检测卷2 圆周运动(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练测（人教版2019）

检测卷二　圆周运动 （满分：100分,时间：75分钟） 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1.大型游乐场中有一种叫“摩天轮”的娱乐设施，如图所示，坐在其中的游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，以下说法正确的是（　　） A.游客处于一种平衡状态 B.游客做的是一种变加速曲线运动 C.游客做的是一种匀变速运动 D.游客的速度和加速度都不变 解析　游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是平衡状态，故A错误；游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，加速度方向指向圆心，方向时刻改变，游客做的是一种变加速曲线运动，故B正确，C错误；游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，速度和加速度的大小不变，但方向时刻改变，故游客的速度和加速度都是不断变化的，故D错误。 答案　B 2.“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的(　　) A.半径相等 B.线速度大小相等 C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等 解析　 A.如图所示，P、Q两点在水平方向做圆周运动，半径垂直于转轴，根据几何知识rQ＞rP，故A错误；D.篮球上的P、Q绕轴做同轴转动，因此P、Q两点做圆周运动的角速度相等，故D正确；B.根据线速度与角速度的关系v＝rω，因此vQ＞vP，故B错误；C.根据向心加速度公式a＝rω2，因此aQ＞aP，故C错误。故选D。 答案　D 3.如图所示，在室内自行车比赛中，运动员以速度v在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动。已知运动员的质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g。下列说法正确的是 （　　） A.将运动员和自行车看作一个整体，整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用 B.如果运动员减速将做离心运动 C.运动员运动的角速度为vR D.运动员做匀速圆周运动所需向心力大小为m 解析　向心力是效果力，可以由单个力充当，也可以由其他力的合力提供，或者由某个力的分力提供，不是性质力，因此，将运动员和自行车看作一个整体后，整体就受重力、支持力和摩擦力，故A错误；如果运动员减速，需要的向心力减小，此时向心力“供”大于“需”，运动员将会做近心运动，故B错误；根据线速度和角速度的关系v＝ωR得，角速度ω＝，故C错误；运动员做线速度大小为v，半径为R的匀速圆周运动，故运动员受到的合力提供向心力，即m，D正确。 答案　D 4.棉花糖机制作棉花糖时，机器会将高温的糖浆快速旋转，使糖浆形成一种旋转状态。同时利用离心现象通过旋转筒周围的小孔将糖浆快速拉扯成线状，再利用竹签收集线状糖浆丝制成柔软的棉花糖。若从旋转筒小孔出来的线状糖浆丝与机内糖丝相连，仍以相同速率做离心运动，则下列说法正确的是(　　) A.高温的糖浆在旋转筒中旋转时，其液面为水平 B.高温的糖浆在旋转筒中旋转时，各处糖浆的角速度相同 C.高温的糖浆在旋转筒中旋转时，各处糖浆的向心加速度大小相等 D.从旋转筒小孔出来的线状糖浆丝的加速度增大 解析　高温的糖浆在旋转筒中旋转时，由于离心现象，其液面为凹曲面状，A错误；高温的糖浆在旋转筒中旋转时，各处糖浆的角速度相同，根据圆周运动公式F＝mω2r＝ma可知，糖浆的向心加速度a＝ω2r，因为各处糖浆做圆周运动的半径不一定相等，则各处糖浆的向心加速度大小不一定相等，B正确，C错误；从旋转筒小孔出来的线状糖浆丝的速度v大小不变，做离心运动，轨迹半径r增大，根据向心力公式和牛顿第二运动定律有m＝ma，则糖浆丝加速度大小为a＝，r增大，a减小，D错误。 答案　B 5.长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一座螺旋引桥，供行人上下桥，假设一行人沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该行人的运动，下列说法正确的是 （　　） A.