带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版考点精题训练.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考点精题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考点精题训练 单选题 1、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 2 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。2、如图所示，木板 B 托着木块 A 在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，下列说法中不正确的是（）A从与圆心等高的位置a到最高点b的过程中，A 的向心加速度越来越大 B从与圆心等高的位置a到最高点b的过程中，B 对 A 的摩擦力越来越小 C在与圆心等高的位置a时，A 对 B 的压力大小等于 A 的重力，A 所受的摩擦力达到最大值 D在过圆心的水平线以下，A 对 B 的压力一定大于 A 的重力 答案：A A由于木块 A 在竖直平面内做匀速圆周运动，所以 A 的向心加速度大小不变，故 A 错误；B从位置a到最高点b的过程中，A 的加速度在水平方向的分量逐渐减小，即此过程 B 对 A 的摩擦力越来越小，故 B 正确；C在a处时，A 的向心加速度水平向左，竖直方向上 A 受力平衡，由牛顿第三定律知，A 对 B 的压力大小等于A 的重力，A 所受的摩擦力达到最大值，故 C 正确；D在过圆心的水平线以下，加速度有向上的分量，此时 A 处于超重状态，A 对 B 的压力大于 A 的重力，故 D 正确。本题选错误项，故选 A。3、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3 示，则（）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。4 4、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。5、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 5 n=2 故选 B。6、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。7、如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动（俯视为逆时针）。某段时间内圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示（俯视图）中，正确的是（）ABCD 答案：C 6 因为圆盘转速不断增大，所以橡皮块将随圆盘一起进行加速圆周运动，此时摩擦力Ff既要提供指向圆心的向心力，又要提供与运动方向相同的切向力，所以合力方向应该在轨道内侧且与速度成锐角，故选 C。8、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。9、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 7 CC点的角速度小于B点的角速度 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。10、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（）8 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。11、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（）9 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。12、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；10 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。13、下列关于圆周运动的说法中正确的是（）A向心加速度的方向始终指向圆心 B匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D在匀速圆周运动中，线速度和角速度是不变的 答案：A A向心加速度的方向始终指向圆心，选项 A 正确；BC匀速圆周运动的加速度方向是不断变化的，加速度不是恒量，则不是匀变速曲线运动，选项 BC 错误；D在匀速圆周运动中，角速度是不变的，线速度的方向不断变化，则线速度不断变化，选项 D 错误。故选 A。14、关于匀速圆周运动，正确的是（）A线速度不变 B角速度不变 C向心加速度不变 D匀变速曲线运动 答案：B A匀速圆周运动线速度大小不变，方向沿曲线切线方向，方向时刻改变，A 错误；B匀速圆周运动角速度大小、方向都不变，B 正确；C匀速圆周匀速向心加速度大小不变，方向时刻指向圆心，方向时刻改变，C 错误；D匀速圆周匀速加速度方向时刻改变，不是匀变速曲线匀速，D 正确。11 故选 B。15、下列关于向心加速度的说法中正确的是（）A向心加速度的方向始终指向圆心 B向心加速度的方向保持不变 C在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D在变速圆周运动中，向心加速度的方向不指向圆心 答案：A 无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，向心加速度的方向都时刻指向圆心，故向心加速度不恒定，故 A 正确，BCD 错误。故选 A。多选题 16、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 12 =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；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。17、汽车正在圆环形赛道上水平转弯，图示为赛道的剖面图。赛道路面倾角为，汽车质量为m，转弯时恰好没有受到侧向摩擦力。若汽车再次通过该位置时速度变为原来的二倍，则以下说法正确的是（）A汽车受到沿路面向下的侧向摩擦力，大小为3sin B汽车受到沿路面向上的侧向摩擦力，大小为sin C无侧向摩擦力时，路面对汽车的支持力大小为cos D速度变为原来的二倍后，路面对汽车的支持力大小为cos+3sintan 答案：AD 13 汽车转弯时恰好没有受到侧向摩擦力，设此时汽车速度为1，汽车质量为m，路面支持力为N，对汽车受力分析如图 1 所示 则有 Nsin=1=12 Ncos=当速度为原来的 2 倍时，汽车有向外的运动趋势，则赛道会增加内侧的静摩擦力f，设此时路面支持力为N，汽车速度则为21，其受力分析如图 2 所示 则有 Ncos=+sin Nsin+cos=2(21)2=4tan 以上式子联立解得 N=3sintan+cos =3sin 故选 AD。