用 D.向心加速度约为10√2m/s 6.(2024·浙江嵊州中学月考)如图所示，将内壁 力指向O点 光滑、半径为R的圆形细管竖直固定放置，一 C若。=√昏，小球通过最高点时，杆对球的 质量为m的小球（视为质点）在管内做圆周运 作用力为0 动，小球过最高点时的速度为，则下列说法正 D.小球通过最低点时，杆对球的作用力可能 确的是(). 向下 A.小球做的是匀速圆周运动 9.(2024·浙江杭州余杭高级中学期末)如图甲 B.小球通过最高点的最小速度为√R 所示，铁路在弯道处的内、外轨高低是不同的. C.小球恰好到达最高点时，对细管的作用力为0 如图乙所示，已知轨道平面的倾角为8，弯道处 D.若小球在最高点的速度>√g灭，会对细管 的轨道圆弧半径为R,火车以轨道的设计速度 的外侧内壁有作用力 行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压.质量 为m的火车转弯时，下列说法正确的是(). 第6题图 第7题图 7.(2024·河南郑州外国语学校期末)如图所示， 长为1的细线上端固定于悬点O,细绳下面悬 A.轨道的设计速度为v=√gRtan 0 挂一质量为m的小钢球.钢球在水平面内以O B.轨道的设计速度为v=√gRsin 0 为圆心做匀速圆周运动时，细线与O)的夹角为 Q.忽略空气阻力，重力加速度为g,则( C.火车实际速度大于设计速度时，内轨与轮缘 A.细绳拉力为mgc0s0 之间有挤压 D.火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车 B,小钢球受到的向心力为 tan 的作用力等于品。 C小躬球运动的半径为品。 10.(2024·浙江兰溪一中期中)如图所示，有一 D.小钢球运动的速度为√glsin仇an0 可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置 8.(2024·浙江金华一中月 一劲度系数k=68N/m的弹簧，弹簧的一端 考)如图所示，一长为1的轻 固定于轴O上，另一端连接质量m=1.0kg 杆的一端固定在水平转轴 的小物块A,物块与圆盘间的动摩擦因数 上，另一端固定一质量为m 0.20,开始时弹簧未发生形变，长度l。=0.50m, 的小球.使轻杆随转轴在竖直平面内做角速度 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s, 为仙的匀速圆周运动，重力加速度为g.下列 弹簧始终在弹性限度内且物块未脱离圆盘， 说法正确的是( 则(). 31 国雅手细高中物理必修第二册)（浙江专用】 ①保持钩码个数不变，调节水平部分尼 wwwO 龙细线的长度为原来的4倍，此时钢球 做匀速圆周运动的转速n应为原来的 倍 A.圆盘转动的周期为2πs时，物块A开始 ②保持水平部分尼龙细线的长度不变，改 滑动 变钩码的个数，发现此时钢球匀速转动的 B.当圆盘角速度缓慢地增加到6.0rad/s时， 转速n为原来的2倍，此时钩码个数为原 弹簧的伸长量为0.5m 来的 倍 C.在角速度从0缓慢地增加到2rad/s过程 12.(12分)(2024·浙江义乌中学期中)某同学利 中，物块与圆盘间摩擦力为静摩擦力，其静 用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀 摩擦力大小F:与角速度，成正比 速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、 D.当w>2rad/s时，物块与圆盘间摩擦力为 转速n和运动半径r之间的关系”.匀速转动 滑动摩擦力，其滑动摩擦力大小F:与角速 手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短 度成正比 槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀 二、实验题（本题共2小题，共24分） 速圆周运动.使小球做匀速圆周运动的向心 11.(12分)(2024·浙江春晖中学 力由横臂6的挡板对小球的弹力提供.球对 期中)某同学设计了一个探究 挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹 向心力F的大小与角速度w和 簧测力套筒7下降，从而露出标尺8.根据标 半径r之间关系的实验.选一 尺8上露出的红白相间等分标记.可以粗略 根圆珠笔杆，取一根2.5m长 计算出两个球所受向心力的比值.实验过程 的尼龙细线，一端系一个小钢球，另一端穿过 如下： 圆珠笔杆，吊上若干质量相同的钩码，如图所 示.调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶 口（笔尖部）的线长为0.5m.