高中物理第六章圓周運動水平測試卷新人教版必修2高中物理第六章圓周運動水平測試卷新人教版必修2/高中物理第六章圓周運動水平測試卷新人教版必修2第六章水平測試卷本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每題4分，共48分。在每題給出的四個選項中，第1～8題只有一項切合題目要求，第9～12題有多項切合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．以下關(guān)于勻速圓周運動的描述，正確的選項是()A．是勻速運動B．是勻變速運動C．是加快度變化的曲線運動D．協(xié)力不一準(zhǔn)時刻指向圓心答案C剖析勻速圓周運動線速度大小不變，方向改變，不是勻速運動，故A錯誤；勻速圓周運動的加快度指向圓心，大小不變，方向時刻改變，因此不是勻變速曲線運動，故B錯誤；勻速圓周運動的加快度指向圓心，大小不變，方向時刻改變，因此勻速圓周運動是加快度方向不斷改變的曲線運動，故C正確；勻速圓周運動的協(xié)力的方向向來指向圓心，故D錯誤。2．以以下列圖，某游樂場的大型摩天輪半徑為R，勻速旋轉(zhuǎn)一周需要的時間為t。已知質(zhì)量為m的小華乘坐的車廂現(xiàn)在處于摩天輪的最底部，則以下說法正確的選項是()A．摩天輪運動的角速度為2πtB．摩天輪運動的線速度為2πRtC．摩天輪運動的向心加快度為4π2R2t2D．在最低點時座椅對小華的作使勁為4mπ2Rt2答案B剖析摩天輪旋轉(zhuǎn)一周的時間即為其旋轉(zhuǎn)周期，則知摩天輪旋轉(zhuǎn)的周期T＝t，因此摩2π2πv＝2πR2πR天輪運動的角速度ω＝T＝t，故A錯誤；摩天輪運動的線速度T＝t，故Bv24π2R24π2R正確；摩天輪運動的向心加快度an＝R＝Rt2＝t2，故C錯誤；小華在最低點時，支持14π2R4π2R力與重力的協(xié)力充當(dāng)向心力，則有：F－mg＝mt2，解得：F＝mg＋mt2，故D錯誤。3．轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛，以以下列圖，假設(shè)某轉(zhuǎn)筆妙手能讓筆繞其上的某一點O做勻速圓周運動，以下有關(guān)轉(zhuǎn)筆中涉及到的物理知識的表達，正確的選項是()A．筆桿上各點線速度大小同樣B．筆桿上各點周期同樣C．筆桿上的點離O點越遠，角速度越小D．筆桿上的點離O點越遠，向心加快度越小答案B剖析由題意知，筆上各點轉(zhuǎn)動一圈所用時間相等，因此各點的周期相等，由于v＝2πR2πT，因此離O越遠的點半徑越大，線速度越大，故A錯誤，B正確；由于T＝ω，故各點的角速度相等，C錯誤；由于an＝r·ω2，因此離O點越遠，向心加快度越大，故D錯誤。4．?dāng)[式列車是集電腦、自動控制等高新技術(shù)于一體的新式高速列車，以以下列圖。當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時，在電腦控制下，車廂會自動傾斜，抵消離心力的作用。行走在直線上時，車廂又恢復(fù)原狀，就像玩具“不倒翁”同樣。假設(shè)有一超高速列車在水平面專家駛，以100m/s的速度拐彎，拐彎半徑為500m，則質(zhì)量為50kg的乘客，在拐彎過程中所碰到的火車給他的作使勁為(g取10m/s2)()A．5005NB．5002NC．1000ND．0答案Av210000剖析依照牛頓第二定律得：F合＝mR＝50×500N＝1000N，依照平行四邊形定則知火車給乘客的作使勁：＝mg2222N＝5005N，故A正確，B、C、D＋合＝500＋1000NF錯誤。5．以以下列圖，底面半徑為R的平底漏斗水平放置，質(zhì)量為m的小球置于底面邊緣緊靠側(cè)壁，漏斗內(nèi)表面圓滑，側(cè)壁的傾角為θ，重力加快度為g?，F(xiàn)給小球一垂直于半徑向里的2某一初速度v0，使之在漏斗底面內(nèi)做圓周運動，則()A．小球必然碰到兩個力的作用B．小球可能碰到三個力的作用C．當(dāng)v0<gRtanθ時，小球?qū)Φ酌娴膲毫榱鉊．當(dāng)v0＝gRtanθ時，小球?qū)?cè)壁的壓力為零答案B剖析設(shè)小球恰好對底面無壓力時的速度為v，此時小球的向心力＝tanθ＝v2，F(xiàn)mgmR因此v＝tanθ。