春（四川）新人教物理必修圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)題含答案

2020春（四川）新人教物理必修第二冊(cè)第六章圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)題含答案*新教材人教物理必修第二冊(cè)第6章圓周運(yùn)動(dòng)*一、選擇題1、如圖所示，當(dāng)用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，扳手上的P、Q兩點(diǎn)的角速度分別為ωP和ωQ，線速度大小分別為vP和vQ，則()A．ωP＜ωQ，vP＜vQ B．ωP＝ωQ，vP＜vQC．ωP＜ωQ，vP＝vQ D．ωP＝ωQ，vP＞vQB[由于P、Q兩點(diǎn)屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以P、Q兩點(diǎn)的角速度是相等的，即ωP＝ωQ；同時(shí)由圖可知，Q點(diǎn)到螺母的距離比較大，由v＝ωr可知，Q點(diǎn)的線速度大，即vP＜正確．]2、如圖所示為“感受向心力”的實(shí)驗(yàn)，用一根輕繩，一端拴著一個(gè)小球，在光滑桌面上掄動(dòng)細(xì)繩，使小球做圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉力來(lái)感受向心力．下列說(shuō)法正確的是()A．只減小旋轉(zhuǎn)角速度，拉力增大B．只加快旋轉(zhuǎn)速度，拉力減小C．只更換一個(gè)質(zhì)量較大的小球，拉力增大D．突然放開(kāi)繩子，小球仍做曲線運(yùn)動(dòng)C[由題意，根據(jù)向心力公式F向＝mω2r，牛頓第二定律，則有T拉＝mω2r，只減小旋轉(zhuǎn)角速度，拉力減小，只加快旋轉(zhuǎn)速度，拉力增大，只更換一個(gè)質(zhì)量較大的小球，拉力增大，故A、B錯(cuò)誤，C正確；突然放開(kāi)繩子，小球受到的合力為零，將沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．]3、如圖所示，半徑為R的圓環(huán)豎直放置，一輕彈簧一端固定在環(huán)的最高點(diǎn)A，一端系一帶有小孔穿在環(huán)上的小球，彈簧原長(zhǎng)為eq\f(2,3)R.將小球從靜止釋放，釋放時(shí)彈簧恰無(wú)形變，小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速率為v，這時(shí)小球向心加速度的大小為()\f(v2,R) \f(v2,2R)\f(3v2,2R) \f(3v2,4R)A[小球沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是圓環(huán)所在的圓，軌跡的圓心就是圓環(huán)的圓心，運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑就是圓環(huán)的半徑，小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)，其向心加速度的大小為eq\f(v2,R)，加速度方向豎直向上．選項(xiàng)A正確．]4、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)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．]5、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)．當(dāng)圓筒的角速度增大以后，物體仍然隨圓筒一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大了B．物體所受彈力增大，摩擦力減小了C．物體所受彈力和摩擦力都減小了D．物體所受彈力增大，摩擦力不變D[物體隨圓筒一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受到三個(gè)力的作用：重力G、筒壁對(duì)它的彈力FN和筒壁對(duì)它的摩擦力Ff(如圖所示)．其中G和Ff是一對(duì)平衡力，筒壁對(duì)它的彈力FN提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．當(dāng)圓筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不管其角速度多大，只要物體隨圓筒一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)，則物體所受的摩擦力Ff大小等于其重力．而根據(jù)向心力公式FN＝mω2r可知，當(dāng)角速度ω變大時(shí)，F(xiàn)N也變大，故D正確．]6、如圖所示，兩輪壓緊，通過(guò)摩擦傳動(dòng)(不打滑)，已知大輪半徑是小輪半徑的2倍，E為大輪半徑的中點(diǎn)，C、D分別是大輪和小輪邊緣上的一點(diǎn)，則E、C、D三點(diǎn)向心加速度大小關(guān)系正確的是()A．a(chǎn)nC＝anD＝2anE B．a(chǎn)nC＝2anD＝2anEC．a(chǎn)nC＝eq\f(anD,2)＝2anE D．a(chǎn)nC＝eq\f(anD,2)＝anEC[同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，C、E兩點(diǎn)的角速度相等，由an＝ω2r，有eq\f(anC,anE)＝2，即anC＝2anE；兩輪邊緣點(diǎn)的線速度大小相等，由an＝eq\f(v2,r)，有eq\f(anC,anD)＝eq\f(1,2)，即anC＝eq\f(1,2)anD，故選C.]7、如圖所示，汽車在炎熱的夏天沿不平的曲面行駛，其中最容易發(fā)生爆胎的點(diǎn)是(假定汽車運(yùn)動(dòng)速率va＝vc，vb＝vd)()A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．