握住圆珠笔杆， 并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在 一个水平面内做匀速圆周运动： (1)为了让小球做匀速圆周运动的向心力大 (1)把两个质量相同的小球分别放在长槽和 小近似等于悬挂钩码的重力，应该保证圆 短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔 珠笔杆的顶口尽量光滑，且笔尖上方的尼 轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与 龙线尽可能水平，此时钩码的质量应该 的关系，将实验数据记录在表 小球质量 格中。 A.远小于 (2)保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带 B.等于 的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径 C.远大于 r左 r(填“>”、“=”或“<”)，保 (2)在满足上述条件的情况下，该同学做了如 证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动 下实验： 半径，探究向心力的大小与运动半径的关 32 第六章国周运动收组 系，将实验数据记录在表格中 14.(13分)(2024·四川成都七中月考)如图所 (3)使两小球的运动半径和转速相同，改变两 示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其 个小球的质量，探究向心力的大小与质量 轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角0= 的关系，将实验数据记录在表格中： 37°.一条长度为L的绳（质量不计），一端固 球的质 运动半 向心力大小F 定在圆锥体的顶点O处，另一端系着一个质 转速之 次数 比” 量/g 径r/cm 红白格数 量为m的小球（可视为质点）.小球以角速度 加右 作 r行 F左 Fa ω绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动，重力 1 2 12 12 10 10 8 2 加速度为g.sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： 2 12 12 20 0 (1)当角速度为某一定值时，小球与圆锥面的 3 12 24 10 10 2 相互作用力恰好为0，求此状态的角速度 (4)根据表中数据，向心力F的大小与小球质 大小 量m、转速n和运动半径r之间的关系是 (2)当角速度。=√覺时，绳对小球的拉力 A.Focmnr B.Focmnr 大小 C.Focm'n'r D.Focmnr 三、计算题（本题共2小题，共26分） ③)当角速度。一√臣时，绳对小球的拉力 13.(13分)图甲为2022年北京冬奥会国家雪车 大小 雪橇中心“游龙”总览图.图乙是螺旋弯道，转 弯半径为下.为了让运动员乘坐雪车能高速且 安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾 斜，弯道落差可忽略.某运动员和雪车总质量 为，可视为质点.某次运动员和雪车以速度 v通过弯道，已知重力加速度为g,忽略冰面 与雪车之间的摩擦，不计空气阻力，建立如图 丙所示的模型.求： (1)此时刻钢架雪车平面与水平面夹角0的 正切值， (2)在弯道处赛道对雪车的支持力F的大小. 丙 33重难点手册高中物理必修第二册)（浙江专用） lsin0,竖直方向根据平衡条件有Fcos0+Nsin0= 时，由牛顿第二定律可知下一ms一m发，解得R mg,联立可得F=lsin20·m2十ngcos 0,结合所得 函数关系可得msin0号kg·m,mg0os9=4N,联 mg十m发，在最低点时对桥的压力大小R=下=m 立解得0=37°，1=2m,m=0.5kg 发，所以k-瓜>1，AB错误：最低点时.