2022高中物理第二章研究圓周運(yùn)動(dòng)單元測(cè)試滬科版必修2

第二章

研究圓周運(yùn)動(dòng)

章末綜合檢測(cè)（滬科版必修

2）時(shí)間：90分鐘，滿分：100分一、選擇題此題共10小題，每題4分，共40分．在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)．部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分1．對(duì)于向心加快度的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是

全A．向心加快度越大，物體速率變化越快B．向心加快度的大小與軌道半徑成反比C．向心加快度的方向始終與速度方向垂直D．在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加快度是恒量解析：選C向心加快度反應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度方向變化的快慢，定，方向時(shí)刻改變但始終與線速度方向垂直且指向圓心．應(yīng)選項(xiàng)

其大小由向心力大小決C正確．2．大型游樂(lè)場(chǎng)中有一種叫“摩天輪”的娛樂(lè)設(shè)備，如圖2－9所示，坐在其中的游客隨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)此有以下說(shuō)法，其中正確的選項(xiàng)是圖2－9A．游客處于一種平衡狀態(tài)B．游客做的是一種變加快曲線運(yùn)動(dòng)C．游客做的是一種勻變速運(yùn)動(dòng)D．游客的速度和加快度都在不斷地改變著解析：選BD游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度和加快度的大小不變，但它們的方向時(shí)刻在改變，均為變量，因此游客做的是變加快曲線運(yùn)動(dòng)，而非勻變速運(yùn)動(dòng)，不是處于平衡狀態(tài)．3．有一種大型游戲器械，它是一個(gè)圓桶形容器，桶壁豎直，游客進(jìn)入容器后靠桶壁站立，當(dāng)圓桶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)速加快到一定程度時(shí)，突然地板塌落，游客發(fā)現(xiàn)自己沒(méi)有落下去，這是因?yàn)锳．游客處于失重狀態(tài)B．游客隨著轉(zhuǎn)速的增大有沿壁向上滑動(dòng)的趨勢(shì)C．游客受到桶壁的摩擦力平衡重力D．游客受到桶壁的向心力解析：選C游客隨圓桶一同做圓周運(yùn)動(dòng)，桶壁對(duì)其的彈力提供向心力，進(jìn)而具備了摩擦力產(chǎn)生的必要條件，當(dāng)游客受到重力有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，摩擦力和重力平衡，使游客依舊能保持在豎直方向上不動(dòng)．4．某同學(xué)在察看飛機(jī)在空中進(jìn)行表演時(shí)，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有時(shí)在豎直方向做圓周運(yùn)動(dòng)上下翻飛；有時(shí)在水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2－10所示，他得出下述結(jié)論，其中正確的選項(xiàng)是圖2－10A．飛機(jī)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力只能由重力提供B．飛機(jī)在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力可由空氣的支持力與重力的協(xié)力提供C．飛機(jī)在豎直面上做圓周運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)時(shí)，因加快度豎直向下，故飛翔員有失重感覺(jué)D．飛機(jī)在豎直面上做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)時(shí)，因加快度豎直向上，故飛翔員受座椅的作使勁最大解析：選BCD飛機(jī)在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受力如下圖，所需要的向心力由空氣的支持力與重力的協(xié)力來(lái)提供，飛機(jī)在豎直面上運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，速度最大，由N—mg＝錯(cuò)誤!可知，座椅對(duì)飛翔員的支持力N最大．只需加快度方向向下，則飛翔員處于失重狀態(tài)．5圖2－11為一種早期的自行車，這種不帶鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)的自行車前輪的直徑很大，這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主假如為了圖2－11A．提高速度B．提高穩(wěn)定性C．騎行方便D．減小阻力解析：選A前輪和腳蹬是同軸傳動(dòng)，角速度相同，由v＝rω可得前輪直徑越大，輪子邊緣的線速度就越大，前進(jìn)速度就越大，選項(xiàng)A正確．6．鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的，已知內(nèi)外軌道與水平面的夾角為θ，如圖2－12所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度小于錯(cuò)誤!，則圖2－12A．內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B．外軌對(duì)外側(cè)車輪輪緣有擠壓C．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力等于/coθmgD．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力大于mg/coθ解析：選AC火車與內(nèi)外軌均無(wú)擠壓時(shí)，mgtanθ＝m錯(cuò)誤!，此時(shí)v＝錯(cuò)誤!，若v>錯(cuò)誤!，則外軌對(duì)外側(cè)車輪有擠壓，若vvb，則va>＝rωa>vb＝rωb，則ωa>ωb，A、B兩選項(xiàng)錯(cuò)，C選項(xiàng)正確．由a＝錯(cuò)誤!可得，aa＝錯(cuò)誤!，ad＝錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!