通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版专项训练.pdf

1 通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版专项训练通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版专项训练 单选题 1、关于圆周运动，以下说法正确的是（）A若做圆周运动的质点，第一个 10s 内，第二个 10s 内，第三个 10s 内经过的圆弧长都是 50m，则质点一定做匀速圆周运动 B做匀速圆周运动的物体所受合外力为零 C匀速圆周运动的向心加速度始终不变 D做圆周运动的质点运动一周的过程中平均速度为零 答案：D A若做圆周运动的质点，第一个 10s 内，第二个 10s 内，第三个 10s 内经过的圆弧长都是 50m，则质点不一定做匀速圆周运动，只有任意相等时间内经过的圆弧长度都相等，才是匀速圆周运动，A 错误；B做匀速圆周运动的物体所受合外力不为零，合外力大小不变，方向始终指向圆心，B 错误；C匀速圆周运动的向心加速度大小始终不变，方向始终指向圆心，是变量，C 错误；D做圆周运动的质点运动一周的过程中平均速度等于位移与时间的比值，平均速度为零，D 正确。故选 D。2、如图，在水平圆盘上沿半径放有质量均为m3kg 的两物块a和b（均可视为质点），两物块与圆盘间的动摩擦因数均为=0.9，物块 a 到圆心的距离为a=0.5m，物块 b 到圆心的距离为b=1m。圆盘由静止开始绕通过圆心的转轴缓慢地加速转动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度大小为=10m/s2。下列说法正确的是（）2 A物块 a、b 相对圆盘滑动前所受摩擦力方向相反 B物块 a 比物块 b 先滑动 C物块 b 刚好要滑动时，圆盘转动的角速度为9rad/s D若用水平轻绳（图中未画出）将两物块连接，轻绳刚好拉直，当两物块刚好要滑动时，轻绳的拉力大小为9N 答案：D A物块 a、b 相对圆盘滑动前所受摩擦力提供向心力，方向相同，故 A 错误；B设物块刚好要发生相对滑动时的圆盘的角速度为，根据牛顿第二定律有 =2 解得 =因为a b，即物块 b 比物块 a 先滑动，故 B 错误；C根据 B 项表达式可得物块 b 刚好要滑动时，圆盘转动的角速度为 b=b=3rad/s 故 C 错误；D用水平轻绳将两物块连接，轻绳刚好拉直，当两物块刚好要滑动时，两物块与圆盘间的摩擦力均达到最大静3 摩擦力，设此时轻绳的拉力大小为T，圆盘的角速度为，则对 a、b 根据牛顿第二定律分别有 =2a +=2b 解得 =9N 故 D 正确。故选 D。3、如图所示，赛车在跑道上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，这是由于赛车行驶到弯道时（）A运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D由公式=2可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道 答案：C 赛车在水平路面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的，有 =2 在弯道半径不变时，速度越大，向心力越大，摩擦力不足以提供向心力时，赛车将冲出跑道。同理在速度大小不变时，弯道半径越大，所需向心力越小，越不容易冲出跑道。故 ABD 错误；C 正确。故选 C。4 4、如图所示为一电脑 CPU 的散热风扇，O点在风扇上表面，叶片围绕O点所在转轴转动，可以通过改变转速为CPU 散热降温。图中a、b两点为同一叶片上靠近边缘的两点，a、b两点到O点距离相等，当风扇转速稳定在1800r/min 时，下列说法正确的是（）Aa点转动的周期约为 0.3s Bb点转动的角速度约为 18.8rad/s Ca、b两点转动的线速度一定不同 Da、b两点转动的角速度一定不同 答案：C Aa点转动的周期等于风扇转动的周期，为=1=130s 0.03s 故 A 错误；Bb点转动的角速度为 =2 188rad/s 故 B 错误；CDa、b两点同轴转动，角速度一定相同，线速度是矢量，有大小有方向，因为a、b两点到O点距离相等，线速度方向沿轨迹切线方向，则线速度的方向一定不同，故 C 正确，D 错误。故选 C。5、无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速器，很多种高档汽车都应用了无级5 变速。如图所示是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动。当位于主动轮和从动轮之间的滚轮从左向右移动时，从动轮转速降低；滚轮从右向左移动时，从动轮转速增加。