2021高一物理-第二章-匀速圆周运动-章末检测(教科版必修2).docx

其次章 匀速圆周运动 章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12个小题，每题4分，共48分)1关于曲线运动和圆周运动，下列说法正确的是()A做曲线运动的物体速度方向时刻转变，所以曲线运动是变速运动B做曲线运动的物体，受到的合外力方向在不断转变C只要物体做圆周运动，它所受的合外力确定指向圆心D物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就确定能做匀速圆周运动2关于向心力的下列说法中正确的是()A向心力不转变做圆周运动物体速度的大小B做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的C做圆周运动的物体，所受合力确定等于向心力D做匀速圆周运动的物体，所受的合力为零3.图1如图1所示为质点P、Q做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图线，表示质点P的图线是双曲线，表示质点Q的图线是过原点的一条直线，由图线可知()A质点P的线速度大小不变B质点P的角速度大小不变C质点Q的角速度随半径变化D质点Q的线速度大小不变4一质量为m的小物块，由碗边滑向碗底，该碗的内表面是半径为R的圆弧且粗糙程度不同，由于摩擦力的作用，物块的运动速率恰好保持不变，则()A物块的加速度为零B物块所受合力为零C物块所受合力大小确定，方向转变D物块所受合力大小、方向均确定5有一种玩具的结构如图2所示，图2竖直放置的光滑圆铁环的半径为R20 cm，环上有一个穿孔的小球m，仅能沿环做无摩擦滑动假如圆环围着通过环心的竖直轴O1O2以10 rad/s的角速度旋转(g取10 m/s2)，则小球相对环静止时和环心O的连线与O1O2的夹角可能是()A30 B45C60 D756.图3质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的弹簧小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为，如图3所示则杆的上端受到球对其作用力的大小为()Am2RBmCmD不能确定图47如图4所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时，车对桥顶的压力为车重力的3/4；假如要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为()A15 m/s B20 m/sC25 m/s D30 m/s8.图5如图5所示，O、O1为两个皮带轮，O轮的半径为r，O1轮的半径为R，且Rr，M点为O轮边缘上的一点，N点为O1轮上的任意一点当皮带轮转动时(设转动过程中不打滑)，则()AM点的向心加速度确定大于N点的向心加速度BM点的向心加速度确定等于N点的向心加速度CM点的向心加速度可能小于N点的向心加速度DM点的向心加速度可能等于N点的向心加速度9甲、乙图6两名溜冰运动员，M甲80 kg，M乙40 kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图6所示某时刻两人相距0.9 m，弹簧秤的示数为9.2 N，下列推断中正确的是()A两人的线速度相同，约为40 m/sB两人的角速度相同，为6 rad/sC两人的运动半径相同，都是0.45 mD两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m10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，在轨道的最高点和最低点时，飞行员对座椅的压力()A是相等的 B相差mv2/rC相差2mv2/r D相差2mg11一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替如图7(a)所示，曲线上的A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限状况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径现将一物体沿与水平面成角的方向以速度v0抛出，如图(b)所示则在其轨迹最高点P处的曲率半径是()(a)(b)图7A. B. C. D.12.如图8所示，图8光滑杆偏离竖直方向的夹角为，杆以O为支点绕竖直线旋转，质量为m的小球套在杆上可沿杆滑动当杆角速度为1时，小球的旋转平面在A处；当杆角速度为2时，小球的旋转平面在B处，设球对杆的压力为N，则有()AN1N2 BN1N2C12题号123456789101112答案二、计算题(本题共4个小题，共52分)13(12分)如图9所示，图9光滑水平桌面上的O处有一光滑的圆孔，一根轻绳一端系质量为m的小球，另一端穿过小孔拴一质量为M的木块当m以某一角速度在桌面上做匀速圆周运动时，木块M恰能静止不动，这时小球做圆周运动的半径为r，求此时小球做匀速圆周运动的角速度4.(12分)图10如图10所示，一辆质量为4 t的汽车匀速经过一半径为50 m的凸形桥(g10 m/s2)(1)汽车若能平安驶过此桥，它的速度范围为多少？(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半，求此时汽车的速度多大？