故當(dāng)小球轉(zhuǎn)動速度v0<tan時，它受重力、底面的支持力和側(cè)壁的gRgRθ彈力三個力作用；當(dāng)小球轉(zhuǎn)動速度v0＝gRtanθ時，它只受重力和側(cè)壁的彈力作用。因此B正確，A、C、D錯誤。6．以以下列圖，一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，以下說法正確的選項是()A．小球過最高點時，桿所受的彈力不能夠等于零B．小球過最高點時，速度最少為gRC．小球過最高點時，桿對球的作使勁必然隨速度的增大而增大D．若把題中的輕桿換為輕繩，其他條件不變，小球過最高點時，速度最少為gR答案D剖析桿既能夠供應(yīng)拉力，又能夠供應(yīng)支持力，當(dāng)小球在最高點時，桿對小球的彈力等于小球的重力時，小球到達最高點時的速度等于零，故B錯誤；小球在最高點時，若是速度恰好為gR，則此時恰好只碰到重力的作用，重力為它供應(yīng)向心力，桿和球之間沒有作使勁，3v2A錯誤；在最高點，當(dāng)v＜gR時，依照牛頓第二定律得：mg－F＝mR，即桿對小球有向上的作使勁，隨速度的增大，桿的作使勁減小，故C錯誤；輕繩模型中，小球過最高點時有：v2mg≤mR，解得：v≥gR，即其他條件不變，小球過最高點時，速度最少為gR，D正確。7．公路在經(jīng)過小型水庫的泄洪閘的下游時，經(jīng)常要修建凹形橋，也叫“過水道面”。以以下列圖，汽車經(jīng)過凹形橋的最低點時()A．汽車對凹形橋的壓力等于汽車的重力B．汽車對凹形橋的壓力小于汽車的重力C．汽車的向心加快度大于重力加快度D．汽車的速度越大，對凹形橋面的壓力越大答案Dv2剖析汽車經(jīng)過凹形橋最低點時，靠重力和支持力的協(xié)力供應(yīng)向心力，有：N－mg＝mR，v2解得：N＝mg＋mR?？芍噷虻膲毫Υ笥谄嚨闹亓?，故A、B錯誤；汽車的向心力不v2必然大于重力，向心加快度不用然大于重力加快度，故C錯誤；依照N＝mg＋mR，速度越大，支持力越大，依照牛頓第三定律可知，對凹形橋面的壓力越大，故D正確。8．杜杰老師心靈手巧，用細繩拴著質(zhì)量為m的小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，以以下列圖。則以下說法正確的選項是()A．小球經(jīng)過最高點時，繩子張力不能夠夠為0gRB．小球恰好經(jīng)過最高點時的速度是2C．若小球做勻速圓周運動，則小球經(jīng)過最低點和最高點，繩的張力差為2mgD．若小球做勻速圓周運動，則小球經(jīng)過最低點和最高點，繩的張力差為4mg答案C4v2剖析小球運動到最高點時，繩子張力能夠為0，重力供應(yīng)向心力，mg＝mR，解得恰好經(jīng)過最高點的臨界速度v＝gR，故A、B錯誤；若小球做勻速圓周運動，經(jīng)過最高點時，F(xiàn)1v22v221＋mg＝mR，經(jīng)過最低點時，F(xiàn)－mg＝mR，聯(lián)立解得繩的張力差為F－F＝2mg，故C正確，D錯誤。9．關(guān)于以以下列圖的四種圓周運動模型，以下說法正確的選項是()A．如圖a所示，汽車安全經(jīng)過拱橋最高點時，車對橋面的壓力小于車的重力B．如圖b所示，在圓滑固定圓錐筒的水平面內(nèi)做勻速圓周運動的小球，受重力、彈力和向心力C．如圖c所示，輕質(zhì)細桿一端固定一小球，繞另一端O點在豎直面內(nèi)做圓周運動，在最高點小球所受的彈力方向必然向上D．如圖d所示，火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，車輪可能對內(nèi)外軌均無側(cè)向壓力答案AD剖析圖a汽車安全經(jīng)過拱橋最高點時，重力和支持力的協(xié)力供應(yīng)向心力，方向向下，因此支持力小于重力，依照牛頓第三定律，車對橋面的壓力小于車的重力，故A正確；圖b在固定圓錐筒內(nèi)做勻速圓周運動的小球，受重力和彈力作用，向心力是由重力和彈力的協(xié)力供應(yīng)的，故B錯誤；圖c中輕質(zhì)細桿一端固定的小球，在最高點時所受桿的力可能是向上的彈力，也可能是向下的拉力，也可能不受桿的力，故C錯誤；圖d中火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，當(dāng)碰到的重力和軌道的支持力的協(xié)力恰好等于向心力時，車輪對內(nèi)外軌均無側(cè)向壓力，故D正確。