高中物理魯科版 (2019)必修第二冊第3章圓周運(yùn)動本章綜合與測試當(dāng)堂檢測題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)

一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。其中1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～10題為多項(xiàng)選擇題)

1.對于做勻速圓周運(yùn)動的物體，以下說法正確的是( )

A.速度不變

B.受到平衡力作用

C.除受到重力、彈力、摩擦力之外，還受到向心力的作用

D.所受合力大小不變，方向始終與線速度垂直并指向圓心

解析做勻速圓周運(yùn)動的物體速度方向不斷變化，A錯誤；又因?yàn)樽鰟蛩賵A周運(yùn)動的物體具有向心加速度，所以所受合力不為零，B錯誤；向心力是效果力，受力分析時(shí)不考慮，C錯誤；做勻速圓周運(yùn)動的物體，合力充當(dāng)向心力，所以其大小不變，方向始終與線速度垂直并指向圓心，D正確。

答案 D

2.建造在公路上的橋梁大多是凸橋，較少是水平橋，更少有凹橋，其主要原因是( )

A.為了節(jié)省建筑材料，以減少建橋成本

B.汽車以同樣的速度通過凹橋時(shí)對橋面的壓力要比對水平橋或凸橋壓力大，故凹橋易損壞

C.建造凹橋的技術(shù)特別困難

D.無法確定

解析汽車通過水平橋時(shí)，對橋的壓力大小等于車的重力，汽車通過凸橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，對橋的壓力F1＝mg－meq \f(v2,R)，而汽車通過凹橋的最低點(diǎn)時(shí)，汽車對橋的壓力F2＝mg＋meq \f(v2,R)。綜上可知，汽車通過凹橋時(shí)，對橋面的壓力較大，因此對橋的損壞程度較大。這是不建凹橋的原因。

答案 B

3.如圖所示，洗衣機(jī)的脫水筒采用電機(jī)帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中不正確的是( )

A.脫水過程中，大部分衣物緊貼筒壁

B.在人看來水會從桶中甩出是由于水滴受到離心力很大的緣故

C.加快脫水筒轉(zhuǎn)動角速度，脫水效果會更好

D.靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好

解析水滴隨衣物一起做圓周運(yùn)動時(shí)，水滴與衣物間的附著力提供水滴所需的向心力。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴與衣物間的附著力足以提供水滴做圓周運(yùn)動所需的向心力，使水滴做圓周運(yùn)動；脫水筒轉(zhuǎn)動角速度加快時(shí)，根據(jù)向心力公式F＝mω2r可知，水滴做圓周運(yùn)動所需的向心力將增大，當(dāng)水滴與物體間的附著力不足以提供水滴做圓周運(yùn)動所需的向心力時(shí)，水滴做離心運(yùn)動，穿過網(wǎng)孔，飛到脫水筒外面。故選B選項(xiàng)。

答案 B

4.如圖所示，一輛卡車在水平路面上行駛，已知該車輪胎半徑為R，輪胎轉(zhuǎn)動的角速度為ω，關(guān)于各點(diǎn)的線速度大小下列說法錯誤的是( )

A.相對于地面，輪胎與地面的接觸點(diǎn)的速度為0

B.相對于地面，車軸的速度大小為ωR

C.相對于地面，輪胎上緣的速度大小為ωR

D.相對于地面，輪胎上緣的速度大小為2ωR

解析因?yàn)檩喬ゲ淮蚧?，相對于地面，輪胎與地面接觸處保持相對靜止，該點(diǎn)相當(dāng)于轉(zhuǎn)動軸，它的速度為零，車軸的速度為ωR，而輪胎上緣的速度大小為2ωR，故選項(xiàng)A、B、D正確，C錯誤。

答案 C

5.如圖所示，一圓盤可繞通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(俯視為逆時(shí)針)。某段時(shí)間內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大，但橡皮塊仍相對圓盤靜止，在這段時(shí)間內(nèi)，關(guān)于橡皮塊所受合力F的方向的四種表示(俯視圖)中，正確的是( )