15(14分)如图11所示，图11两个用相同材料制成的靠摩擦转动的轮A和轮B水平放置，两轮半径RA2RB，当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上，若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也静止，则木块距B轮转轴的最大距离为多少？16(14分)图12如图12所示，已知绳长为L20 cm，水平杆L0.1 m，小球质量m0.3 kg，整个装置可绕竖直轴转动，问：(1)要使绳子与竖直方向成45角，该装置必需以多大的角速度转动才行？(2)此时绳子的张力为多少？其次章匀速圆周运动1A做曲线运动的物体速度方向沿切线方向，时刻转变，所以曲线运动是变速运动，A对；平抛运动是曲线运动，但合外力是重力，大小方向都不变，B错；做变速圆周运动的物体，所受的合外力不指向圆心，C错；物体受到垂直于初速度方向的恒力作用，将做平抛运动，D错2A向心力只转变圆周运动物体速度的方向，不转变速度的大小，故A对；做匀速圆周运动的物体，向心力的大小是不变的，但其方向时刻转变，所以B不对；做圆周运动的物体，其所受的合力不愿定都用来供应向心力，还可能供应切线方向的加速度，只有做匀速圆周运动的物体所受合力才等于向心力，故C不对；明显匀速圆周运动是变速运动，物体所受的合力不能为零，故D不对3A由图象知，质点P的向心加速度随半径r的变化曲线是双曲线，因此可以判定质点P的向心加速度ap与半径r的积是一个常数k，即aprk，ap，与向心加速度的计算公式ap对比可得v2k，即质点P的线速度v，大小不变，A选项正确；同理，知道质点Q的向心加速度aQkr与a2r对比可知2k，(常数)，质点Q的角速度保持不变因此选项B、C、D皆不正确4C由题意，分析物块的运动是匀速圆周运动，可知它的合外力必定不为零，合外力等于向心力，方向始终指向圆心，方向时刻变化，但向心力和向心加速度的大小是不变的5C小球受重力G与圆环的支持力N，两力的合力供应向心力依据牛顿其次定律有mgtan m2r，rRsin .即cos ，得60.6C对小球进行受力分析，小球受到两个作用力：一个是重力mg，另一个是杆对小球的作用力F，两个力的合力供应向心力由平行四边形定则可得Fm，再依据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为FFm，故C正确7B当汽车通过拱桥顶点时，汽车受重力和桥的支持力mgmg求得r40 m；汽车在粗糙桥面行驶时不受摩擦力就是汽车不受桥对它的支持力，即汽车的重力供应向心力，由mg得v20 m/s.8A由于两轮的转动是通过皮带传动的，而且皮带在传动过程中不打滑，故两轮边缘各点的线速度大小确定相等在大轮边缘上任取一点Q，由于Rr，所以由a可知，aQaN，因此A选项正确9D甲、乙两人绕共同的圆心做圆周运动，它们间的拉力供应向心力，他们的角速度相同，半径之和为两人的距离设甲、乙两人所需的向心力为F向，角速度为，半径分别为r甲、r乙，则F向M甲2r甲M乙2r乙9.2 Nr甲r乙0.9 m由两式可解得只有D项正确10D在最高点，设座椅对飞行员的支持力为N1，则mgN1m，得N1mmg由牛顿第三定律，在最高点飞行员对座椅的压力为N1mmg在最低点，设座椅对飞行员的支持力为N2，则N2mgm得N2mgm由牛顿第三定律，在最低点飞行员对座椅的压力为N2mgmN2N12mg.11C当物体在最高点时速度沿水平方向，曲率圆的P点可看做该点对应的竖直平面内圆周运动的最高点，由牛顿其次定律及圆周运动的规律知：mg，解得.12BD由图可知，小球随杆旋转时受到重力mg和杆的支持力N两个力作用合力F合mgcot 供应向心力，即mgcot m2r， ，因r2r1，所以12，C错误，D正确；而N与半径无关，故N1N2，A错误，B正确13.解析m受重力、支持力、轻绳拉力的共同作用，而重力与支持力平衡，所以轻绳拉力F充当向心力，即Fmr2.木块M静止，所以轻绳拉力FMg，即Mgmr2，所以 .14(1)v22.4 m/s(2)15.8 m/s解析(1)汽车经最高点时受到桥面对它的支持力N，设汽车的行驶速度为v.则mgNm当N0时，v此时汽车从最高点开头离开桥面做平抛运动，汽车不再平安，故汽车过桥的平安速度v m/s22.4 m/s(2)设汽车对桥的压力为mg时汽车的速度为v，则mgmgmv 15.8 m/s.15.RB解析首先依据A、B两轮边缘的线速度vA、vB相等和两轮半径大小的关系，求出两轮角速度的关系；然后由木块恰能相对静止在轮上分析得知：最大静摩擦力供应向心力，即可求解由于vAvB，所以由vr得木块在A轮边缘恰能静止，其所需的向心力是由最大静摩擦力供应的设木块质量为m，与轮子的最大静摩擦力为fmax，则fmaxmRA设木块放在B轮上距B轮转轴的最大距离为r，由于木块与A、B轮的动摩擦因数相同，所以木块放在r处时仍是最大静摩擦力供应向心力，即fmaxmr联立式解得rRARARB16(1)6.4 rad/s(2)4.16 N解析(1)小球绕杆做圆周运动，其轨道平面在水平面内，轨道半径rLLsin 45，绳的拉力与重力的合力供应小球做圆周运动的向心力对小球受力分析如图所示，设绳对小球的拉力为F，重力为mg对小球由牛顿其次定律可得mgtan 45m2rrLLsin 45联立以上两式，将数值代入可得6.4 rad/s(2)F4.16 N.