，選項(xiàng)D正確．故正確選項(xiàng)為C、D9．在圓滑平面中，有一轉(zhuǎn)軸垂直于此平面，交點(diǎn)O的上方h處固定一細(xì)繩的一端，繩的另一端固定一質(zhì)量為m的小球B，繩長(zhǎng)AB＝>h，小球可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并在圓滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2－15所示，要使球不走開(kāi)水平面，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速最大值是圖2－15錯(cuò)誤!B．π錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!D．2π錯(cuò)誤!解析：選A以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球受三個(gè)力作用，重力G、水平面支持力N、繩子拉力T在豎直方向上協(xié)力為零，在水平方上向所需向心力為錯(cuò)誤!，故得coθ＋＝①Tinθ＝錯(cuò)誤!＝mRω2＝m4π2n2R＝m4π2n2htanθ②TNmg解①②得N＝mg－m4π2n2h當(dāng)球即將走開(kāi)水平面時(shí)N＝0，轉(zhuǎn)速n有最大值：n＝錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!或n＝錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!10．如圖2－16所示，小球m在豎直放置的圓滑的圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是圖2－16A．小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是錯(cuò)誤!B．小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作使勁D．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作使勁解析：選BD當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，若速度較小，mg>N，則管內(nèi)壁對(duì)小球有支持力，知足mg－N＝錯(cuò)誤!，則N＝mg－錯(cuò)誤!，由此可知，v越小，N越大，由于內(nèi)壁的拘束，到最高點(diǎn)時(shí)速度能夠?yàn)榱?，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到水平線ab以下時(shí)，小球一定需要向心力，但重力方向豎直向下，小球必然與外壁擠壓，即外壁對(duì)小球一定有作使勁．C錯(cuò)誤，D正確．二、填空題此題共2小題，共18分．把答案填在題中的橫線上11．8分小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)后，設(shè)計(jì)了一個(gè)課題，名稱為：迅速測(cè)量自行車的騎行速度．他的設(shè)想是：經(jīng)過(guò)計(jì)算腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，推算自行車的騎行速度．經(jīng)過(guò)騎行，他獲得如下的數(shù)據(jù)：圖2－17在時(shí)間t內(nèi)腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為，那么腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝________；要推算自行車N的騎行速度，還需要測(cè)量的物理量有________________________________________________；自行車騎行速度的計(jì)算公式v＝________________________________________________________________________解析：在時(shí)間t內(nèi)腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為N，即轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間T＝錯(cuò)誤!，由角速度的定義可得ω＝錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!，要求自行車的騎行速度，還要知道自行車后輪的半徑，牙盤(pán)的半R徑r1、飛輪的半徑r2；由v1＝ωr1＝v2＝ω2r2，又ω2＝ω后，而v＝ω后R，聯(lián)立以上各式解得v＝錯(cuò)誤!Rω＝2πR錯(cuò)誤!答案：錯(cuò)誤!牙盤(pán)的齒輪數(shù)m、飛輪的齒輪數(shù)n、自行車后輪的半徑R或牙盤(pán)的半徑r1、飛輪的半徑r2、自行車后輪的半徑R錯(cuò)誤!Rω或2π錯(cuò)誤!R2πR錯(cuò)誤!或錯(cuò)誤!Rω．12．10分2022年江蘇常州高一考試如圖2－18甲所示為測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的實(shí)驗(yàn)裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個(gè)改裝了的電火花計(jì)時(shí)器．圖2－18請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后排序：________________________________________________________________________A．使電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持優(yōu)秀接觸B．接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，使它工作起來(lái)C．啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)D．封閉電動(dòng)機(jī)，拆掉電火花計(jì)時(shí)器；研究卡紙上留下的一段印跡如圖乙所示，寫(xiě)出角速度ω的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測(cè)量值2要獲得ω的測(cè)量值，還缺少一種必要的測(cè)量工具，它是________________A．秒表