10.以以下列圖為一壓路機的表示圖，其大輪半徑是小輪半徑的1.5倍，A、B分別為大輪和小輪邊緣上的點。在壓路機前進時，A、B兩點的()A．線速度之比為vA∶vB＝1∶15B．線速度之比為vA∶vB＝3∶2C．角速度之比為ωA∶ωB＝3∶2D．向心加快度之比為aA∶aB＝2∶3答案AD剖析v由題意知vA∶vB＝1∶1，故A正確，B錯誤；由ω＝得ωA∶ωB＝rB∶rA＝2∶3，rnv2ABBA故C錯誤；由a＝r得a∶a＝r∶r＝2∶3，故D正確。11．子彈以初速度v0水平向右射出，沿水平直線穿過一個正在沿逆時針方向轉(zhuǎn)動的薄壁圓筒，在圓筒上只留下一個彈孔(從A地點射入，B地點射出，以以下列圖)。OA，OB之間的πR＝0.5m，子彈向來以v＝60m/s的速度沿水平方向運動(不30考慮重力的作用)，則圓筒的轉(zhuǎn)速可能是()A．20r/sB．60r/sC．100r/sD．220r/s答案CDπ剖析OA、OB之間的夾角θ＝3，因此A與B之間的距離等于R，在子彈遨游的時間內(nèi)，圓筒轉(zhuǎn)動的角度為1n＝1,2,3，)，2n－π，(312n－3π，(n＝1,2,3，)。則時間：t＝ω因此子彈的速度：v0＝ABRR＝＝2n－1ttπ3ωωR＝，(n＝1,2,3，)。12n－3π解得：1π·v0＝，。ω3R(n1,2,3)6則：T＝2π＝2πR＝2R，(n＝1,2，3，)ω2n－1π02n－103v3v12－1v0n3，(＝1,2,3，)轉(zhuǎn)速：＝＝2RNTn5當(dāng)n＝1時，N＝3×60＝100r/s當(dāng)n＝2時，＝11×60＝220r/s，故C、D正確。N312．以以下列圖，在水平圓盤上沿半徑方向放置用細線相連的質(zhì)量均為m的A、B兩個物塊(可視為質(zhì)點)。A和B距軸心O的距離分別為rA＝R，rB＝2R，且A、B與轉(zhuǎn)盤之間的最大靜摩擦力都是fm，兩物塊A和B隨著圓盤轉(zhuǎn)動時，向來與圓盤保持相對靜止。則在圓盤轉(zhuǎn)動的角速度從0遲緩增大的過程中，以下說法正確的選項是()A．B所受協(xié)力素來等于A所受協(xié)力B．A碰到的摩擦力素來指向圓心C．B碰到的摩擦力先增大后不變2fmD．A、B兩物塊與圓盤保持相對靜止的最大角速度ωm＝mR答案CD剖析由于圓盤轉(zhuǎn)動的角速度遲緩增大，故每一個極短的時間段，都能夠以為A、B在做勻速圓周運動，協(xié)力供應(yīng)向心力，依照牛頓第二定律得F合＝mω2r，角速度ω相等，B的轉(zhuǎn)動半徑較大，所受協(xié)力較大，故A錯誤；最初圓盤轉(zhuǎn)動的角速度較小，A、B隨圓盤做圓周運動所需的向心力較小，可由A、B與盤面間靜摩擦力供應(yīng)，靜摩擦力指向圓心，由于B所需向心力較大，當(dāng)B與盤面間靜摩擦力達到最大值時，A與盤面間的靜摩擦力還沒有達到最大，若連續(xù)增大轉(zhuǎn)速，則B有做離心運動的趨勢，而拉緊細線，使細線上出現(xiàn)張力，轉(zhuǎn)速越大，細線上張力越大，使得A與盤面間靜摩擦力先沿半徑方向指向圓心，減小到零，再反向增大，當(dāng)A與盤面間靜摩擦力也達到最大時，A、B將開始滑動，因此A碰到的摩擦力先指向圓心后背叛圓心，而B碰到的摩擦力素來指向圓心，先增大后不變，故B錯誤，C正確；當(dāng)A與盤面間靜摩擦力恰好達到最大時，A、B將開始滑動，則依照牛頓第二定律，對A：722ωm＝2fmT－fm＝mωmR，對B：T＋fm＝mωm·2R，解得最大角速度為：，故D正確。mR第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、填空和實驗題(本題共2小題，共12分)13．(6分)某走時正確的時鐘，分針與時針的長度之比是1.2∶1。分針與時針的角速度之比是________。分針針尖與時針針尖的線速度之比是________。分針和時針的運動可看作勻速圓周運動，則分針和時針轉(zhuǎn)動的向心加快度之比是________。答案(1)12∶1(2)14.4∶1(3)172.8∶1剖析(1)在一個小時的時間內(nèi)，分針轉(zhuǎn)過的角度為360度，而時針轉(zhuǎn)過的角度為30度，因此角速度之比為：ω1∶ω2＝360∶30＝12∶1。由v＝rω可得，線速度之比為v1∶v2＝(1.2×12)∶(1×1)＝14.4∶1。