当滚轮位于主动轮直径为D1、从动轮直径为D2的位置时，主动轮转速n1、从动轮转速n2的关系是（）A1212 B1221 C211222 D2112 答案：B 因主动轮、从动轮边缘的线速度大小相等，所以 2n1122n222 即 1221 故选 B。6、一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动，如图所示，则（）6 A小球过最高点时，杆所受弹力一定不为零 B小球过最高点时的最小速度是 C小球过最高点时，杆的弹力可以向上，此时杆对球的作用力一定不大于重力 D小球过最高点时，杆对球的作用力一定跟小球所受重力的方向相反 答案：C A小球过最高点时，若只靠小球重力提供向心力时，杆所受弹力为零，故 A 错误；B由于小球连接的轻杆，所以小球过最高点时的最小速度可以为零，故 B 错误；C当小球过最高点，杆的弹力可以向上时，杆对小球的作用力反向向下，此时重力和杆的弹力的合力提供向心力，即 =2 =2 此时杆对球的作用力小于或者等于重力，故 C 正确；D当小球过最高点时的速度 时，此时合外力提供向心力，即 合=2 此时杆对球的作用力与小球的重力方向相同，故 D 错误。故选 C。7、飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速度v做半径为r的匀速圆周运动（在最高点时，飞行员头朝7 下，且 ），则在轨道的最高点和最低点时，飞行员对座椅的压力（）A相差6mgB相差2C相差22 D相差2 答案：D 在最高点有 1+2 解得 12 在最低点有 2 2 解得 22+所以 F2-F1=2mg 故选 D。8、当老鹰在高空中盘旋时，垂直于翼面的升力和其重力的合力提供向心力。已知当质量为m的老鹰以速率v匀速水平盘旋时，半径为R，则其向心力为（）Amv2RB2C2D 答案：B 根据向心力计算公式得 8 n=2 故选 B。9、下列现象或措施中，与离心运动有关的是（）A汽车行驶过程中，乘客要系好安全带 B厢式电梯张贴超载标识 C火车拐弯处设置限速标志 D喝酒莫开车，开车不喝酒 答案：C A汽车行驶过程中，乘客要系好安全带是为了防止车辆急停急转身体脱离座椅而发生伤害，A 不符合题意；B厢式电梯张贴超载标识是为了防止超载引起电梯不能正常运行而发生以外，B 不符合题意；C火车拐弯处设置限速标志，是防止火车转弯时速度过大出现离心现象而出现脱轨，C 符合题意；D酒后人的反应变慢，开车容易导致交通事故，D 不符合题意；故选 C。10、设轨道半径为r、角速度大小为、线速度大小为v、质量为m的物体做匀速圆周运动时，所需要的向心力大小为（）AB2CmvDmr2 答案：C 物体做圆周运动所需要的向心力大小为 F=ma=m2r=m2 将 v=r 代入可得 F=mv 9 故选 C。11、下列关于向心力的说法正确的是（）A物体由于做圆周运动而产生了向心力 B向心力就是物体受到的合力 C做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D向心力改变做圆周运动的物体的速度方向 答案：D A物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是由物体本身产生的，选项 A 错误；B匀速圆周运动中由合力提供向心力，变速圆周运动中合力与向心力是不同的，选项 B 错误；C向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，即向心力是变化的，选项 C 错误；D向心力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，选项 D 正确。故选 D。12、自行车，又称脚踏车或单车，骑自行车是一种绿色环保的出行方式，如图所示，A、B、C分别是大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，则（）AA点的线速度大于B点的线速度 BA点的角速度小于B点的角速度 CC点的角速度小于B点的角速度 10 DA、B、C三点的线速度相等 答案：B A、两点属于链条传动，线速度相等，故 A 错误；B由图可知 根据 =知 故 B 正确；C、两点属于同轴转动，则角速度相等，故 C 错误；D根据 =可得 故 D 错误。故选 B。13、如图，带车牌自动识别系统的直杆道闸，离地面高为 1m 的细直杆可绕O在竖直面内匀速转动。汽车从自动识别线ab处到达直杆处的时间为 2.3s，自动识别系统的反应时间为 0.3s；汽车可看成高 1.6m 的长方体，其左侧面底边在aa直线上，且O到汽车左侧面的距离为 0.6m，要使汽车安全通过道闸，直杆转动的角速度至少为（）11 A6rad/sB38rad/sC8rad/sD12rad/s 答案：C 设汽车恰好通过道闸时直杆转过的角度为，由几何关系得 tan=1.6 10.6=1 解得 =4 直杆转动的时间 =汽 反=2s 直杆转动的角速度 =42rad/s=8rad/s 故 C 正确，ABD 错误。故选 C。