春人教物理（新教材）必修圓周運(yùn)動(dòng)（含）答案

2020春人教物理（新教材）必修第二冊(cè)第6章圓周運(yùn)動(dòng)（含）答案*新教材人教物理必修第二冊(cè)第6章圓周運(yùn)動(dòng)*1、(雙選)火車(chē)以60m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過(guò)了約10°。在此10s時(shí)間內(nèi)，火車(chē)()A.運(yùn)動(dòng)路程為600m B.加速度為零C.角速度約為1rad/s D.轉(zhuǎn)彎半徑約為km2、如圖所示，一偏心輪繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，a和b是輪邊緣上的兩個(gè)點(diǎn)，則偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，a、b兩點(diǎn)()A．角速度大小相同B．線(xiàn)速度大小相同C．周期大小不同D．轉(zhuǎn)速大小不同3、(雙選)如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，下列說(shuō)法正確的是()A．?dāng)[球受重力、拉力和向心力的作用B．?dāng)[球受重力和拉力的作用C．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)周期為2πeq\r(\f(Lcosθ,g))D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為eq\r(\f(gL,cosθ))sinθ4、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩物體甲和乙，它們的向心加速度分別為a1和a2，且a1>a2，下列判斷正確的是()A．甲的線(xiàn)速度大于乙的線(xiàn)速度B．甲的角速度比乙的角速度小C．甲的軌道半徑比乙的軌道半徑小D．甲的速度方向比乙的速度方向變化快5、(雙選)變速自行車(chē)靠變換齒輪組合來(lái)改變行駛速度，如圖是某一變速車(chē)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A輪有48齒，B輪有42齒，C輪有18齒，D輪有12齒，則()A．該車(chē)可變換兩種不同擋位B．該車(chē)可變換四種不同擋位C．當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪的角速度之比ωA∶ωD＝1∶4D．當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪角速度之比ωA∶ωD＝4∶16、質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上，桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，如圖所示，則桿的上端受到的作用力大小為()A．mω2R \r(m2g2－m2ω4R2)\r(m2g2＋m2ω4R2) D．不能確定7、A、B兩小球都在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球的軌道半徑是B球軌道半徑的2倍，A的轉(zhuǎn)速為30r/min，B的轉(zhuǎn)速為15r/min.則兩球的向心加速度之比為()A．1∶1 B．2∶1C．4∶1 D．8∶18、(雙選)一輛卡車(chē)在水平路面上行駛，已知該車(chē)輪胎半徑為R，輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，關(guān)于各點(diǎn)的線(xiàn)速度大小，下列說(shuō)法正確的是()A．相對(duì)于地面，輪胎與地面的接觸點(diǎn)的速度為ωRB．相對(duì)于地面，車(chē)軸的速度大小為ωRC．相對(duì)于地面，輪胎上緣的速度大小為ωRD．相對(duì)于地面，輪胎上緣的速度大小為2ωR9、長(zhǎng)度不同的兩根細(xì)繩懸于同一點(diǎn)，另一端各系一個(gè)質(zhì)量相同的小球，使它們?cè)谕凰矫鎯?nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則關(guān)于兩個(gè)圓錐擺的物理量相同的是()A．周期B．線(xiàn)速度C．向心力D．繩的拉力10、(雙選)一個(gè)小球以大小為an＝4m/s2的向心加速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r＝1m，則下列說(shuō)法正確的是()A．小球運(yùn)動(dòng)的角速度為2rad/sB．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為πsC．小球在t＝eq\f(π,4)s內(nèi)通過(guò)的位移大小為eq\f(π,20)mD．小球在πs內(nèi)通過(guò)的路程為零11、如圖所示，當(dāng)外界提供的向心力F＝mrω2時(shí)，小球恰好在Ⅲ軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)外界提供的向心力突然消失時(shí)，小球?qū)⒀丌褴壍肋\(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)不叫離心運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)外界提供的向心力F>mrω2時(shí)，小球可能沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)C．當(dāng)外界提供的向心力F<mrω2時(shí)，小球可能沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)D．只要外界提供的向心力F不等于mrω2時(shí)，小球就將沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)12、（實(shí)驗(yàn)題）如圖所示，同學(xué)們分小組探究影響向心力大小的因素。