高中物理魯科版 (2019)必修第二冊(cè)第4章萬有引力定律及航天第2節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用同步測(cè)試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1.如圖所示，一輕桿一端固定一小球，繞另一端點(diǎn)在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在小球運(yùn)動(dòng)過程中，輕桿對(duì)它的作用力（）

A.方向始終沿桿指向點(diǎn)

B.一直不做功

C.從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，一直做負(fù)功

D.從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，先做負(fù)功再做正功

【答案】C;

【解析】

A．小球在運(yùn)動(dòng)過程中，始終受到重力和輕桿對(duì)小球的作用力，由于小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力始終指向圓心，故輕桿對(duì)小球的作用力方向時(shí)刻在變，并不一定指向圓心，故A錯(cuò)誤；

B．小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，勢(shì)能時(shí)刻變化，故機(jī)械能時(shí)刻變化，故輕桿對(duì)小球做功，故B錯(cuò)誤；

CD．從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，速度不變，重力勢(shì)能一直減小，故輕桿對(duì)小球一直做負(fù)功，故C正確，D錯(cuò)誤；

故選：C

．

2.滑雪運(yùn)動(dòng)深受人民群眾喜愛．某滑雪運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)）由坡道進(jìn)入豎直圓面內(nèi)的圓弧形滑道，從滑道的點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)的過程中，由于摩擦力的存在，運(yùn)動(dòng)員的速率不變，則運(yùn)動(dòng)員沿下滑過程中（）

A.所受合外力始終為零

B.所受摩擦力大小不變

C.合外力做功一定為零

D.機(jī)械能始終保持不變

【答案】C;

【解析】滑雪運(yùn)動(dòng)員的速率不變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度不為零，運(yùn)動(dòng)員所受合外力大小不為0，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析，結(jié)合受力的特點(diǎn)分析摩擦力的變化，摩擦力做功運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減?。?br/>

A．滑雪運(yùn)動(dòng)員的速率不變，而速度方向是變化的，速度是變化的，運(yùn)動(dòng)員的加速度不為零，由牛頓第二定律可知，運(yùn)動(dòng)員所受合外力始終不為零，故A錯(cuò)誤；

B．運(yùn)動(dòng)員下滑過程中受到重力、滑道的支持力與滑動(dòng)摩擦力，由圖可知，運(yùn)動(dòng)員從A到B的過程中，滑道與水平方向之間的夾角逐漸減小，則重力沿斜面向下的分力逐漸減小，運(yùn)動(dòng)員的速率不變，則運(yùn)動(dòng)員沿滑道方向的合外力始終等于零，所以滑動(dòng)摩擦力也逐漸減小，故B錯(cuò)誤；

C．滑雪運(yùn)動(dòng)員的速率不變則動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理可知，合外力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功為零，故C正確；

D．運(yùn)動(dòng)員從A到B下滑過程中的動(dòng)能不變而重力勢(shì)能減小，所以機(jī)械能減小，故D錯(cuò)誤．

故選：C

3.如圖，一硬幣（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于水平圓盤上，硬幣與豎直轉(zhuǎn)軸的距離為，已知硬幣與圓盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），重力加速度大小為．若硬幣與圓盤一起繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為（）

A.0.5μgr

B.μgr

C.2μgr

D.2μgr

【答案】B;

【解析】依據(jù)最大靜摩擦力提供向心力，從而判定滑動(dòng)時(shí)的最大角速度。

摩擦力提供合外力，當(dāng)達(dá)到最大靜摩擦?xí)r，角速度最大，結(jié)合牛頓第二定律可知，μmg＝mω2r，解得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度，故B正確，ACD錯(cuò)誤．

故選B．

4.如圖所示，兩個(gè)相同的小木塊A和B(均可看成質(zhì)點(diǎn))，質(zhì)量均為m。用長為L的輕繩連接，置于水平圓盤的同一半徑上，A與圓盤中心的豎直軸的距離為L，此時(shí)繩子恰好伸直無彈力，木塊與圓盤間的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說法正確的是( )

A.木塊A，B所受的摩擦力始終相等

B.木塊B所受摩擦力總等于木塊A所受摩擦力的兩倍

C.ω=kgL是繩子開始產(chǎn)生彈力的臨界角速度

D.若ω=2kg3L，則木塊A，B將要相對(duì)圓盤發(fā)生滑動(dòng)

【答案】D;

【解析】當(dāng)角速度較小時(shí)，A，B均靠靜摩擦力提供向心力，由于B轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑較大，則B先達(dá)到最大靜摩擦力，之后角速度繼續(xù)增大，則繩子出現(xiàn)彈力，當(dāng)A的靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，A，B開始相對(duì)圓盤發(fā)生滑動(dòng)，可知B的靜摩擦力方向一直指向圓心，在繩子出現(xiàn)彈力前，A，B的角速度相等，半徑之比為1∶2，則靜摩擦力大小之比為1∶2，當(dāng)繩子出現(xiàn)彈力后，A，B的靜摩擦力之比不是1∶2，選項(xiàng)A，B錯(cuò)誤；

當(dāng)最大靜摩擦力剛好提供B做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，繩子開始產(chǎn)生彈力，此時(shí)有kmg=mω2?2L，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

當(dāng)A所受的靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，A，B開始相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)A有kmg?T=mLω'2，對(duì)B有T'+kmg=mω'2?2L，T=T，選項(xiàng)D正確

5.長度為的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為的小球，如圖所示，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率為，g取，則此時(shí)小球受到輕質(zhì)細(xì)桿的力為( )

A.24 N的拉力

B.24 N的支持力

C.6 N的支持力

D.6 N的拉力

【答案】C;