14、如图所示为时钟面板，当时钟正常工作时，关于时针、分针和秒针的转动，下列判断正确的是（）12 A时针的角速度最大 B秒针的角速度最大 C时针尖端的线速度大于分针尖端的线速度 D时针、分针、秒针的转动周期相等 答案：B AB相同时间内秒针转过的角度最大，所以秒针的角速度最大，故 A 错误，B 正确；C由于相同时间内分针针转过的角度大于时针转过的角度，所以分针的角速度大于时针的角速度，又因为分针的长度大于时针，根据 =知分针尖端的线速度大于时针尖端的线速度，故 C 错误；D时针、分针、秒针的转动周期不相等，故 D 错误。故选 B。15、关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（）A向心力整个过程中始终不变 B向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向 C向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的性质命名的 D向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，但不可能是一个力的分力 答案：B A向心力方向永远指向圆心，即向心力时刻在改变，故 A 错误；B向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向，故 B 正确；13 C向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的，故 C 错误；D向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，也可以是一个力的分力，故 D 错误；故选 B。多选题 16、关于曲线运动，下列说法中正确的有（）A做曲线运动的物体，受到的合外力方向一定不断改变 B只要物体做匀速圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心 C做曲线运动的物体速度方向在时刻改变，故曲线运动是变速运动 D物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动 答案：BC A物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，但合外力方向不一定变化，如平抛运动。故 A 错误。B物体做匀速圆周运动，它的速度的大小是不变的，所以物体一定不受改变速度大小的加速度，但速度的方向在变，一定要受到改变速度方向的加速度，而改变速度方向的加速度是指向圆心的，所以所受的合外力一定指向圆心，故 B 正确。C无论是物体速度的大小变了，还是速度的方向变了，都说明速度是变化的，都是变速运动，做曲线运动的物体的速度方向在时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动，故 C 正确。D匀速圆周运动的物体受到的合力方向始终是指向圆心的，即合力方向始终与速度方向垂直；但合力垂直于初速度的方向，并不一定始终与速度的方向垂直，比如平抛运动的受力就是这样，故 D 错误。故选 BC。17、某同学在轻杆OA的A端固定一个可视为质点的重物，轻杆以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动。则下列说法正确的是（）14 A在最高点，杆对重物的作用力可能向上，也可能向下 B在最低点，杆对重物的作用力可能向上，也可能向下 C在最高点，速度越大，杆对重物的作用力一定越小 D在最低点，速度越大，杆对重物的作用力越大 答案：AD AC.在最高点，若重物的速度，重物会向下挤压杆，所以此时杆对重物的作用力向上，由牛顿第二定律知 =2 解得 =2 可知，速度越大，杆对重物的作用力会减小；若重物的速度，即重物会向外拉杆，所以此时杆对重物的作用力向下，由牛顿第二定律知 +=2 解得 =2 可知，速度越大，杆对重物的作用力会增大，在最高点，杆对重物的作用力可能向上，也可能向下，速度越大，杆对重物的作用力不一定越小，故 A 正确，C 错误；BD.在最低点，杆对重物的作用力一定向上，由牛顿第二定律知 =2 解得 15 =+2 可知，速度越大，杆对重物的作用力越大，故 B 错误，D 正确。故选 AD。18、一根不可伸长的轻绳拴着小球（可视为质点）在竖直平面做圆周运动。小球运动到最低点时，所受绳的拉力T与速度大小平方2的关系图像如图所示，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A小球的质量为1kg B轻绳的长度为1m C小球通过最高点的最小速度为25m/s D若小球通过最高点时的速度为10m/s，此时绳子受到拉力大小为60N 答案：AC AB在最低点时，根据牛顿第二定律可得-=2 解得 =2+16 结合图像可知 =10N=6010100kg/m 联立解得 =1kg =2m B 错误，A 正确；C在最低点，速度最小时，拉力最小，此时拉力为 60N，根据 =2 解得 =10m/s 根据机械能守恒，由最低点到最高点过程 122=122+2 小球通过最高点的最小速度=25m/s C 正确；D若小球通过最高点时的速度为10m/s，在最高点，根据牛顿第二定律得 +=2 此时 =40N D 错误。