解析橡皮塊做加速圓周運(yùn)動，合力不指向圓心，但一定指向圓周的內(nèi)側(cè)。由于做加速圓周運(yùn)動，動能不斷增加，故合力與速度的夾角小于90°，故選C。

答案 C

6.小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示，將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點(diǎn)( )

A.P球的速度一定大于Q球的速度

B.P球的動能一定小于Q球的動能

C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力

D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

解析兩球由靜止釋放到運(yùn)動到軌跡最低點(diǎn)的過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，取軌跡的最低點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，則由機(jī)械能守恒定律得mgL＝eq \f(1,2)mv2，v＝eq \r(2gL)，因LP＜LQ，則vP＜vQ，又mP＞mQ，則兩球的動能無法比較，選項(xiàng)A、B錯誤；在最低點(diǎn)繩的拉力為F，則F－mg＝meq \f(v2,L)，則F＝3mg，因mP＞mQ，則FP＞FQ，選項(xiàng)C正確；向心加速度a＝eq \f(F－mg,m)＝2g，選項(xiàng)D錯誤。

答案 C

7.如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動中，有時(shí)會看到被男運(yùn)動員拉著的女運(yùn)動員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面，目測體重為G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時(shí)與水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算知該女運(yùn)動員( )

A.受到的拉力為G B.受到的拉力為2G

C.向心加速度為3g D.向心加速度為2g

解析如圖所示，F(xiàn)1＝Fcs 30°，F(xiàn)2＝Fsin 30°，F(xiàn)2＝G，F(xiàn)1＝ma，所以a＝eq \r(3)g，F(xiàn)＝2G。選項(xiàng)B正確。

答案 B

8.如圖所示，用長為L的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，正確的說法是( )

A.小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力

B.小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力有可能為零

C.若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則其在最高點(diǎn)的速率為0

D.小球過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力

解析設(shè)在最高點(diǎn)小球受的拉力為F1，最低點(diǎn)受到的拉力為F2，則在最高點(diǎn)F1＋mg＝meq \f(veq \\al(2,1),L)，即向心力由拉力F1與mg的合力提供，A錯誤；當(dāng)v1＝eq \r(gL) 時(shí)，F(xiàn)1＝0，B正確；v1＝eq \r(gL) 為小球經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度，即小球在最高點(diǎn)的速率不可能為0，C錯誤；在最低點(diǎn)，F(xiàn)2－mg＝meq \f(veq \\al(2,2),L)，F(xiàn)2＝mg＋meq \f(veq \\al(2,2),L)，所以經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)，小球受到繩子的拉力一定大于它的重力，D正確。

答案 BD

9.如圖所示，長0.5 m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3 kg的小球，另一端由電動機(jī)帶動，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，小球的速率為2 m/s。g取10 m/s2，下列說法正確的是( )

A.小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是24 N

B.小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對桿的壓力大小是6 N

C.小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是24 N

D.小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是54 N

解析設(shè)小球在最高點(diǎn)時(shí)受桿的彈力向上，則mg－N＝meq \f(v2,l)，得N＝mg－meq \f(v2,l)＝6 N，故小球?qū)U的壓力大小是6 N，A錯誤，B正確；小球通過最低點(diǎn)時(shí)N′－mg＝meq \f(v2,l)，得N′＝mg＋meq \f(v2,l)＝54 N，小球?qū)U的拉力大小是54 N，C錯誤，D正確。

答案 BD

10.如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒固定在地面上，圓錐筒的軸線豎直。一個(gè)小球貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，由于微弱的空氣阻力作用，小球的運(yùn)動軌跡由A軌道緩慢下降到B軌道，則在此過程中( )

A.小球的向心加速度逐漸減小

B.小球運(yùn)動的角速度逐漸減小

C.小球運(yùn)動的線速度逐漸減小

D.小球運(yùn)動的周期逐漸減小

解析以小球?yàn)檠芯繉ο?，對小球受力分析，小球受力如圖所示。

由牛頓第二定律得：

eq \f(mg,tan θ)＝ma＝eq \f(mv2,r)＝mrω2

可知在A、B軌道的向心力大小相等，a＝eq \f(g,tan θ)，向心加速度不變，故A錯誤；角速度ω＝eq \r(\f(g,rtan θ))，由于半徑減小，則角速度變大，故B錯誤；線速度v＝eq \r(\f(gr,tan θ))，由于半徑減小，線速度減小，故C正確；周期T＝eq \f(2π,ω)，角速度增大，則周期減小，故D正確。