【解析】對(duì)通過A點(diǎn)時(shí)的小球分析，假設(shè)桿對(duì)小球施加了向下的拉力，由牛頓第二定律可知，解得T=-6N，負(fù)號(hào)說明桿對(duì)小球是向上的支持力，故選項(xiàng)C正確。

6.質(zhì)量為m的物塊，沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下，半球形金屬殼豎直放置，開口向上，滑到最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v，若物體與球殼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，則物體在最低點(diǎn)時(shí)，下列說法正確的是( )

A.向心力為mg+mv2R

B.受到的摩擦力為μmv2R

C.受到的摩擦力為μmg

D.受到的合力方向斜向左上方

【答案】D;

【解析】物體在最低點(diǎn)時(shí)的向心力Fn=man=mv2/R ，故A錯(cuò)誤；

根據(jù)牛頓第二定律有N-mg=mv2/R ，得N=mg+mv2/R ，所以滑動(dòng)摩擦力為f=μN(yùn)=μ(mg+ mv2/R)，故B，C錯(cuò)誤；

物體在最低點(diǎn)時(shí)，豎直方向的合力向上，水平方向的合力向左，所以物體受到的合力方向斜向左上方，故D正確。

7.一質(zhì)量為的汽車在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為，當(dāng)汽車經(jīng)過半徑為的彎道時(shí)，下列判斷正確的是（）

A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力

B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為時(shí)所需的向心力為

C.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為時(shí)汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑

D.汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過

【答案】D;

【解析】汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力，地面的支持力，以及地面給的摩擦力，其中摩擦力充當(dāng)向心力，錯(cuò)誤；當(dāng)最大靜摩擦力充當(dāng)向心力時(shí)，速度為臨界速度，大于這個(gè)速度則發(fā)生側(cè)滑，根據(jù)牛頓第二定律可得，，所以汽車轉(zhuǎn)彎的速度為時(shí)20m/s2m/s時(shí)，所需的向心力小于1.4×104N，汽車不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，錯(cuò)誤；汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度，即汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7m/s，正確．故選D．

8.如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒，其軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng).有一個(gè)質(zhì)量為m的小球A緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，筒口半徑和筒高分別為R和H，小球A所在的高度為筒高的一半。已知重力加速度為g，則( )

A.小球A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度

B.小球A受到重力、支持力和向心力三個(gè)力作用

C.小球A受到的合力大小為

D.小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上

【答案】A;

【解析】小球A受到重力、支持力兩個(gè)力作用，合力(提供向心力)的方向水平且指向轉(zhuǎn)軸，A正確，B，C，D錯(cuò)誤。

9.火車以60m/s的速率轉(zhuǎn)過一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過了約10°．在此10s時(shí)間內(nèi)，火車( )

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3.4km

【答案】AD;

【解析】本題考查勻速圓周的概念，意在考查考生的理解能力。圓周運(yùn)動(dòng)的弧長s=vt=60×10m=600m，選項(xiàng)A正確；火車轉(zhuǎn)彎是圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，所以合力不為零，加速度不為零，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題意得圓周運(yùn)動(dòng)的角速度，又v=wr，所以m=3439m，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。點(diǎn)睛：本題以火車轉(zhuǎn)彎指南針偏轉(zhuǎn)為背景考查勻速圓周的概念，解答時(shí)要注意角度與弧度的換算關(guān)系。

如圖(甲)所示，用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)(不計(jì)一切阻力)，小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小球的拉力為T，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v，其圖像如圖(乙)所示，下列說法正確的是( )

A.輕質(zhì)繩長為mba

B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閙a

C.當(dāng)v2=c時(shí)，輕質(zhì)繩的拉力大小為acb-c

D.只要v2≥b，小球在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力差均為6a

【答案】ACD;

11.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們的( )

A.運(yùn)動(dòng)周期相同

B.運(yùn)動(dòng)線速度一樣

C.運(yùn)動(dòng)角速度相同

D.向心加速度相同

【答案】AC;

【解析】設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，水平面距懸點(diǎn)的高度為h，細(xì)線的拉力與重力的合力提供向心力，A正確；B錯(cuò)誤；C正確；，D錯(cuò)誤。

12.火車以的速率60m/s轉(zhuǎn)過一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10 s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過了約10°。在此10 s時(shí)間內(nèi)，火車( )

A.運(yùn)動(dòng)路程為600 m

B.加速度為零

C.角速度約為1 rad/s

D.轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4 km

【答案】AD;

【解析】由s=vt知，s=600 m，選項(xiàng)A正確；

在彎道做圓周運(yùn)動(dòng)，火車加速度不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

由10 s內(nèi)轉(zhuǎn)過10°知，角速度ω0.017 rad/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

由v=rω知，r=vω≈3.4 km，選項(xiàng)D正確。

13.在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會(huì)略高于內(nèi)軌，當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌均不會(huì)受到輪緣的擠壓，設(shè)此時(shí)的速度大小為v，重力加速度為g，兩軌所在面的傾角為θ，則( )

A.該彎道的半徑r=v2gtanθ

B.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，規(guī)定的行駛速度大小不變

C.當(dāng)火車速率大于v時(shí)，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓

D.當(dāng)火車速率小于v時(shí)，外軌將受到輪緣的擠壓

【答案】AB;

【解析】火車按規(guī)定速度拐彎時(shí)，靠重力和支持力的合力提供向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處斜面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得mgtan θ=mv2r，解得r=v2gtanθ，故A，B正確；當(dāng)火車速率大于v時(shí)，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此時(shí)外軌對(duì)火車有側(cè)壓力，外軌將受到輪緣的擠壓，故C錯(cuò)誤；當(dāng)火車速率小于v時(shí)，重力和支持力的合力大于所需的向心力，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓，故D錯(cuò)誤。

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