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動(dòng)，使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，來(lái)感受向心力。(1)則下列說(shuō)法中正確的是________。A.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力將不變B.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力將增大C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將不變D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將增大(2)如圖甲，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)A，80cm處打一結(jié)點(diǎn)B，學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：操作一：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。操作二：手握繩結(jié)B，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。操作三：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)二周，體會(huì)向心力的大小。操作四：手握繩結(jié)A，再向杯中添加30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。則：①操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大小有關(guān)；操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度大小有關(guān)；操作四與一相比較：________相同，向心力大小與________有關(guān)；②物理學(xué)中此種實(shí)驗(yàn)方法叫________法。③小組總結(jié)階段，在空中甩動(dòng)，使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的同學(xué)談感受時(shí)說(shuō)：“感覺(jué)手腕發(fā)酸，感覺(jué)力的方向不是指向圓心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書(shū)上說(shuō)的不一樣?！蹦阏J(rèn)為該同學(xué)的說(shuō)法是否正確，為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________。13、利用如圖所示的方法測(cè)定細(xì)線(xiàn)的抗拉強(qiáng)度．在長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)下端懸掛一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的小盒，小盒的左側(cè)開(kāi)一孔，一個(gè)金屬小球從斜軌道上釋放后，水平進(jìn)入小盒內(nèi)，與小盒一起向右擺動(dòng)．現(xiàn)逐漸增大金屬小球在軌道上釋放時(shí)的高度，直至擺動(dòng)時(shí)細(xì)線(xiàn)恰好被拉斷，并測(cè)得此時(shí)金屬小球與盒一起做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直位移h和水平位移x，若小球質(zhì)量為m，試求：(1)金屬小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為多少？(2)該細(xì)線(xiàn)的抗拉斷張力為多大？2020春人教物理（新教材）必修第二冊(cè)第6章圓周運(yùn)動(dòng)（含）答案*新教材人教物理必修第二冊(cè)第6章圓周運(yùn)動(dòng)*1、(雙選)火車(chē)以60m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過(guò)了約10°。在此10s時(shí)間內(nèi)，火車(chē)()A.運(yùn)動(dòng)路程為600m B.加速度為零C.角速度約為1rad/s D.轉(zhuǎn)彎半徑約為km【解析】在此10s時(shí)間內(nèi)，火車(chē)運(yùn)動(dòng)路程s＝vt＝60×10m＝600m，選項(xiàng)A正確；火車(chē)在彎道上運(yùn)動(dòng)，做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一定有加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；火車(chē)勻速轉(zhuǎn)過(guò)10°，角速度ω＝eq\f(θ,t)＝eq\f(\f(2π×10,360),10)rad/s＝eq\f(π,180)rad/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由v＝ωR，可得轉(zhuǎn)彎半徑R＝eq\f(v,ω)＝eq\f(60,\f(π,180))m≈m，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緼D2、如圖所示，一偏心輪繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，a和b是輪邊緣上的兩個(gè)點(diǎn)，則偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，a、b兩點(diǎn)()A．角速度大小相同B．線(xiàn)速度大小相同C．周期大小不同D．轉(zhuǎn)速大小不同【答案】A[同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度大小相等，周期、轉(zhuǎn)速都相等，選項(xiàng)A正確，C、D錯(cuò)誤；角速度大小相等，但轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同，根據(jù)v＝ωr可知，線(xiàn)速度大小不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．]