高中物理-第二章-圆周运动单元检测-粤教版必修2

第二章圆周运动(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24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改变，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改变C只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心D物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动2如图1所示，图1半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO转动，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为，现要使a不下落，则圆筒转动的角速度至少为()A. B. C. D. 3有一种玩具的结构如图2所示，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如果圆环绕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()图2A30 B45 C60 D754.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5.图4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；如果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/sB20 m/sC25 m/sD30 m/s6.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点的向心加速度一定大于N点的向心加速度BM点的向心加速度一定等于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7甲、乙两名溜冰运动员图6m甲70 kg，m乙36 kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图6所示，两人相距0.9 m，弹簧秤的示数为21 N，下列判断正确的是()A两人的线速度相同，约为1 m/sB两人的角速度相同，约为1 rad/sC两人的运动半径相同，为0.45 mD两人的运动半径不同，甲为0.6 m，乙为0.3 m8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2mg二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)9关于向心力的下列说法中正确的是()A向心力不改变做圆周运动物体速度的大小B做匀速圆周运动的物体，其向心力时刻改变C做圆周运动的物体，所受合力一定等于向心力D做匀速圆周运动的物体，所受的合力为零10.图7如图7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的角速度大小不变11有一质量为m的小物块，由碗边滑向碗底，该碗内表面是半径为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物块的加速度大小不变B物块所受合力为零C物块所受合外力大小一定，方向改变D物块所受合外力大小、方向均一定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，小球旋转平面在A处；当杆角速度为2时，小球旋转平面在B处，设球对杆的压力为FN，则有()AFN1FN2 BFN1FN2C12题号123456789101112答案三、计算题(本题共4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14(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)汽车若能安全驶过此桥，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，该装置必须以多大的角速度转动才行？(2)此时绳子的张力为多少？第二章圆周运动1A做曲线运动的物体速度方向沿切线方向，时刻改变，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2D要使a恰不下滑，则a受筒的最大静摩擦力作用，此力与重力平衡，筒壁给a的支持力提供向心力，则FNmr2，而fmmgFN，所以mgmr2，故.所以A、B、C均错误，D正确3C小球受重力G与圆环的支持力FN，两力的合力提供向心力根据牛顿第二定律有mgtan m2r，rRsin .即cos ，得60.4C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，两个力的合力提供向心力由平行四边形定则可得Fm，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为FFm，故C正确5B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，即汽车的重力提供向心力，由mg得v20 m/s.6A因为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一定相等在大轮边缘上任取一点Q，因为Rr，所以由an可知，aQaN，因此A选项正确7B8D在最高点，设座椅对飞行员的支持力为FN1，则mgFN1m，得FN1mmg由牛顿第三定律，在最高点飞行员对座椅的压力大小为FN1mmg在最低点，设座椅对飞行员的支持力为FN2，则FN2mgm得FN2mgm由牛顿第三定律，在最低点飞行员对座椅的压力大小为FN2mgmFN2FN12mg.9AB向心力只改变圆周运动物体速度的方向，不改变速度的大小，故A对；做匀速圆周运动的物体，向心力的大小是不变的，但其方向时刻改变，所以B对；做圆周运动的物体，其所受的合力不一定都用来提供向心力，还可能提供切线方向的加速度，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；显然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10AD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对照可得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对照可知2k，(常数)，质点Q的角速度保持不变，D选项正确因此选项B、C皆不正确11AC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12BD由图可知，小球随杆旋转时受到重力mg和杆的支持力FN两个力作用合力F合mgcot 提供向心力，即mgcot m2r，因r2r1，所以12，C错误，D正确；而FN与半径无关，故FN1FN2，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FN，设汽车的行驶速度为v.则mgFNm当FN0时，v此时汽车从最高点开始离开桥面做平抛运动，汽车不再安全，故汽车过桥的安全速度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解析首先根据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，最大静摩擦力提供向心力即可求解因为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提供设木块质量为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提供向心力，即fmaxmr联立式解得rRARARB16(1