B．毫米刻度尺C．圓規(guī)

D．量角器3寫(xiě)出角速度

ω

的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各個(gè)物理量的意義：________________________________________________________________________4為了防止在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊，在電火花計(jì)時(shí)器與盤(pán)面保持優(yōu)秀接觸的同時(shí)，能夠遲緩地將電火花計(jì)時(shí)器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動(dòng)．則卡紙上打下的點(diǎn)的散布曲線不是一個(gè)圓，而是近似一種螺旋線，如圖丙所示．這對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響嗎解析：因?yàn)檫@個(gè)題目用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，所以兩點(diǎn)之間的時(shí)間是，經(jīng)過(guò)度角器量出圓心到兩點(diǎn)之間的角度，利用ω＝θ/t①詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)當(dāng)是A、C、B、D②量出角度應(yīng)當(dāng)用量角器D③ω＝錯(cuò)誤!，θ為n個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角，④應(yīng)當(dāng)注意的一個(gè)問(wèn)題是不能轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上，內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度不變，所以沒(méi)有影響．

t為時(shí)間間隔因?yàn)辄c(diǎn)跡重合，當(dāng)半徑減小時(shí)，因?yàn)閱挝粫r(shí)間答案：1ACBD2D3ω＝錯(cuò)誤!，θ為n個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角，t為時(shí)間間隔4沒(méi)有影響三、計(jì)算題此題共4小題，共42分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位13．10分2022年赤峰高一期中如圖2－19所示，在圓滑水平面上，一質(zhì)量為m＝0.20kg的小球在繩的拉力作用下做半徑為r＝1.0m的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知小球運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v＝2.0m/，求：圖2－19小球運(yùn)動(dòng)的周期．小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩對(duì)它的拉力大?。馕觯?根據(jù)周期公式可知小球運(yùn)動(dòng)的周期：2設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩對(duì)它的拉力為

T＝錯(cuò)誤!＝F，根據(jù)牛頓第二定律有：

F＝m錯(cuò)誤!＝

N答案：12N14．10分如圖2－20所示，一質(zhì)量為m＝2kg的小球用細(xì)繩拴住在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，繩長(zhǎng)L＝0.5m，固定點(diǎn)O距地面的高度為5.5m，繩的最大承受力F＝120N，則小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速率最大為多少若以此最大速率經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，

細(xì)繩恰巧被拉斷，則小球落地時(shí)距離固定點(diǎn)

O的水平距離為多大

g取

10m/

2圖2－20解析：1設(shè)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，此時(shí)細(xì)繩所承受的力達(dá)到最大值，則由向心力公式：T－mg＝m錯(cuò)誤!可得：v＝5m/2當(dāng)細(xì)繩被拉斷之后，小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動(dòng)，其初速度為v0＝5m/設(shè)小球從拋出到落地的時(shí)間為t則由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知：t＝錯(cuò)誤!＝1其水平位移＝v0t＝5×1m＝5m答案：5m/5m1510分2022年陜西咸陽(yáng)高一檢測(cè)如圖2－21所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗拙，筒口半徑和筒高分別為R和，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半．內(nèi)壁H上有一質(zhì)量為m的小物塊．求：1當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁

圖2－21A點(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大??；2當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．解析：1當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡，由平衡條件得摩擦力的大小f＝mginθ＝錯(cuò)誤!支持力的大小N＝mgcoθ＝錯(cuò)誤!2當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，物塊在筒壁A點(diǎn)時(shí)受到的重力和支持力作用，它們的協(xié)力提供向心力，如下圖，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，有向心力公式可知mgtanθ＝mω2·錯(cuò)誤!由幾何關(guān)系得tanθ＝錯(cuò)誤!聯(lián)立以上各式解得ω＝錯(cuò)誤!答案：1錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!2錯(cuò)誤!16．12分電動(dòng)打夯機(jī)的構(gòu)造如圖2－22所示，由偏心輪飛輪和配重物m組成、電動(dòng)機(jī)和底座三部分組成，飛輪上的配重物的質(zhì)量m＝6kg電動(dòng)機(jī)、飛輪不含配重物和底座總質(zhì)量M＝30kg，配重物的重心到輪軸的距離r＝20cm在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，偏心