d點(diǎn)D[因?yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，故在a、c兩點(diǎn)，F(xiàn)壓＝G－meq\f(v2,r)＜G，不容易發(fā)生爆胎；在b、d兩點(diǎn)，F(xiàn)壓＝G＋meq\f(v2,r)＞G，由題圖知b點(diǎn)所在曲線半徑大，即rb＞rd，又vb＝vd，故F壓b＜F壓d，所以在d點(diǎn)車胎受到的壓力最大，所以d點(diǎn)最容易發(fā)生爆胎．]8、如圖所示，圓盤(pán)上疊放著兩個(gè)物塊A和B，當(dāng)圓盤(pán)和物塊繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊與圓盤(pán)始終保持相對(duì)靜止，則()A．物塊A不受摩擦力作用B．物塊B受5個(gè)力作用C．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，A受摩擦力增大，B受摩擦力減小D．A對(duì)B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸B[物塊A受到的摩擦力充當(dāng)其向心力；物塊B受到重力、支持力、A對(duì)物塊B的壓力、A對(duì)物塊B的沿半徑向外的靜摩擦力和圓盤(pán)對(duì)物塊B的沿半徑向里的靜摩擦力，共5個(gè)力的作用；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，A、B所受摩擦力都增大；A對(duì)B的摩擦力方向沿半徑向外．]9、如圖所示，半徑為R的圓盤(pán)繞過(guò)圓心的豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在距軸為r處有一豎直桿，桿上用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛一小球．當(dāng)圓盤(pán)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球也以同樣的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則小球的向心加速度大小為()A．ω2R B．ω2rC．ω2Lsinθ D．ω2(r＋Lsinθ)D[小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是水平面內(nèi)的圓，如題圖中虛線所示，其圓心是水平面與轉(zhuǎn)軸OO′的交點(diǎn)，所以圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＋Lsinθ，由an＝rω2，可知其加速度大小為ω2(r＋Lsinθ)，選項(xiàng)D正確．]10、(多選)在某轉(zhuǎn)彎處，規(guī)定火車行駛的速率為v0，則下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)火車以速率v0行駛時(shí)，火車的重力與支持力的合力方向一定沿水平方向B．當(dāng)火車的速率v>v0時(shí)，火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力C．當(dāng)火車的速率v>v0時(shí)，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D．當(dāng)火車的速率v<v0時(shí)，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)側(cè)的壓力ABD[在轉(zhuǎn)彎處，火車以規(guī)定速度行駛時(shí)，在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力與支持力的合力充當(dāng)向心力，沿水平面指向圓心，選項(xiàng)A正確．當(dāng)火車的速率v>v0時(shí)，火車重力與支持力的合力不足以提供向心力，火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力；當(dāng)火車的速率v<v0時(shí)，火車重力與支持力的合力大于火車所需的向心力，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的側(cè)向壓力，選項(xiàng)B、D正確，C錯(cuò)誤．]二、非選擇題11、如圖所示，B物體放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，B物體的質(zhì)量為m，同時(shí)A物體在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)開(kāi)始做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求滿足使A、B速度相同的力F的取值．[解析]速度相同即大小、方向相同，B為水平向右，A一定要在最低點(diǎn)才能保證速度水平向右．由題意可知：當(dāng)A從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)t＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2…)，線速度v＝ωr對(duì)于B(初速度為0)：v＝at＝eq\f(F,m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(nT＋\f(3,4)T))＝eq\f(F,m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))eq\f(2π,ω)解得：F＝eq\f(2mω2r,π4n＋3)(n＝0,1,2…)．[答案]F＝eq\f(2mω2r,π4n＋3)(n＝0,1,2…)12、在男女雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，男運(yùn)動(dòng)員以自身為轉(zhuǎn)動(dòng)軸拉著女運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)速為30r/min，女運(yùn)動(dòng)員觸地冰