答案 CD

二、計(jì)算題(本題共4小題，共50分)

11.(10分)如圖所示，兩根長度相同的輕繩，連接著相同的兩個(gè)小球，讓它們穿過光滑的桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，其中O為圓心，兩段細(xì)繩在同一直線上，此時(shí)，兩段繩子受到的拉力之比為多少？

解析設(shè)每段繩子長為l，對球2有F2＝2mlω2

對球1有：F1－F2＝mlω2，由以上兩式得：F1＝3mlω2

故F1∶F2＝3∶2 。

答案 3∶2

12.(12分)有一列重為100 t的火車，以72 km/h的速率勻速通過一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400 m。

(1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力大?。?br/>

(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度θ的正切值。

解析 (1)72 km/h＝20 m/s，外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，所以有

N＝meq \f(v2,r)＝eq \f(105×202,400) N＝105 N

由牛頓第三定律可知鐵軌受到的側(cè)壓力大小等于105 N。

(2)火車過彎道，重力和鐵軌對火車的彈力的合力正好提供向心力，如圖所示，

則mgtan θ＝meq \f(v2,r)

由此可得tan θ＝eq \f(v2,rg)＝0.1。

答案 (1)105 N (2)0.1

13.(12分)如圖所示，在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為1 g的小球，試管的開口端與水平軸O連接。試管底與O相距5 cm，試管在轉(zhuǎn)軸帶動下在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。g取10 m/s2，求：

(1)轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時(shí)，試管底所受壓力的最大值等于最小值的3倍？

(2)轉(zhuǎn)軸的角速度滿足什么條件時(shí)，會出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況？

解析 (1)當(dāng)試管勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，小球在最高點(diǎn)對試管的壓力最小，在最低點(diǎn)對試管的壓力最大。

在最高點(diǎn)：F1＋mg＝mω2r

在最低點(diǎn)：F2－mg＝mω2r

F2＝3F1

聯(lián)立以上方程解得ω＝eq \r(\f(2g,r))＝20 rad/s。

(2)小球隨試管轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)，當(dāng)mg＞mω2r時(shí)，小球會與試管底脫離，即ω＜eq \r(\f(g,r))。

答案 (1)20 rad/s (2)ω＜eq \r(\f(g,r))

14.(14分)如圖所示，一內(nèi)壁光滑的圓弧形軌道ACB固定在水平地面上，軌道的圓心為O，半徑R＝0.5 m，C為最低點(diǎn)，其中OB水平，∠AOC＝37°，質(zhì)量m＝2 kg的小球從軌道左側(cè)距地面高h(yuǎn)＝0.55 m的某處水平拋出，恰好從軌道A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧形軌道，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：

(1)小球拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的水平距離；

(2)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小。

解析 (1)小球做平拋運(yùn)動，

豎直方向：h－R(1－cs 37°)＝eq \f(1,2)gt2，解得t＝0.3 s，

豎直分速度：vy＝gt＝10×0.3 m/s＝3 m/s，

水平分速度：v0＝eq \f(vy,tan 37°)＝eq \f(3,\f(0.6,0.8)) m/s＝4 m/s，

拋出點(diǎn)距A點(diǎn)的水平距離

L＝x＝v0t＝4×0.3 m＝1.2 m。

(2)小球從拋出到B點(diǎn)過程，由動能定理得

mg(h－R)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，

在B點(diǎn)，由牛頓第二定律得F＝meq \f(veq \\al(2,B),R)，

解得F＝68 N，

由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?br/>

F′＝F＝68 N。

答案 (1)1.2 m (2)68 N

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷更多

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷 更多

相關(guān)試卷更多