3、(雙選)如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，下列說(shuō)法正確的是()A．?dāng)[球受重力、拉力和向心力的作用B．?dāng)[球受重力和拉力的作用C．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)周期為2πeq\r(\f(Lcosθ,g))D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為eq\r(\f(gL,cosθ))sinθ【答案】BC[擺球受重力和繩子拉力兩個(gè)力的作用，設(shè)擺球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，則：mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)r，r＝Lsinθ，則T＝2πeq\r(\f(Lcosθ,g))，轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)·eq\r(\f(g,Lcosθ))，B、C正確，A、D錯(cuò)誤．]4、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩物體甲和乙，它們的向心加速度分別為a1和a2，且a1>a2，下列判斷正確的是()A．甲的線(xiàn)速度大于乙的線(xiàn)速度B．甲的角速度比乙的角速度小C．甲的軌道半徑比乙的軌道半徑小D．甲的速度方向比乙的速度方向變化快【答案】D[由于不知甲和乙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小關(guān)系，故不能確定它們的線(xiàn)速度、角速度的大小關(guān)系，A、B、C錯(cuò)；向心加速度是表示線(xiàn)速度方向變化快慢的物理量，a1>a2，表明甲的速度方向比乙的速度方向變化快，D對(duì)．]5、(雙選)變速自行車(chē)靠變換齒輪組合來(lái)改變行駛速度，如圖是某一變速車(chē)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A輪有48齒，B輪有42齒，C輪有18齒，D輪有12齒，則()A．該車(chē)可變換兩種不同擋位B．該車(chē)可變換四種不同擋位C．當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪的角速度之比ωA∶ωD＝1∶4D．當(dāng)A輪與D輪組合時(shí)，兩輪角速度之比ωA∶ωD＝4∶1【答案】BC[A輪通過(guò)鏈條分別與C、D連接，自行車(chē)可有兩種速度，B輪分別與C、D連接，又可有兩種速度，所以該車(chē)可變換4種擋位，故A錯(cuò)誤，B正確．當(dāng)A與D組合時(shí)，兩輪邊緣線(xiàn)速度大小相等，A輪轉(zhuǎn)一圈，D轉(zhuǎn)4圈，即eq\f(ωA,ωD)＝eq\f(1,4)，故C正確，D錯(cuò)誤．]6、質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上，桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，如圖所示，則桿的上端受到的作用力大小為()A．mω2R \r(m2g2－m2ω4R2)\r(m2g2＋m2ω4R2) D．不能確定【答案】C[小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心，如圖所示．用力的合成法可得桿的作用力：F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,向))＝eq\r(m2g2＋m2ω4R2)，根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)U的上端的反作用力F′＝F，C正確．]7、A、B兩小球都在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球的軌道半徑是B球軌道半徑的2倍，A的轉(zhuǎn)速為30r/min，B的轉(zhuǎn)速為15r/min.則兩球的向心加速度之比為()A．1∶1 B．2∶1C．4∶1 D．8∶1【答案】D[由題意知A、B兩小球的角速度之比ωA∶ωB＝nA∶nB＝2∶1，所以?xún)尚∏虻南蛐募铀俣戎萢A∶aB＝ωeq\o\al(2,A)RA∶ωeq\o\al(2,B)RB＝8∶1，D正確．]8、(雙選)一輛卡車(chē)在水平路面上行駛，已知該車(chē)輪胎半徑為R，輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，關(guān)于各點(diǎn)的線(xiàn)速度大小，下列說(shuō)法正確的是()A．相對(duì)于地面，輪胎與地面的接觸點(diǎn)的速度為ωRB．相對(duì)于地面，車(chē)軸的速度大小為ωRC．相對(duì)于地面，輪胎上緣的速度大小為ωRD．相對(duì)于地面，輪胎上緣的速度大小為2ωR【答案】BD[因?yàn)檩喬ゲ淮蚧?，相?duì)于地面，輪胎與地面接觸處保持相對(duì)靜止，該點(diǎn)相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸，它的速度為零，車(chē)軸的速度為ωR.而輪胎上緣的速度大小為2ωR.故選項(xiàng)B、D正確．]9、長(zhǎng)度不同的兩根細(xì)繩懸于同一點(diǎn)，另一端各系一個(gè)質(zhì)量相同的小球，使它們?cè)谕凰矫鎯?nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則關(guān)于兩個(gè)圓錐擺的物理量相同的是()A．周期B．線(xiàn)速度C．向心力D．繩的拉力【答案】A[擺動(dòng)過(guò)程中繩子的拉力和重力的合力充當(dāng)向心力，設(shè)繩與豎直方向間的夾角為θ，如圖所示根據(jù)幾何知識(shí)可得F＝mgtanθ，r＝htanθ，根據(jù)公式F＝mω2r可得ω＝eq\r(\f(g,h))，又知道T＝eq\f(2π,ω)，所以?xún)烧叩闹芷谙嗤?