2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)同步訓(xùn)練（含答案）

試卷第=page1010頁，共10頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁2021—2022學(xué)年高中物理人教版（2019）必修第二冊(cè)6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)同步訓(xùn)練一、單選題1．廣州市內(nèi)環(huán)路上出口處常有限速標(biāo)志。某出口路面是一段水平圓弧軌道，雨天車輪與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，汽車通過出口的最大速度為36km/h。晴天車輪與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6，則晴天汽車通過出口的最大速度約為（）A．44km/h B．54km/h C．24km/h D．30km/h2．如圖所示是游樂場里的過山車，若過山車經(jīng)過A、B兩點(diǎn)的速率相同，則過山車（）A．在A點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)B．在B點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)C．A點(diǎn)的向心加速度小于B點(diǎn)的向心加速度D．在B點(diǎn)時(shí)乘客對(duì)座椅的壓力可能為零3．某同學(xué)經(jīng)過長時(shí)間的觀察后發(fā)現(xiàn)，路面出現(xiàn)水坑的地方，如果不及時(shí)修補(bǔ)，水坑很快會(huì)變大，善于思考的他結(jié)合學(xué)過的物理知識(shí)，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象提出了多種解釋，則下列說法中不合理的解釋是（）A．車輛上下顛簸過程中，某些時(shí)刻處于超重狀態(tài)B．把坑看作凹陷的弧形，車對(duì)坑底的壓力比平路大C．車輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大D．坑洼路面與輪胎間的動(dòng)摩擦因數(shù)比平直路面大4．如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的、質(zhì)量為m的小球，在半徑為R的豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。下列有關(guān)說法中正確的是（）A．小球在圓心上方管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)外壁一定有作用力B．小球能夠到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為C．小球達(dá)到最高點(diǎn)的速度是時(shí)，球受到的合外力為零D．若小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為2，則此時(shí)小球?qū)艿劳獗诘淖饔昧Υ笮?mg5．如圖所示，一傾斜的圓筒繞固定軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，圓筒的半徑。筒壁內(nèi)有一小物體與圓筒始終保持相對(duì)靜止，小物體與圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水平面間的夾角為，重力加速度取，則的最小值是（）A．1rad/s B．rad/s C． D．6．一長為l的輕桿一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球，輕桿隨轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球在最高點(diǎn)A時(shí)，桿對(duì)小球的作用力恰好為零，重力加速度為g，則小球經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)，桿對(duì)小球的作用力為（）A．0 B．2mg C．3mg D．6mg7．如圖所示，山崖邊的公路常被稱為最險(xiǎn)公路，一輛汽車欲安全通過此彎道公路（公路水平），下列說法不正確的是（）

A．若汽車以恒定的角速度轉(zhuǎn)彎，選擇內(nèi)圈較為安全B．若汽車以恒定的線速度大小轉(zhuǎn)彎，選擇外圈較為安全C．汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力、支持力和摩擦力作用D．汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用8．如圖所示為賽車場的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質(zhì)量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達(dá)A′B′線，有如圖所示的①②③三條路線，其中路線③是以O(shè)′為圓心的半圓，OO′＝r。賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力均為Fmax．選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道（所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大），則以下說法中不正確的是（）

A．賽車經(jīng)過路線②③時(shí)的位移相等B．選擇路線②，賽車的速率最小C．選擇路線③，賽車所用時(shí)間最短D．①②③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等二、多選題9．如圖所示為運(yùn)動(dòng)員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景，轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧，運(yùn)動(dòng)員始終與自行車在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，只有當(dāng)?shù)孛鎸?duì)車的作用力通過車（包括人）的重心時(shí)，車才不會(huì)傾倒。設(shè)自行車和人的總質(zhì)量為M，輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．轉(zhuǎn)彎時(shí)車不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為B．轉(zhuǎn)彎時(shí)車受到地面的靜摩擦力方向一定垂直于速度方向指向軌跡內(nèi)側(cè)C．轉(zhuǎn)彎時(shí)車受到地面的靜摩擦力大小定為μMgD．轉(zhuǎn)彎速度越大，車所在平面與地面的夾角越小10．如圖甲所示，半徑為R的半圓形軌道BC處于豎直平面內(nèi)，并與水平軌道AB相切于B點(diǎn)。一個(gè)質(zhì)量m的小物塊從A點(diǎn)以初速度向左運(yùn)動(dòng)，沖上豎直半圓形軌道，恰好能通過C點(diǎn)后沿水平方向飛出，最后落在水平地面。不計(jì)一切摩擦阻力，重力加速度g。下列說法正確的是（）A．物塊在B處于失重狀態(tài)B．物塊在C處于失重狀態(tài)C．物塊在C處的速度大小為D．物塊落地處與C點(diǎn)之間的距離為2R11．一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）

A．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿所受到的彈力可以等于零B．小球過最高點(diǎn)的最小速度是C．若小球過最高點(diǎn)的速度時(shí)，桿對(duì)球的作用力豎直向下D．若小球過最高點(diǎn)的速度時(shí)，速度v越小，桿對(duì)球的作用力越大12．重慶歡樂谷摩天輪——“重慶之眼”約40層樓的高度，成為全球第六、西南最高的觀光摩天輪。某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在摩天輪座艙內(nèi)放置一靈敏電子秤，水平的秤盤上靜置一砝碼，砝碼、電子秤隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，秤盤一直保持水平，摩天輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T。座艙經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)（設(shè)為0時(shí)刻），電了秤的示數(shù)為，經(jīng)過，電子秤的示數(shù)為，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A．“重慶之眼”摩天輪的半徑為B．“重慶之眼”摩天輪的半徑為C．時(shí)刻，砝碼受到的摩擦力大小為D．時(shí)刻，砝碼受到的摩擦力大小為三、實(shí)驗(yàn)題13．某物理興趣小組利用電子秤探究小球在豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。他們到物理實(shí)驗(yàn)室取來電子秤（示數(shù)為被測物體的質(zhì)量）、鐵架臺(tái)、輕質(zhì)細(xì)線和小球以及光電門、刻度尺等。（結(jié)果均保留2位小數(shù)）