行人运动的线速度越来越大 B.行人运动的向心加速度越来越大 C.行人运动的角速度越来越小 D.行人所需要的向心力越来越小 解析　其走过的弧长s与运动时间t成正比，根据v＝可知，线速度大小不变，故A项错误；根据an＝可知v不变，r减小时，an增大，故B项正确；根据ω＝可知，v不变，r减小时，ω增大，故C项错误；由B选项可知an增大，根据Fn＝man，行人质量不变，需要的向心力Fn增大，故D项错误。 答案　B 6.在水平传送带上被传送的小物体（质量为m，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。当小物体可被水平抛出时，A轮每秒转过的圈数最少是（　　） A. B. C. D. 解析　小物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律，有mg＝m，根据线速度定义公式，有v＝2πrn，联立解得n＝，故A项正确。 答案　A 7.如图所示为某港口大型起重装置，缆车下吊一重物正匀速运动，所吊重物的质量为m，吊重物的缆绳长为L。当缆车突然停止时，缆绳所承受的拉力增大为原来的2倍，不计缆绳的重量，重力加速度为g，则缆车匀速运动时的速度为（　　） A. B. C. D. 解析　由题意知，缆车突然停车的瞬间，重物开始做圆周运动，其所受合力提供向心力，即F－mg＝m，其中F＝2mg，解得v＝，故B项正确。 答案　B 8.一次实验课上，物理老师介绍了安装在实验室墙壁上的排气扇（如图所示）的一些情况：三片形状完全相同、对称布置的扇叶，相邻两片扇叶之间互成120°角，它们的转轴在对称中心。之后老师让同学们仔细观察扇叶在通电后的转动情况，小华观察后发现：扇叶在通电后便由慢到快地转动起来，大约两分钟后她发现扇叶突然好像不动了。为了证实这一发现，她立即用每秒闪光30次的频闪照相机对着扇叶拍照300次，结果拍出的照片都完全相同，老师给她们解释了这个现象。那么这些扇叶的转速可能是（　　） A.3 000 r/min B.2 400 r/min C.1 500 r/min D.1 000 r/min 解析　因为电扇有三片扇叶，相互夹角为120°，现在拍出的照片都完全相同，即观察者感觉叶片不动，说明在闪光时间里，电扇转过的角度为n·120°，其中n为非负整数；由光源每秒闪光30次，知电扇每秒转过的角度为n·3 600°，转速为10n r/s。所以，n＝1，转速为600 r/min；n＝2，转速为1 200 r/min；n＝3，转速为1 800 r/min；n＝4，转速为2 400 r/min；n＝5，转速为3 000 r/min。故A、B正确，C、D错误。 答案　AB 9.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，管道内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法中正确的是 （　　） A.小球通过最高点时的最小速度为 B.小球通过最高点时的最小速度等于0 C.小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D.小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 解析　小球沿管道上升恰好通过最高点的临界速度可以为零，故A项错误，B项正确；小球在水平线ab以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力FN与球重力在背离圆心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即FN－Fmg＝m，因此，外侧管壁一定对球有作用力，而内侧管壁无作用力，故C项正确；小球在水平线ab以上的管道中运动时，小球受外侧管壁还是内侧管壁的作用力与小球速度大小有关，故D项错误。 答案　BC 10.水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一个小球以初速度v0沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球落在直轨道上的d点，则 （　　） A.小球到达c点的速度为 B.小球在c点将向下做自由落体运动 C.小球在直轨道上的落点d与b点距离为2R D.小球从c点落到d点所需时间为2 解析　小球在c点时由牛顿第二定律得：mg＝，vc＝，A项正确；小球在c点具有速度，它将做平抛运动，并非做自由落体运动，B项错误；小球由c点平抛，在平抛运动过程中由运动学公式得x＝vct，2R＝gt2，解得t＝2，D项正确；x＝2R，C项正确。 