由牛额 mg (4)根据题图乙可知，当小球的角速度满足w= 第二定律可知下一g=m卡，解得= 下一R 孕(d/s2,小球检好要离开锥面，此时角速度为w 音a⅓ =√(k-1)gK,C错误，D正确. 5.C【解析】女运动员在水平面内做匀速圆周运动，对女 运动员受力分析如图所示，竖直方向根据平衡条件可 第六章单元学能测评 得Fsin45°=g,解得拉力F=√2mg=√2<45×10N 1.D【解析】由题意可知，运动员做匀速圆周运动，由匀 4502N,水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心 速圆周知识点可知，其所受合力提供做匀速圆周运动 力，有FA=Fos45°=Fsin45°=mg=a4,解得F向= 的向心力，即合力时刻指向圆心，但合力大小不变：由 mg=45X10N=450N,am=g=10m/s,故选C 牛顿第二定律可知，合力大小不变，方向时刻改变，所 以加速度大小不变，方向时刻指向圆心，故选D 2.B【解析】游客随着摩天轮做匀速圆周运动，加速度不 为0，则游客受到乘坐舱的作用力大小不等于游客的重 力，乘坐舱的作用力和重力的合力提供向心力，故A错 6.D【解析】小球从最低点向最高点运动的过程中，重力 误：游客做匀速圆周运动的线速度约为口=心= 势能减小，根据机械能守恒，动能减小，速度减小，故A 3.14X136m/s≈0.24m/s,故B正确：游客随摩天轮 错误：由于细管内能支撑小球，所以小球能通过最高点 30×60 的最小速度为0，故B错误：小球恰好到达最高点时， 做匀速圆周运动，做的是一种非匀变速运动，故C错 细管对小球的作用力F=g,根据牛顿第三定律，小球 误：游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时，加速度 对细管的作用力为mg,故C错误：根据牛顿第二定律， 向上，则游客处于超重状态，故D错误。 3.C【解析】经过最低点B时，小球有向上的向心加速 当只有重力提供向心力时有m吸=m发，解得 度，加速度不为0，处于非平衡状态，故A错误：小球从 √R,若小球在最高点的速度>√gR,会对细管的 A点释放后瞬间，小球受到的合力等于重力，小球的加 外侧内壁有作用力，故D正确， 速度不为0，故B错误：设碗对小球的支持力与竖直方 cos0小钢球受 7.D【解析】由题图可知细绳拉力为T=mg 向的夹角为0，小球上滑的过程中，根据牛顿第二定律 向心力为F=mgtan,故AB错误：根据几何关系可 可得F一ngcos9=m京小球上滑的过程中，6逐渐 知小钢球运动的半径为r=lsin0,根据向心力公式有 减小，小球速度逐渐减小，碗对小球的支持力逐渐减 小，故C正确：小球下滑的过程中，根据机械能守恒，小 F4=mgan0=n号，可得。=sin 0n0,故C错 球速度逐渐增大，则小球有切向加速度，小球所受合力 误，D正确。 的方向不指向圆心，故D错误 8.C【解析】根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球 4.D【解析】自行车经过半径为R的凹形桥的最低点 运动到最高点时，若杆对球的作用力为0，则有mg一 16 练习册参考答采与解析次 mw1,解得u=√各，可知若小球运动的角速度u> 故B正确：在角速度从0缓慢地增加到2rad/s的过 程中，物块与圆盘间的摩擦力为静摩擦力，F,= √气，杆对球的作用力向下，若小球运动的角速度< g w26,可得F,cw,F随着角速度平方的增加而增 大，故C错误：当m>2rad/s时，物块与圆盘间摩擦力 √冬，杆对球的作用力向上，故A错误C正确：根据 为滑动摩擦力，是定值，f一mg一2N,故D错误 题意可知，小球做匀速圆周运动，则小球运动到水平位 11.(1)C.(2)①D0.5.②4. 置A时，合力指向圆心，对小球受力分析可知，小球受 【解析】(1)小球做匀速圆周运动的向心力大小近似等 重力和杆的作用力，由平行四边形法则可知，杆对球的 于悬挂钩码的重力，细线的拉力与小球的重力的合力 作用力不可能指向O点，故B错误：根据题意可知，小 等于向心力，此时钩码的质量应远大于小球的质量， 球做匀速圆周运动，小球通过最低点时，合力竖直向 尼龙细线容易处于水平，也便于小球的角速度增大， 上，则杆对球的作用力一定向上，故D错误 故AB错误，C正确.(2)①由题意可知Mg=wr, 9.A【解析】火车以某-一速度通过某弯道时，内、外轨 道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力 。√原线的长度变为原来的4倍，即小球做圆 提供向心力，受力分析如图所示，可得F合=mgtan0 周运动的半径r变成原来的4倍，其他条件不变，仙变 (0为轨道平面与水平面的夹角)，合力等于向心力，故 成原来的0.5倍，由w=2xf,解得频率∫变成原来的 mgan0=m发·解得u=√Ran0,故A正确，B错 0.5倍，转速变为原来的0.5倍.②由u=2πf,可知频 率变成原来的2倍，角速度，变成原来的2倍，小球 误：当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重 的质量和小球做圆周运动的半径都不变，由F= 力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有 r,可知向心力变成原来的4倍，由平衡条件可得， 离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨外轨相互挤压， 钩码的个数变成原来的4倍。 