17 故选 AC。19、一辆载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面如图所示，图中虚线是水平线。若汽车速率不变，下列说法正确的是（）A经过图中A处最容易爆胎 B经过图中B处最容易爆胎 C为防止汽车爆胎，应增大汽车的速度 D为防止汽车爆胎，应减小汽车的速度 答案：AD AB在A处，有 =2 可得=+2 在B处，有 =2 可得=2 可知汽车经过凹形面时轮胎受到的作用力更大，所以经过图中A处最容易爆胎，A 正确，B 错误；18 CD当汽车在A处时容易爆胎，根据上述分析，若要防止爆胎，应当减小汽车的速度，这样会减小轮胎受到的作用力，C 错误，D 正确。故选 AD。20、如图所示，小球Q在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，当Q球转到图示位置时，O点正上方有另一小球P在距圆周最高点h处开始自由下落，两球在圆周最高点相碰，从小球P开始下落到与小球Q相碰过程中下列判断正确的是（）A小球P下落时间是：2 B小球P下落时间是：2 C小球Q角速度为：(2+2)2（k=0、1、2、3）D小球Q的角速为：(4+2)2（k=0、1、2、3）答案：AC AB小球P自由落体运动的时间为t，则有 =122 解得 19 =2 故 A 正确，B 错误；CDQ球运动到最高点的可能时间为=4+=(14+)2（k=0、1、2、3）由于 t=t 解得角速度 =2(14+)2（k=0、1、2、3）故 C 正确，D 错误。故选 AC。21、如图所示，有一个半径为R的光滑圆轨道，现给小球一个初速度，使小球在竖直面内做圆周运动，则关于小球在过最高点的速度v，下列叙述中正确的是（）Av的极小值为 Bv由零逐渐增大，轨道对球的弹力逐渐增大 C当v由值逐渐增大时，轨道对小球的弹力也逐渐增大 D当v由值逐渐减小时，轨道对小球的弹力逐渐增大 答案：CD 20 A由于轨道可以对球提供支持力，小球过最高点的速度最小值为 0，故 A 错误；BD当0 时，小球受到的弹力为外轨对它向下的压力，即 +N=2 得 N=2 v越大，FN越大，故 C 正确。故选 CD。22、如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它主要是由两个大小相等、直径约为 30 cm 的感应玻璃盘组成的。其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接，如图乙所示。现手摇主动轮以 60 r/min 的转速匀速旋转，已知主动轮的半径约为 8 cm，从动轮的半径约为 2 cm，P和Q是玻璃盘边缘上的两点，若转动时皮带不打滑，下列说法正确的是（）21 A玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相同 B从动轮的转速是 240 r/min CP点的线速度大小约为 3.8 m/s DQ点的向心加速度约为 48 m/s 答案：BC A若主动轮沿顺时针方向转动，从动轮通过皮带的摩擦力带动转动，由题图皮带绕向可知从动轮沿逆时针方向转动，所以玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反，故 A 错误；B主动轮边缘的线速度 1112 6060 0.08m/s=0.16m/s 由于主动轮的边缘各点的线速度与从动轮边缘各点的线速度大小相等，所以从动轮的转速 222=122=240r/min 故 B 正确；C玻璃盘的直径是 30 cm，转速是 240 r/min，所以P点的线速度 323223 3.8m/s 故 C 正确；DP和Q的向心加速度大小相等，故 323 96m/s2 故 D 错误。故选 BC。小提示：皮带传动（摩擦传动和齿轮传动）模型，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等。同轴转动22 模型，角速度和周期相等。23、如图所示，一可绕光滑固定轴O转动的轻杆，另一端连接一小球，小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，N 2图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A小球的质量为 B2=时，小球处于完全失重状态 C2=时，杆对小球的弹力方向竖直向上 D2=2时，杆对小球的弹力大小为 3b 答案：ABD AB当2=0时，小球受重力、杆的弹力作用，二力平衡，即 =当2=时，=0，说明重力恰好提供向心力，小球处于完全失重状态，由 =2 知 =得 23 =故 AB 正确；C当2=时，小球在最高点的速度更大，重力不足以提供向心力，此时杆对球有向下的拉力，故 C 错误。