-2022年新人教版必修圆周运动单元检测试题1解析版

2019—2020学年新人教版必修第二册第六章圆周运动单元检测试题1（解析版)1．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，其向心力是不变的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，一定是所受的合外力充当向心力2．如图所示，A、B两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴OO′匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动．若两球质量之比mA∶mB＝3∶2，那么关于A、B两球的下列说法中正确的是()A．A、B两球受到的向心力之比为3∶2B．A、B两球角速度之比为1∶1C．A、B两球运动半径之比为2∶3D．A、B两球向心加速度之比为2∶33．如图所示,将物块置于沿逆时针方向转动的水平转盘上,并随转盘一起转动(物块与转盘间无相对滑动).图中方向指向圆心,方向与方向垂直下列说法正确的是A．若物块所受摩擦力方向为方向,转盘一定是匀速转动B．若物块所受摩擦力方向为方向,转盘一定是加速转动C．若物块所受摩擦力方向为方向,转盘一定是加速转动

D．若物块所受摩擦力方向为方向,转盘一定是减速转动4．在较大的平直木板上相隔一定距离钉几个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉子内形成拱形桥，三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦，这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统放在电子秤上做实验，如图所示，关于实验中电子秤的示数，下列说法正确的是()A．玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些B．玩具车运动通过拱桥顶端时的示数大一些C．玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态D．玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥)，示数越小5．如图所示，A、B两轮靠轮边缘间的摩擦转动，两轮半径RA=2RB，P、Q为两轮边缘上一点,当主动轮A匀速转动时，两点角速度大小之比为()A．2：1 B．1：2 C．1：1 D．1：46．如图，在电动机转轮上距轴为处固定一质量为的小球，电机启动后，球以角速度绕轴匀速转动，则电机对地面最大压力和最小压力之差为（）A． B． C． D．7．匀速圆周运动中，线速度v、角速度ω、周期T、半径R之间的关系，正确的是（）A．ω=vR B．ω=2πT C．v=ωR D．8．下列说法中正确的是（）A．合运动的时间等于两个分运动的时间之和B．做匀速圆周运动的物体，所受到的合外力为零C．曲线运动一定是变速运动D．分运动是直线运动，则合运动必是直线运动9．如图所示，一根长为L的轻杆OA，O端用铰链固定，另一端固定着一个小球A，轻杆靠在一个质量为M、高为h的物块上．若物块与地面摩擦不计，则当物块以速度v向右运动至杆与水平方向夹角为θ时，小球A的线速度大小为()A． B．C． D．10．如图所示，光滑水平面上一个小球由细线牵引，绕桌面上的图钉O做匀速圆周运动，小球在运动过程中（）A．动能变化 B．速度变化C．周期变化 D．角速度变化11．如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高m顶部水平高台，接着以v＝3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径R＝，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．g＝10m/s2，sin53°＝，cos53°＝．求：（人和车可视为质点）(1)从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离s；(2)从平台飞出到达A点时的速度及圆弧对应圆心角θ；(3)人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力．12．如图所示，质量m＝1kg的小球用细线拴住，线长l＝m，细线所受拉力达到F＝18N时就会被拉断.当小球从图示虚线位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断.若此时小球距水平地面的高度h＝5m，求小球落地点到P点的距离.(P点在悬点的正下方，g＝10m/s2)13．小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为d，重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。(1)问绳能承受的最大拉力多大？(2)改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？14．如图1所示，水平转盘可绕其竖直中心轴转动，盘上叠放在质量均为m=1kg的A、B两个物块，B物块用长为的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计．细线能承受的最大拉力为．A、B间的动摩擦因数为，B与转盘间的动摩擦因数为，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．转盘静止时，细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度匀速转动时，传感器上就会显示相应的读数F．试通过计算在如图2坐标系中作出图象．（g=10m/s2）（要求写出必要的计算过程）15．在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,细绳的悬点刚好与一竖直放置的刻度尺零刻度线对齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,调整白纸的位置,设法使球刚好沿纸上某个半径为r的圆做圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g.(1).用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动需要的向心力表达式为Fn=__________.(2).通过刻度尺测得小球运动轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为F=__________;(3).改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图象为一直线时,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式为k=__________.16．如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图。转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。标尺8上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：(1)在该实验中应用了_____________（选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”）来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。(2)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的向心力之比为_____________，角速度之比为_____________。参考答案1．AD【解析】A、向心力总是指向圆心，而速度总是沿着切线方向，故向心力一定垂直于速度，不改变速度的大小，故A正确；