故C错误：根据几何关系可知当火车实际速度为设计 12.(1D转速.(2)=，(4)B 速度时，铁轨对火车的作用力等于)火车实际速度 【解析】(1)根据题意知控制小球的质量和运动半径相 大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于。，故 同，探究向心力的大小与转速的关系.(2)需保持两个 小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相 D错误 连的左，右两轮半径r=r,保证两轮转速相同，增 大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动 半径的美系(@)根据表中数据，第1次：受一号-1， 告-8-1器-导是=号-（停广结论 10.B【解析】设圆盘的角速度为时，物块A将开始滑 1:质量相等，运动半径相等，向心力的大小与转速的平 动，此时物块的最大静摩擦力提供向心力，则有四g一 mul。,解得m=√=2ad/s,可得对应的周期为 方成正比即.第2次费-吕-1，停-器-名。 r10 T=2红=Ts,放A错误：设弹簧的伸长量为△，物块 =1,是-令-品结论2：转速相等，质量相等。 向心力的大小与运动半径成正比，即F∝r第3次： 受到的摩擦力和弹簧的弹力的合力提供向心力，则有 ng+△x=w(l十△x),代人数据解得△x=0.5m, 17 重雅⑤手册高中物理必修第二册)（浙江专用】 论3：转速相等，运动半径相等，向心力的大小与质量 第七章 万有引力与宇宙航行 成正比，即F∝m.综上所述，向心力F的大小与小球 质量m、转速n和运动半径r之问的关系是Foc 第1节行星的运动 r,故选B 1,D【解析】地心说认为地球处于字宙的中心静止不动， 13.(1)雪车受力分析如图所示，根据题意可知，重力和支 太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动，A正确：日心 持力的合力提供向心力，即mgan0=m艺，解得 说认为太阳是宇宙的中心且静止不动，地球和其他行 星都绕太阳运动，B正确：在天文学史上，虽然日心说 tan0- 最终战胜了地心说，但地心说更符合人们的直接经验， C正确：托勒密提出的是地心说，哥白尼提出的是日心 说，D项不正确， 2.B【解析】第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开 普勒通过对数据研究总结出了开普勒行星运动定律， (2)赛道对雪车的支持力的大小为F=m COS D 故A错误：根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的 m0十F 轨道是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故B正确： 由开普物第二定律可知，太阳、行星连线相同时间内扫 14.(1)当小球与圆锥面的相互作用力恰好为0时，绳对 过的面积相等，行星绕太阳在椭圆轨道上运动时，线速 小球的拉力和小球的重力的合力提供向心力，设此时 度大小在变化，越靠近太阳，线速度越大，反之，则越 小球的角速度为，根据力的合成以及牛顿第二定律 小，故C错误：所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转 有mgtan0=e6Lsin0,解得=/ 5g ,此时的线速 周期的二次方的比值都相等，枚D错误， 9gl. 3.A【解析】天王星和地球绕太阳做圆周运动，根据开普 度为w=Lsin0=√20· R (2)当一√受<m时，小球所受圆锥体的弹力八≠ 勒第三定律有号=，解得R=√停下√R,放 选A 0,对小球受力分析如图1所示，在竖直方向上根据平 4.D【解析】根据开普勒第二定律，地球在近日点运动速 衡条件有Fcos0+Fxsin0=mg,在水平方向上根据 度最大，故地球公转线速度最大的节气是冬至，故 牛顿第二定律有Fsin0一Fycos0=no Lsin0,解得 选D. 下=mg 5.D【解析】对空间站和近地卫星由开普勒第三定律可 (3)当w= >时，小球将离开圆锥体表面，设 L 知二一凳，由题闲可知宁-云，近地卫星的运行速度 此时轻绳与竖直方向的夹角为a,对小球受力分析如 图2所示，有Fcos a=mg,Fsin a=mo Lsin a,解得 大小为一袋：联立解得=红√辰 a F=2mg. 6.C 【解析】由开普物第三定律有异一膏“夸父一号 与°星池一号A星“在绕地球运行中周期之比为票 五，故选C V 图2 7.BD【解析】根据开普勒第二定律知，太阳和行星的连 18