圆周运动考试模型及答案

圆周运动考试模型及答案

一、单项选择题（每题2分，共10题）1.做匀速圆周运动的物体，下列哪个物理量是不变的（）A.线速度B.加速度C.角速度D.向心力2.一个物体以角速度ω做匀速圆周运动时，下列说法中正确的是（）A.轨道半径越大线速度越大B.轨道半径越大线速度越小C.轨道半径越大周期越大D.轨道半径越大周期越小3.关于向心力的说法中正确的是（）A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力不改变圆周运动物体的速度大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力4.汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力已达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，要使汽车转弯时不打滑，则汽车转弯的半径必须（）A.减为原来的1/2B.减为原来的1/4C.增为原来的2倍D.增为原来的4倍5.如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受到的力有（）A.重力、支持力B.重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.重力、支持力、向心力和摩擦力D.重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力6.甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1:2，转动半径之比为1:2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为（）A.1:4B.2:3C.4:9D.9:167.洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时（）A.衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力B.衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的C.筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大D.筒壁对衣物的弹力随转速的增大而减小8.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力大小是（）A.0B.mgC.3mgD.5mg9.火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是（）A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损D.以上三种说法都是错误的10.一个质量为m的物体用一根长为L的细绳悬挂在天花板上，在水平拉力F的作用下，物体静止在与竖直方向成θ角的位置，此时物体做圆周运动的向心力大小为（）A.mgB.FC.mgtanθD.mgcosθ二、多项选择题（每题2分，共10题）1.关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.线速度不变B.角速度不变C.加速度不变D.周期不变2.下列关于圆周运动的说法正确的是（）A.匀速圆周运动是一种匀速运动B.匀速圆周运动是一种变速运动C.向心加速度描述线速度方向变化的快慢D.做圆周运动的物体所受合外力一定指向圆心3.如图所示，A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象，其中A为双曲线的一个分支，由图可知（）A.A物体运动的线速度大小不变B.A物体运动的角速度大小不变C.B物体运动的角速度大小不变D.B物体运动的线速度大小不变4.汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶。下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（）5.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点，这三点所在处半径关系为\(r_A＞r_B=r_C\)，则这三点的（）A.线速度大小关系是\(v_A=v_B＞v_C\)B.角速度关系是\(ω_A＜ω_B=ω_C\)C.向心加速度大小关系是\(a_C＞a_A＞a_B\)D.向心加速度大小关系是\(a_B＞a_A＞a_C\)6.质量为m的物体，用长为L的细线悬挂于O点，在O点正下方\(L/2\)处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子瞬间（）A.小球的线速度突然增大B.小球的角速度突然增大C.小球的向心加速度突然增大D.悬线的拉力突然增大7.