答案　ACD 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(8分)某小组在“验证向心力的表达式”实验中，设计了图甲所示的实验装置。图乙为该装置的结构示意图，其顶端为力的传感器，横杆可绕支点自由转动，支点处的刻度值为0。横杆右侧的挡光条经过光电门时，光电门可记录挡光时间。 (1)下列做法能更有效地提高实验精度的是________。 A.小物块的材质密度应适当大些 B.挡光条的宽度应适当小些 C.转动横杆的滑槽应当尽可能光滑 D.应调节挡光条与小物块的左端刻度相互对称 (2)若已知小物块质量为m，挡光条宽度为D，其所在的刻度值为L，光电门记录时间为Δt，力传感器显示的示数为F。试利用上述物理量写出探究小组需要验证的表达式为F＝________。 解析　(1)小物块的材质密度应适当大些，小物块到支点的距离才比较接近小物块重心到支点的距离，故A项正确；挡光条的宽度应适当小些，经过光电门的速度才比较接近其瞬时速度，故B项正确；转动横杆的滑槽应当尽可能光滑，才能够保证绳的拉力近似等于小物块的向心力，故C项正确；应使挡光条与小物块的重心所在位置刻度对称，否则用挡光条测得的速度并不是物块的实际速度，故D项错误。 (2)经过光电门的速度为v＝，根据向心力表达式F＝m知F＝。 答案　(1)ABC　(2) 12.（9分）如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。 （1）两槽转动的角速度ωA　　　　（选填“＞”“＝”或“＜”）ωB。 （2）现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2∶1，则钢球①、②的线速度之比为　　　　，受到的向心力之比为　　　　。 解析　（1）因a、b两轮转动的角速度相同，而两槽的角速度与两轮角速度相同，则两槽转动的角速度相等，即ωA＝ωB。 （2）钢球①、②的角速度相同，半径之比为2∶1，则根据v＝ωr可知，线速度之比为2∶1；根据Fn＝mω2r可知，①、②两钢球受到的向心力之比为2∶1。 答案　（1）＝　（2）2∶1　2∶1 13.（11分）如图所示，用薄纸做成的圆筒，直径为D，水平放置，绕圆筒轴线OO'以角速度ω0逆时针匀速运动。一个玩具手枪发出的子弹，沿水平方向匀速飞来（不计子弹重力影响），沿圆筒的直径方向击穿圆筒后飞出（设薄纸对子弹的运动速度无影响且认为纸筒没有发生形变），结果在圆筒上只留下子弹的一个洞痕，求子弹的速度。 解析　由于子弹在圆筒上只留下了一个洞痕，考虑匀速圆周运动的周期性，故有π＋2nπ＝ω0t（n＝0，1，2，3，…）， 解得t＝（n＝0，1，2，3，…）， 所以v＝＝（n＝0，1，2，3，…）。 答案　（n＝0，1，2，3，…） 14.（13分）如图甲所示，在科技馆中，“小球旅行记”吸引了很多小朋友观看。“小球旅行记”可简化为如图乙所示。处在P点的质量为m的小球，由静止沿半径为R的光滑圆弧轨道下滑到最低点Q时，对轨道的压力为2mg，小球从Q点水平飞出后垂直撞击到倾角为30°的斜面上的S点。不计摩擦和空气阻力，已知重力加速度大小为g，求： （1）小球从Q点飞出时的速度大小； （2）Q点到S点的水平距离。 解析　（1）小球滑到Q点时，设小球在Q点的速度大小为v0，根据牛顿第二定律，有FN－mg＝m， 根据牛顿第三定律，有FN＝FN'＝2mg， 解得v0＝。 （2）小球垂直撞击到倾角为30°的斜面上的S点。 由平抛运动规律，有tan 30°＝， 又由v⊥＝gt，x＝v0t， 联立解得Q点到S点的水平距离x＝R。 答案　（1）　（2）R 15.（13分）为提高一级方程式赛车的性能，在设计形状时要求赛车上下方空气存在一个压力差——气动压力，从而增大赛车对路面的正压力。如图所示，一辆总质量m＝500 kg的赛车以v＝216 km/h的恒定速率经过一个半径r＝180 m的水平弯道，转弯时赛车不发生侧滑，侧向附着系数（即侧向摩擦力与正压力的比值）η＝0.8，求： （1）赛车过弯道时加速度的大小； （2）赛车受到的侧向摩擦力的大小； （3）赛车受到的气动压力的大小。 解析　（1）v＝216 km/h＝60 m/s， 根据向心加速度公式， an＝＝ m/s2＝20 m/s2。 （2）因为摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律， Ff＝m＝500× N＝1×104 N。 （3）因为摩擦力Ff＝ηFN＝η（mg＋F）， 所以气动压力： F＝－mg＝－500×10 N＝7.5×103 N。 答案　（1）20 m/s2　（2）1×104 N　（3）7.5×103 N 学科网（北京）股份有限公司 $$