(3)依照n＝vω知，向心加快度之比為1∶2＝172.8∶1。aaa14．(6分)在使用以以下列圖的向心力演示器研究向心力大小與哪些因素有關(guān)的實驗中。本實驗采用的科學(xué)方法是______________。轉(zhuǎn)著手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動，橫臂的擋板對球的壓力供應(yīng)了小球做勻速圓周運動的向心力，彈簧測力套筒上露出的標(biāo)尺能夠顯示此力的大小。由圖示情況可知，鋼球A與鋁球B的角速度關(guān)系為ωA________ωB。(選填“>”“＝”或“<”)經(jīng)過本實驗?zāi)軌颢@得的結(jié)論有________。A．在半徑和角速度必然的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比B．在質(zhì)量和半徑必然的情況下，向心力的大小與角速度成反比C．在質(zhì)量和半徑必然的情況下，向心力的大小與角速度成正比D．在質(zhì)量和角速度必然的情況下，向心力的大小與半徑成反比答案(1)控制變量法(2)<(3)A剖析(1)使用向心力演示器研究向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系時半徑和角速度都不變，研究向心力大小與半徑的關(guān)系時質(zhì)量和角速度都不變，研究向心力大小與角速度的關(guān)系時半徑和質(zhì)量都不變，因此采用的科學(xué)方法是控制變量法。由圖可知圖中兩球碰到的向心力相等，轉(zhuǎn)動的半徑同樣，由于鋁的密度小，則同樣體積的鋁球的質(zhì)量小，由向心力的公式：n＝mrω2，則ωA<B。Fω經(jīng)過本實驗?zāi)軌颢@得的結(jié)論有，在半徑和角速度必然的情況下，向心力的大小與質(zhì)8量成正比，在質(zhì)量和角速度必然的情況下，向心力的大小與半徑成正比，在質(zhì)量和半徑必然的情況下，向心力的大小與角速度的平方成正比，故A正確，B、C、D錯誤。三、計算題(本題共4小題，共40分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)15．(8分)申雪、趙宏博是我國雙人花式滑冰的名將，曾代表祖國在世界各大比賽中取得了驕人的成績。以以下列圖是模擬趙宏博(男)以自己為轉(zhuǎn)動軸拉著申雪(女)做勻速圓周運動，若趙宏博的轉(zhuǎn)速為30r/min，申雪觸地冰鞋的線速度為4.7m/s。求申雪觸地冰鞋做圓周運動的角速度和半徑；若他們手拉手繞他們連線上的某點做勻速圓周運動，已知男、女運動員觸地冰鞋的線速度分別為3.6m/s和4.8m/s，問男、女運動員做圓周運動的半徑之比為多少？答案(1)3.14rad/s1.5m(2)3∶4剖析(1)n＝30r/min＝0.5r/s，角速度ω＝2πn≈3.14rad/s。設(shè)觸地冰鞋做圓周運動的半徑為r，4.7由v＝ωr得r＝ω＝3.14m≈1.5m。他們各自做以以下列圖的圓周運動，他們的角速度同樣，設(shè)男運動員做圓周運動的半徑為r1，女運動員做圓周運動的半徑為r2，v1則r1ω＝v13.6＝3。＝＝r2v2v24.84ω16．(8分)以以下列圖，斜面AB與豎直半圓軌道在B點圓滑相連，斜面傾角為θ＝45°，半圓軌道的半徑為2m，一小球從斜面下滑，進入半圓軌道，最后落到斜面上，當(dāng)小球經(jīng)過C點時，小球?qū)壍赖膲毫?6N，小球的質(zhì)量為3kg，g取10m/s2，試求：9小球經(jīng)過C點的速度為多大？小球從走開軌道到落到斜面所用的時間。答案(1)8m/s(2)0.4s剖析(1)在C點，依照牛頓第二定律可得：2vCFN＋mg＝mR，解得vC＝8m/s。小球走開軌道后做平拋運動，則x＝vCt；2R－x＝1gt2，2聯(lián)立解得：t＝0.4s。17.(12分)以以下列圖，一根長0.1m的細線，一端系著一個質(zhì)量為0.18kg的小球，拉住線的另一端，使球在圓滑的水平桌面上做勻速圓周運動。當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增加到原來的3倍時，細線斷裂，這時測得線的拉力比原來大40N。求此時線的拉力為多大？求此時小球運動的線速度為多大？若桌面高出地面0.8m，則線斷后小球垂直桌面