，A正確；根據(jù)公式v＝ωr可得線(xiàn)速度不同，B錯(cuò)誤；由于兩者與豎直方向的夾角不同，所以向心力不同，C錯(cuò)誤；繩子拉力：T＝eq\f(mg,cosθ)，故繩子拉力不同，D錯(cuò)誤．]10、(雙選)一個(gè)小球以大小為an＝4m/s2的向心加速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r＝1m，則下列說(shuō)法正確的是()A．小球運(yùn)動(dòng)的角速度為2rad/sB．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為πsC．小球在t＝eq\f(π,4)s內(nèi)通過(guò)的位移大小為eq\f(π,20)mD．小球在πs內(nèi)通過(guò)的路程為零【答案】AB[由a＝ω2r得角速度ω＝eq\r(\f(a,r))＝2rad/s，A對(duì)；周期T＝eq\f(2π,ω)＝πs，B對(duì)；小球在t＝eq\f(π,4)s內(nèi)通過(guò)eq\f(1,4)圓周，位移大小為eq\r(2)r＝eq\r(2)m，C錯(cuò)；小球在πs內(nèi)通過(guò)的路程為一個(gè)圓周的長(zhǎng)度2πr＝2πm，D錯(cuò)．]11、如圖所示，當(dāng)外界提供的向心力F＝mrω2時(shí)，小球恰好在Ⅲ軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)外界提供的向心力突然消失時(shí)，小球?qū)⒀丌褴壍肋\(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)不叫離心運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)外界提供的向心力F>mrω2時(shí)，小球可能沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)C．當(dāng)外界提供的向心力F<mrω2時(shí)，小球可能沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)D．只要外界提供的向心力F不等于mrω2時(shí)，小球就將沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)【答案】C[當(dāng)外界提供的向心力突然消失時(shí)，小球?qū)⒀丌褴壍肋\(yùn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；當(dāng)外界提供的向心力F<mrω2時(shí)，小球可能沿Ⅱ軌道做離心運(yùn)動(dòng)，B、D錯(cuò)誤，C正確．]12、（實(shí)驗(yàn)題）如圖所示，同學(xué)們分小組探究影響向心力大小的因素。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動(dòng)，使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，來(lái)感受向心力。(1)則下列說(shuō)法中正確的是________。A.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力將不變B.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力將增大C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將不變D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將增大(2)如圖甲，繩離杯心40cm處打一結(jié)點(diǎn)A，80cm處打一結(jié)點(diǎn)B，學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：操作一：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。操作二：手握繩結(jié)B，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。操作三：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)二周，體會(huì)向心力的大小。操作四：手握繩結(jié)A，再向杯中添加30mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。則：①操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大小有關(guān)；操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度大小有關(guān)；操作四與一相比較：________相同，向心力大小與________有關(guān)；②物理學(xué)中此種實(shí)驗(yàn)方法叫________法。③小組總結(jié)階段，在空中甩動(dòng)，使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的同學(xué)談感受時(shí)說(shuō)：“感覺(jué)手腕發(fā)酸，感覺(jué)力的方向不是指向圓心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書(shū)上說(shuō)的不一樣?！蹦阏J(rèn)為該同學(xué)的說(shuō)法是否正確，為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)由題意，根據(jù)向心力公式，F(xiàn)向＝mω2r，由牛頓第二定律有T拉＝mω2r；保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式可知，繩對(duì)手的拉力將增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，據(jù)公式可知，繩對(duì)手的拉力將變大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。(2)根據(jù)向心力公式F向＝mω2r，由牛頓第二定律有T拉＝mω2r；操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大