2017-2018学年高中创新设计物理粤教版必修2章末检测：第二章圆周运动

1、章末检测(时间： 90 分钟满分： 100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题4 分，共 24 分 )1大型游乐场中有一种“摩天轮”的娱乐设施，如图1 所示，坐在其中的游客随轮的转动而做匀速圆周运动，对此有以下说法，其中正确的是()图 1A 游客处于一种平衡状态B游客做的是一种变加速曲线运动C游客做的是一种匀变速运动D游客的速度不断地改变，加速度不变答案B解析游客做匀速圆周运动，速度和加速度的大小不变，但它们的方向时刻在改变，均为变量，因此游客做的是变加速曲线运动，而非匀变速运动，处于非平衡状态2如图 2 所示是自行车传动结构的示意图，其中是半径为r 1 的大齿轮，是半径为r 2 的

2、小齿轮， 是半径为r3 的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为()图 2nr 1r 3Bnr 2r3A r2r 12nr 1r 3D2nr 2r 3Cr2r 1答案C解析自行车前进速度即为轮的线速度，由同一个轮上的角速度相等，同一链条上的线速度相等可得：1r1 2r2， 3 2，再有1 2n， v 3 3，所以 v2nr 1r 3rr 23在离心浇铸装置中，电动机带动两个支承轮同向转动，管状模型放在这两个轮上靠摩擦转动，如图3 所示，铁水注入之后，由于离心作用，铁水紧紧靠在模型的内壁上，从而可得到密实的铸件，浇铸时转速不能过低，否则，铁水会脱离模型内壁，产生次品已知管状模型

3、内壁半径为R，则管状模型转动的最低角速度为 ()图 3A gBgR2RC2gD 2gRR第 1页答案A解析以管状模型内最高点处的铁水为研究对象，转速最低时，重力提供向心力，即mg m2R，得 gR4一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的 3，如果要使汽车4在桥顶对桥面没有压力，车速至少为()A 15 m/sB20 m/ sC25 m/sD 30 m/ s答案B32解析v当 NG 时，因为， G N m，4r1v2v2所以4G m r；当 N 0 时， Gm r，所以 v 2v20 m/s5如图 4 所示，质量为 m 的物块从半径为R 的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点

4、时的速度为 v，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是f，则物块与碗的动摩擦因数为 ()图 4fBfA mgv2mg mRCfDfvv22mgmRmR答案B解析物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用，2f据牛顿第二定律得v2N mg mR ，又f N，联立解得 v ，选项 B 正确mg mR6如图 5 所示，光滑固定的水平圆盘中心有一个光滑的小孔，用一细绳穿过小孔连接质量分别为m1、 m2 的小球 A 和 B，让 B 球悬挂， A 球在光滑的圆盘面上绕圆盘中心做匀速圆周运动， 角速度为，半径为 r，则关于 r 和 关系的图象正确的是()图5答案B解析2m2 g 1，可知

5、 r 与12成反比，故 A 错误，根据 m2 g m1r 得： r 22成正比，与 m1 第 2页1m1212B 正确；因为 2 ，则r与 成正比，故 C、D 错误rm g二、多项选择题 (本题共4 小题，每小题 6分，共 24分 )7如图 6 所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、 B 质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上 不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是 ()图 6A A 的速度比 B 的大BA 的向心加速度比B 的小C悬挂 A、 B 的缆绳与竖直方向的夹角相等D悬挂 A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小答案 BD解析因为 A、B 的角速度 相同

6、，线速度vr ，而 rAB，所以 vAvB，则 A 项错；根据 arr 2 知 aAaB，则 B 项正确；如图， tan a，而 B 的向心加速度较大，则B 的缆绳与竖gmg直方向夹角较大，缆绳拉力T，则TAmg，杯中水受到的杯子弹力不可能等于0，所以 D对9如图 8 所示，长0.5 m 的轻质细杆，一端固定有一个质量为3 kg 的小球，另一端由电动机带动，使杆绕 O 点在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为2 m/s.取 g 10 m/ s2，下列说法正确的是 ()图 8A 小球通过最高点时，对杆的拉力大小是24 NB小球通过最高点时，对杆的压力大小是6 NC小球通过最低点时，对杆的拉力大

7、小是24 ND小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54 N答案BD22解析设小球在最高点时受杆的弹力竖直向上，则vvmg N1 m，得 N1 mg m 6llN，故小球对杆的压力大小是6N， A 错误， B 正确；小球通过最低点时v2N2 mg m，得l2v54 N ， C 错误， D 正确N2 mg m54 N ，小球对杆的拉力大小是l10有一种杂技表演叫“飞车走壁”， 由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动如图9 所示， 图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为 h，下列说法中正确的是()图 9A h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大Bh 越高，摩托车做圆周运