D当2=时，杆对球有向下的拉力，由牛顿第二定律知 +=同理，当2=2时，杆对球有向下的拉力，由牛顿第二定律知 +=2 得 =3=3 故 D 正确。故选 ABD。24、如图所示，圆柱体竖直固定于光滑水平面上，一根轻质细线一端连接一小球m，另一端固定于圆柱体的底部。现拉直细线使其水平，给小球一垂直细线的沿水平方向的初速度，则（）A小球运动过程中动能不变 B小球运动过程中角速度变大 C若细线断裂，小球将沿速度方向做类平抛运动 D由于细线变短，小球运动半径变为原来的一半时，细线对小球的拉力将变为原来的 2 倍 24 答案：ABD A由于向心力不做功，小球运动过程中绳变短，但小球的线速度大小不变，小球的动能不变，A 正确：B由公式 =知角速度变大，B 正确；C绳子断裂，小球在水平方向不受外力的作用，小球沿速度方向做匀速直线运动，C 错误；D由于线变短，小球运动半径为原来的一半时，线速度大小不变，则由 =2 可知，线的拉力变为原来的 2 倍，D 正确。故选 ABD。25、如图所示，在水平圆盘上放有质量为m、m和 2m可视为质点的三个物体 A、B、C，圆盘可绕中心轴转动，且角速度可调，三物体与圆盘的动摩擦因数均为。已知 A、B、C 三个物体与轴O共线，且=，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且无张力，然后让圆盘从静止开始绕转轴缓慢的加速转动，用表示圆盘转动的角速度，取重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（）AA 所需要的向心力增加最快 B当1 2时 BC 间的连线开始提供拉力 C当2 时整体会发生滑动 25 D当2 2 故当1 2时 BC 间的连线开始提供拉力，B 正确；C当 A、B 的摩擦力也达到最大时，且 BC 的拉力大于 AB 整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动，此时 A 与 B还受到绳的拉力，对 C 得 +2=2 222 对 AB 整体可得 =2 解得 2=C 正确；D当2 AC。小球 A 始终在凹槽内随着转台一起运动。当转台的角速度=4rad/时，此时 B 对地面的压力为_N。当转台转速增大到某一定值时，小球 A 滑到转台边缘且稳定在C点，此时小球的线速度为_m/s（g 取10m/s2）。答案：6 5 1 当转台的角速度=4rad/时，小球 A 的向心力为 =2=4N 可知线的张力为 4N，设地面对 B 的支持力为FN，对物体 B 有 N+=B 解得 N=6N 根据牛顿第三定律，可知此物体 B 对地面的压力为 6N，方向竖直向下。2 当小球 A 滑到转台边缘且稳定在C点时，可知细线的张力等于物体 B 的重力，也等于小球 A 的向心力，则有 2=10N 28 =0.5m 联立解得 =5m/28、如图所示，轻杆一端套在光滑水平转轴O上，另一端固定一质量为m=1kg 的小球，使小球在竖直平面内做半径为R=0.4m 的圆周运动。设运动轨迹的最低点为A点，最高点为B点，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2，若小球通过B点的速度为 1m/s，则在B点杆对小球的作用力为_N，方向_（选填“向上”或“向下”）；若小球能通过最高点B，在B点杆对小球的作用力大小_（选填“可能”或“不可能”）为0。答案：7.5 向上 可能 1 2 设竖直向下为正方向，在B点由牛顿第二定律有 +=12 解得 =7.5N 负号说明杆对小球的作用力方向竖直向上。3在最高点B，若小球所受杆的作用力方向向上，根据牛顿第二定律得 =2 若增大小球的速度，则F减小。若小球受杆的作用力向下，则 +=2 29 v增大，F增大，当 v=时 F=0 因此若小球能通过最高点B，在B点杆对小球的作用力大小可能为 0。29、如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球 A 和 B，在各自不同的水平面内做匀速圆周运动，则A_B，A_B。（填“”“”或“”）答案：=1设锥形漏斗内壁与水平方向的夹角为，则小球的受力如下图所示 根据几何知识求得合力为 合=tan 根据合力提供向心力有 tan=2 可知，由于小球 A 的半径r大，则小球 A 的角速度小于小球 B 的角速度。2根据牛顿第二定律有 30 合=tan=可知，小球 A 的向心加速度等于小球 B 的向心加速度。30、明代出版的天工开物一书中，有牛力齿轮（牛转翻车）的图画，如图所示，这说明勤劳勇敢的先辈们已经掌握了齿轮传动技术。甲、乙两轮转动过程中（不打滑），甲轮的半径大于乙轮的半径，甲轮边缘质点的线速度_（填“大于”、“小于”或“等于”）乙轮边缘质点的线速度；甲轮边缘质点的加速度_（填“大于”、“小于”或“等于”）乙轮边缘质点的加速度。答案：等于 小于 1甲轮和乙轮属于齿轮传动，线速度相等；2根据=2，甲轮的半径大于乙轮的半径，可知甲轮边缘质点的加速度小于乙轮边缘质点的加速度。