如图所示，一圆盘可绕一通过圆心且垂直盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起做匀速圆周运动，则橡皮块受到圆盘对它的摩擦力方向可能是（）A.指向圆心B.与线速度方向相反C.与线速度方向相同D.与圆心和橡皮块的连线成一夹角8.关于竖直平面内的圆周运动，下列说法正确的是（）A.火车转弯时，若速度超过规定速度，火车轮缘将挤压外轨B.汽车过凸形桥的最高点时，对桥的压力小于汽车的重力C.汽车过凹形桥的最低点时，对桥的压力大于汽车的重力D.杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，水对桶底一定没有压力9.如图所示，用长为L的轻绳把一个小铁球悬挂在高为2L的O点处，小铁球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动且恰能到达最高点B处，则有（）A.小铁球在运动过程中轻绳的拉力最大为6mgB.小铁球在运动过程中轻绳的拉力最小为0C.若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的速度大小为\(\sqrt{5gL}\)D.若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的水平位移为\(2L\)10.一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为30°的斜面，其运动的加速度大小为\(\frac{3}{4}g\)，这个物体在斜面上上升的过程中（）A.重力势能增加了\(\frac{1}{2}mgh\)（h为上升高度）B.动能损失了\(\frac{3}{4}mgh\)C.机械能损失了\(\frac{1}{4}mgh\)D.物体克服摩擦力做功\(\frac{1}{4}mgh\)三、判断题（每题2分，共10题）1.做匀速圆周运动的物体，其线速度大小和方向都不变。（）2.物体做圆周运动时，其加速度一定指向圆心。（）3.匀速圆周运动是加速度不变的运动。（）4.向心力的作用是改变物体的速度大小。（）5.汽车在水平路面上转弯时，向心力是由重力和支持力的合力提供的。（）6.当物体所受合外力不足以提供做圆周运动所需的向心力时，物体将做离心运动。（）7.火车转弯处外轨高于内轨，目的是为了减小轮缘与轨道间的挤压。（）8.竖直平面内做圆周运动的物体，在最高点的速度可以为零。（）9.做圆周运动的物体，其周期与角速度成反比。（）10.物体做匀速圆周运动时，其机械能一定守恒。（）四、简答题（每题5分，共4题）1.简述匀速圆周运动的特点。答案：线速度大小不变，方向时刻改变；角速度不变；周期不变；加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速曲线运动，其合外力（向心力）大小不变，方向始终指向圆心。2.说明向心力的来源。答案：向心力是按效果命名的力，它不是某种特定性质的力。其来源可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，只要能使物体做圆周运动即可。3.汽车在水平路面转弯时，为什么速度不能太快？答案：汽车转弯时，由静摩擦力提供向心力\(F_{向}=m\frac{v^{2}}{r}\)，路面能提供的最大静摩擦力一定，由公式知，速度v越大，所需向心力越大，当速度太快，所需向心力大于最大静摩擦力时，汽车将做离心运动而失控。4.竖直平面内的圆周运动，物体在最高点时临界情况有哪些？答案：轻绳模型，物体在最高点临界速度\(v=\sqrt{gR}\)，此时仅重力提供向心力；轻杆模型，物体在最高点临界速度\(v=0\)，杆可提供支持力平衡重力。五、讨论题（每题5分，共4题）1.讨论在圆周运动中，线速度、角速度、周期、半径之间的关系，并举例说明这些关系在实际生活中的应用。答案：线速度\(v=ωr\)，\(v=\frac{2\pir}{T}\)，\(ω=\frac{2\pi}{T}\)。例如自行车链条传动，前后齿轮边缘线速度相等，半径不同角速度不同；钟表指针转动，周期不同角速度不同。通过这些关系可分析运动状态及设计机械传动装置。2.分析火车转弯时不同速度情况下轮缘与轨道间的作用力情况，并探讨如何合理设计铁路弯道。答案：当火车速度等于规定速度时，重力与支持力合力提供向心力，轮缘与轨道无挤压；速度大于规定速度，外轨对轮缘有侧压力；速度小于规定速度，内轨对轮缘有侧压力。合理设计弯道要根据弯道半径、火车质量、行驶速度等确定内外轨高度差，使火车按规定速度行驶时无挤压。3.结合生活实例，讨论离心运动的危害和应用。答案：危害如汽车转弯速度过快发生侧翻；洗衣机脱水时衣物放不均衡，脱水筒因离心运动产生较大振动。应用如洗衣机脱水利用离心运动甩干衣物；离心分离机分离不同密度物质。我们要利用其有利一面，防范危害。4.对于竖直平面内圆周运动的轻绳和轻杆模型，讨论物体能通过最高点的条件不同的原因。答案：轻绳只能提供拉力，物体在最高点时，最小情况是重力刚好提供向心力，故临界速度\(v=\sqrt{gR}\)；轻杆既能提供拉力又能提供支持力，在最高点速度为0时，杆可提供支持力平衡重力，所以临界速度\(v=0\)，二者模型结构不同导致条件不同。答案一、