8、动的线速度将越大Ch 越高，摩托车做圆周运动的周期将越大D h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大答案BC解析摩托车受力如图所示mg由于 N cos 所以摩托车受到侧壁的支持力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力F 也不变，v2224A 错误；由 F mgtan m r m r m T2 r 知 h 变化时，向心力 F 不变，但高度升高， r变大，所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项B、 C 正确， D 错误第 4页三、填空题 (共 2 小题，共12 分 )11 (6 分 )航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物

9、体的质量假设某同学在这种环境中设计了如图 10 所示的装置 (图中 O 为光滑小孔 )来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动设航天器中具有基本测量工具图 10(1)实验时需要测量的物理量是_(2)待测物体质量的表达式为m _ 答案(1)弹簧测力计示数 F、圆周运动的半径 R、圆周运动的周期 T(2)FT 224R24解析需测量物体做圆周运动的周期T、半径 R 以及弹簧测力计的示数F，则有 F m T2FT 2R，所以待测物体质量的表达式为m24R12(6 分 )如图 11 所示皮带传动轮， 大轮直径是小轮直径的2 倍，A 是大轮边缘上一点，B 是小轮边缘上一点，

10、C 是大轮上一点，C 到圆心 O1 的距离等于小轮半径转动时皮带不打滑，则 A、B 两点的角速度之比A B _，B、 C 两点向心加速度大小之比 aB aC _图 11答案1 24 1四、计算题 (本题共 4 小题，共 40 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13 (8 分)如图 12 所示，在竖直平面内有半径为R 的圆轨道，表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动已知人和摩托车的总质量为m，人以 v12gR的速度过轨道最高点B，并以 v23v1 的速度过最低点A求 A、 B 两点摩托车对轨道的压力大小相差多少？图 12答案6mg2解析在 B 点， NBmg

11、 mv1，解得 NB mg，根据牛顿第三定律，B 点摩托车对轨道R的压力大小NB NBmg2v 2在 A 点， NA mg mR解得 NA 7mg，第 5页根据牛顿第三定律，A 点摩托车对轨道的压力大小NA NA 7mg所以在 A、B 两点车对轨道的压力大小相差NA NB 6mg14 (10 分 )如图 13 所示，水平转盘上放有质量为m 的物体 (可视为质点 ) ，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的倍，转盘的角速度由零逐渐g3g增大，求：当角速度分别为2r 和2r 时，绳子对物体拉力的大小图 13答案012 mg解析当向心力只由最大静摩擦力提供时，由 mg m2

12、r 得：gg，12rrgr，物体所需向心力仅由静摩擦力提供，此时绳子对物体拉力为零 3gg，物体受到的最大静摩擦力不足以提供向心力，此时绳子对物体22rr有拉力由 N mg， NT mr2223g1得 Tmr2 mg mr mg mg2r2此时绳子对物体拉力的大小为12 mg15 (10 分)如图 14 所示，一光滑的半径为R 的半圆形轨道固定在水平面上，一个质量为 m 的小球以某一速度冲上轨道，然后小球从轨道口B 处飞出，最后落在水平面上已知小球落地点 C 距 B 处的距离为3R，求小球对轨道口B 处的压力为多大图 14答案14mg解析设小球经过B 点时速度为v0，则小球平抛的水平位移为x3

13、R 2 2R 25R，12，所以 t4R2R 2gtgv0 x5R 5gRt4R2g第 6页对小球过 B 点时由牛顿第二定律得21v0， FFmg mR4mg由牛顿第三定律得1F F4mg116 (12 分 )如图 15 所示，轨道ABCD 的 AB 段为一半径R 0.2 m 的光滑 4圆形轨道，圆心为 O，且 OA 水平， BC 段为高为 h 5 m 的竖直轨道，CD 段为水平轨道， 一质量为 0.2kg 的小球从 A 点由静止开始下滑， 到达 B 点时速度的大小为2 m/s ，离开 B 点做平抛运动 (g10 m/ s2)，求：图 15(1)小球离开B 点后，在CD 轨道上的落地点到C 点的水平距离；(2)小球到达B 点时对圆形轨道的压力大小；(3)如果在 BCD 轨道上放置一个倾角 45的斜面 (如图中虚线所示 )，那么小球离开 B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距离B 点有多远如果不能，请说明理由答案(1)2 m (2)6 N(3) 能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距离B 点 1.13 m解析(1)设小球离开B 点做平抛运动的时间为 t1C 点距离为 x，落地点到122h1 s由 h gt1 得： t1g2x vBt12 m(2)小球