B、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，方向不断变化，是变力，故B错误；

C、物体做变速圆周运动时，合力不总是指向圆心，故合力不一定等于向心力，向心力为合力的一个分力，故C错误；

D、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，提供向心力，故D正确．点睛：向心力的方向不断变化，一定是变力；变速圆周运动的合外力不一定指向圆心，只有当合力指向圆心时，合力才完全充当向心力．2．BCD【解析】由绳子的拉力提供向心力，绳子的拉力相等，所以向心力相等，向心力大小之比为1：1，故A错误；同轴转动角速度相同，即A、B两球角速度之比为1∶1；绳子的拉力提供向心力，则有：mAω2rA=mBω2rB，解得：，故BC正确；根据a=ω2r得：，故D正确；故选BCD．3．BD【解析】圆盘匀速转动时，重力和支持力平衡，合外力（摩擦力）提供圆周运动向心力，故摩擦力方向指向圆心O点，即co方向，选项A错误；当转盘加速转动时，物块P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a方向的切向力，使线速度大小增大，两方向的合力即摩擦力可能指向b，故b正确，C错误；当转盘减速转动时，物块P做减速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a相反方向的切向力，使线速度大小减小，两方向的合力即摩擦力可能指向d，故D正确．故选BD．点睛：分析圆周运动物体受到的力，把握好利用分解的思想：向切向和径向方向分解，平行速度方向的合力，即切向力，产生切向加速度，改变速度的大小；垂直速度方向的合力，指向圆心，产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小．4．D【解析】【详解】C．玩具车运动到最高点时，受向下的重力和向上的支持力作用，根据牛顿第二定律有mg－FN＝m即FN＝mg－m<mg可知玩具车此时处于失重状态，C错误；ABD．玩具车静止在拱桥顶端时，示数即总重力，运动通过拱桥顶端时，系统有向下的加速度(向心加速度)，支持力小于总重力，即示数小于总重力，且速度越大，向心加速度越大，示数越小，AB错误，D正确。故选D。5．B【解析】P、Q两点线速度大小相等，根据v=ωr可知，角速度之比为1：2，故B正确，ACD错误．6．B【解析】【详解】设电机质量为，在小球运动到最低点时，根据牛顿第二定律得解得此时电机对地面的压力最大在小球运动到最高点时，根据牛顿第二定律得解得此时电机对地面的压力最小则压力之差故B正确。故选B。7．C【解析】【详解】根据角速度定义：线速度定义：可知：A．ω=vR，与分析不符，故A错误；B．ω=2πT，与分析不符，故B错误；C．v=ωR，与分析相符，故C正确；D．，与分析不符，故D错误。8．C【解析】【分析】【详解】A.合运动与两个分运动之间具有等时性，故A错误；B.做匀速圆周运动的物体，所受的合外力不为零，大小恒定，方向指向圆心，故B错误；C.曲线运动的速度方向在时刻变化着，所以曲线运动一定是变速运动，故C正确；D.分运动是直线运动，合运动不一定时直线运动，比如平抛运动，故D错误。故选C。9．A【解析】【详解】当物块以速度v向右运动至杆与水平方向夹角为θ时，B点的线速度等于木块的速度在垂直于杆方向上的分速度vB＝vsinθ则杆的角速度ω＝则小球A的线速度vA＝Lω＝故A正确，BCD错误．故选A.点睛：将物块的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向，在垂直于杆方向上的速度等于B点绕O转动的线速度，根据v=rω求出转动的角速度，从而求出A的线速度大小．10．B【解析】【详解】A、小球做匀速圆周运动,速度的大小不变,所以小球的动能不变，故A错误；

B、速度的大小不变,方向时刻改变.所以小球的线速度不断改变，故B正确；

C、周期是标量,v的大小不变,故匀速圆周运动的周期不变，故C错误；

D、角速度虽然是矢量,但方向不变,v大小不变，则角速度不变，故D错误。故选B。点睛：用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,速度的大小不变,方向时刻改变,而动能是标量,只有大小,没有方向.周期是标量,不变,角速度虽然是矢量,但它的方向也不变.11．(1)s=；(2)；(3)5580N【解析】【详解】(1)车做的是平抛运动，据平抛运动的规律可得，竖直方向上有：H＝水平方向上有：s＝vt解得：s＝(2)摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度为：vy＝gt＝4m/s到达A点时速度为：设摩托车落地至A点时速度方向与水平方向的夹角为α，则有tanα＝即有：α＝53°所以有：θ＝2α＝106°(3)对摩托车受力分析可知，摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力，所以有：NA－mgcosα＝代入数据解得：NA＝5580N．12．2m【解析】【详解】球摆到悬点正下方时,线恰好被拉断,说明此时线的拉力,则由牛顿第二定律有:解得：线断后球做平抛运动竖直方向上：水平方向上：解得：故本题答案是：；13．（1）；（2），。【解析】【分析】【详解】(1)设绳断后球飞行的时间为t，由平抛运动规律有竖直方向水平方向D=v1t解得v1=设绳能承受的最大拉力大小为Fmax，这也是球受到绳的最大拉力的大小，球做圆周运动的半径为由圆周运动向心力公式，有Fmax-mg=得Fmax=mg(2)设绳长为l，绳断时球的速度大小为v3，绳承受的最大拉力不变，有Fmax-mg=m解得v3=绳断后球做平抛运动，竖直位移为y=d－l水平位移为x，时间为t1,由平抛运动规律有得x=4当l＝时，x有最大值xmax=d14．【解析】【详解】设B恰好滑动时角速度为，A恰好滑动时的角速度为，绳子拉力最大时角速度为，当B恰好滑动时，绳子恰好出现拉力，此时对AB整体：解得：因此当，时，绳子没有拉力，传感器示数为零；当A恰好滑动时，对物块A，解得：此时绳子的拉力为F1，对AB整体：，解得：即A恰好滑动时绳子未断；因此当，时：即：，当A脱离B后，B继续匀速圆周运动直到绳子达到最大拉力，对B：解得：因此当，时：即：综上所述，作出如图所示15．【解析】【详解】（1）根据向心力公式：而得：Fn=；

（2）如图由几何关系可得：；（3）由上