18、甲、乙两人质量分别为m甲=80kg、m乙=40kg，两人面对面拉着弹簧测力计在冰面上做圆周运动，相距 0.9m，14 弹簧测力计的示数为 96N。若忽略冰面的摩擦，此时两人的（）A线速度大小相同，均为 4.0m/s B角速度相同，均为 2rad/s C运动半径相同，均为 0.45m D运动半径不同，甲为 0.3m，乙为 0.6m 答案：BD CD两人面对面拉着弹簧测力计在冰面上做圆周运动，两人的角速度相等，所需向心力大小相等，可得 =甲12=乙22 又 1+2=联立解得 1=0.3m，2=0.6m，C 错误，D 正确；B由向心力公式 =甲12 代入数据解得 =2rad/s B 正确；A由=可得，甲、乙两人的线速度大小分别为 15 甲=0.6m/s，乙=1.2m/s A 错误。故选 BD。19、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（）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 16 222=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。同轴转动模型，角速度和周期相等。20、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 17 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 =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 18 故 D 正确。故选 ABD。21、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 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。22、在杂技节目“水流星”的表演中，表演者手到碗的距离为，碗在竖直平面内绕手做匀速圆周运动。碗的质量19 为，碗内水的质量为2，碗在最高点时，水对碗底的压力大小为。则下列说法正确的是（）A碗在最高点时，碗的线速度大小为 B碗在最高点时，碗的线速度大小为32 C碗在最高点时，杆上的拉力大小为2 D碗在最低点时，杆上的拉力大小为为7.5 答案：BD AB碗在最高点时，水对碗底的压力大小为，则对水受力分析，根据牛顿第二定律有 +2=22 可得，水的线速度为 =32 则碗的线速度大小也为32，故 A 错误，B 正确；C碗在最高点时，对整体受力分析，根据牛顿第二定律有 1+3=32 可得，杆上的拉力大小为 1=1.5 20 故 C 错误；D 碗在最低点时，对整体受力分析，根据牛顿第二定律有 2 3=32 可得，杆上的拉力为 2=7.5 故 D 正确。故选 BD。23、木块随圆桶绕轴线做匀速圆周运动（）A木块受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力的作用 B若圆桶做匀速圆周运动的转速变大，则桶壁对木块的摩擦力不变 C木块随筒壁做匀速圆周运动时的向心力由桶壁的摩擦力提供 D桶壁对木块的弹力随着转速的增大而增大 答案：BD AC物体受重力，摩擦力以及支持力即筒壁的弹力，离心力是一个虚拟力，它是由某种力提供的，筒壁的弹力提供向心力，故 AC 错误；B木块竖直方向保持平衡，则摩擦力大小等于重力，方向竖直向上，不变，故 B 正确；D转速越大，根据 n=2=(2)2 21 可知所需向心力越大，桶对木块的弹力也就越大，故 D 正确。故选 BD。24、利用离心运动的机械叫做离心机械。下列机械属于离心机械的是（）A游乐场的过山车 B棉花糖制作机 C洗衣机滚筒 D旋转秋千 答案：BC A游乐场的过山车做曲线运动，没有发生离心现象，故 A 错误；B棉花糖制作机，是通过机器转速增加，所需要的的的向心力增加，发生离心现象，故 B 正确；C洗衣机脱水时，转速增加，水需要的的向心力增加，当衣服对水的附着力小于水所需要的向心力，发生离心现象，故 C 正确；D旋转秋千做圆周运动，但没有发生离心现象，故 D 错误。故选 BC。25、如图所示，一长为l的轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，小球绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，在时间内转过的圆心角为，下列说法正确的是（）A在时间内小球转过的弧长为 B在时间内小球转过的弧长为2 C小球转动的角速度大小为 D小球转动的线速度大小为 22 答案：AC AB根据弧长与圆心角的关系可知，在时间内小球转过的弧长为，故 A 正确，B 错误；C根据角速度的定义式得小球转动的角速度的大小为 =故 C 正确；D小球转动的线速度大小为 =故 D 错误。故选 AC。填空题 26、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 23 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 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。27、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 24 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 合=tan=可知，小球 A 的向心加速度等于小球 B 的向心加速度。28、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。25 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。29、在光滑水平面上，一根原长为的轻质弹簧的一端与竖直轴连接，另一端与质量为的小球（视为质点）连接，如图所示。若小球以为圆心以不同速率做匀速圆周运动，弹簧的长度分别为1.5、2，则小球两次做匀速圆周运动时的向心力大小之比1:2=_，线速度大小之比1:2=_。答案：1:2 6:4 1小球做圆周运动的向心力由弹簧的弹力提供，而弹簧弹力=当弹簧长度为1.5时，伸长量为0.5；当弹簧长度为2时，伸长量为 则有两次圆周运动的向心力之比 12=12 2由向心力公式=2得两次圆周运动的线速度之比为 12=1122=1 1.52 2=6:4 30、如图所示的水平圆形转台，以角速度 2 rad/s 匀速转动，转台上的物块和人在同一半径r1.0 m 的圆周上随转台一起转动，已知物块的质量为 5 kg，人的质量为 50 kg，那么物块运动的向心力是_N；人受到的静摩擦力是_N。26 答案：20 200 1物块运动的向心力 F=m2r=5221=20N 2人随圆盘做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，则静摩擦力指向圆心，大小 f=M2r=50221=200N