（1）將小球用細(xì)線系在鐵架臺(tái)，然后把鐵架臺(tái)放在電子秤上，小球靜止時(shí)，電子秤的示數(shù)為2.10kg。（2）鐵架臺(tái)放在電子秤上，將小球拉起后由靜止釋放，釋放時(shí)細(xì)線處于水平伸直狀態(tài)，忽略空氣阻力，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)電子秤的示數(shù)為2.30kg，則小球的質(zhì)量大小為______kg。（3）通過光電門測得小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為2.80m/s，再用刻度尺測得懸掛點(diǎn)到球心的距離為0.40m，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮開_____。14．某研究型課外學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的圓錐擺驗(yàn)證圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小與角速度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)前用天平測得小鋼球的質(zhì)量為m，然后將細(xì)線的一端固定在鐵架臺(tái)上，下端懸掛小鋼球，具體驗(yàn)證方法如下：

（1）將鋼球拉離豎直方向一個(gè)角度，給小球以合適的初速度，讓其做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，測量球轉(zhuǎn)過n圈所用的時(shí)間t，并測量小球做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑d，根據(jù)公式，理論上小球做該圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力大小Fn=_______；（2）測出擺長在豎直方向上的投影高度h，查詢當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的值，那么小球?qū)嶋H受到的向心力大小=_______；（3）在一次實(shí)驗(yàn)操作中，測得小球質(zhì)量m=50g，n=30，t=38.0s，d=20cm，h=40cm，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，由測得數(shù)據(jù)可算得=_______N、=_______N（計(jì)算結(jié)果保留4位有效數(shù)字），根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以驗(yàn)證向心力大小與角速度的關(guān)系。四、解答題15．如圖所示，在長為l的細(xì)繩下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，捏住繩子的上端，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就成了一個(gè)圓錐擺。已知重力加速度為g。（1）觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)者使小球旋轉(zhuǎn)后，保持手不動(dòng)，小球可以旋轉(zhuǎn)較長時(shí)間，最終停止。某同學(xué)猜測：如果把條件理想化，抽象出一個(gè)理想的圓錐擺模型，那么小球?qū)?huì)一直在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)停止。你認(rèn)為：理想的圓錐擺模型需要滿足哪些條件？（2）在上述理想條件下，穩(wěn)定時(shí)，繩子跟豎直方向的夾角為。求小球的運(yùn)動(dòng)周期T。

16．（2）有一種叫“飛椅”的游樂項(xiàng)目，示意圖如圖所示。長為l的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣，如左下圖中甲所示。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤以某角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為，不計(jì)鋼繩的重力，重力加速度為g。（1）求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。（2）另一座椅也用長為l的鋼繩一端系著，鋼繩另一端固定在水平轉(zhuǎn)盤邊緣內(nèi)側(cè)，固定點(diǎn)與豎直轉(zhuǎn)軸的距離為r1，且r1<r，如左下圖中乙所示。穩(wěn)定時(shí)，鋼繩與豎直方向的夾角為，通過定量推導(dǎo)比較與的大小關(guān)系。（3）細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)轉(zhuǎn)盤以較快轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸并不在同一豎直平面內(nèi)，示意圖如下圖右圖所示（圖中P為座椅，M為轉(zhuǎn)盤邊緣固定鋼繩的點(diǎn)，PM為鋼繩，O1O2為豎直轉(zhuǎn)軸，PQ與O1O2在同一豎直平面內(nèi)）。你認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因是什么？并說明此時(shí)鋼繩對(duì)座椅拉力的作用效果。

17．如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對(duì)稱軸OO′重合。轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止，它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°，重力加速度大小為g。（1）若ω＝ω0，小物塊受到的摩擦力恰好為0，求ω0；（2）當(dāng)ω＝1.2ω0時(shí)，小物塊仍與罐壁相對(duì)靜止，求小物塊受到的摩擦力的大小和方向？18．如圖，“”形框架的水平細(xì)桿OM和豎直細(xì)桿ON均光滑，質(zhì)量分別為m、3m金屬環(huán)a、b用長為L的輕質(zhì)細(xì)線連接，分別套在水平細(xì)桿和豎直細(xì)桿上，重力加速度為g。（1）若在a上施加一個(gè)水平方向的力，使ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，求OM對(duì)環(huán)a的支持力；（2）若施加的水平力F將a環(huán)緩慢向右移動(dòng)，證明力F逐漸變大；（3）若整個(gè)裝置繞ON勻速轉(zhuǎn)動(dòng)使細(xì)線與水平桿間夾角，求轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

參考答案1．A2．D3．D4．D5．C6．B7．D8．B9．AD10．BC11．ACD12．BD13．0.109.8014．0.12290.122515．（1）小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)穩(wěn)定時(shí)，繩子跟豎直方向的夾角為，小球到受豎直向下的重力和沿輕繩斜向上的拉力的作用，小球豎直方向上合力為零，水平方向的合力指向轉(zhuǎn)軸，大小為小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為設(shè)角速度為，由牛頓第二定律可得