水平面内圆周运动分析试卷

水平面内圆周运动分析试卷一、选择题（共10小题，每小题5分，共50分）关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.匀速圆周运动是匀速运动B.匀速圆周运动是匀变速运动C.匀速圆周运动是加速度不变的运动D.匀速圆周运动是速度大小不变的运动质量为m的物体在水平面内做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度大小为v，下列关于物体所受向心力的表达式正确的是（）A.F=mv²/rB.F=mrω²C.F=m4π²r/T²D.以上表达式都正确如图所示，在水平转盘上放有质量为m的物体，物体与转盘间的动摩擦因数为μ，物体到转盘中心的距离为r。当转盘的角速度逐渐增大时，物体仍相对转盘静止，则物体所受摩擦力的方向（）A.沿切线方向B.指向圆心C.背离圆心D.无法确定汽车在水平路面上转弯时，所需要的向心力由下列哪个力提供（）A.重力B.支持力C.静摩擦力D.滑动摩擦力质量为m的小球用长为L的细线系住，在水平面上做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，则小球运动的角速度为（）A.√(gtanθ/L)B.√(gsinθ/L)C.√(gcosθ/L)D.√(g/Ltanθ)两个质量不同的物体在同一水平面上做匀速圆周运动，它们的轨道半径相同，线速度大小也相同，则它们所受向心力的大小关系是（）A.质量大的物体所受向心力大B.质量小的物体所受向心力大C.两物体所受向心力大小相等D.无法确定质量为m的物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，细线的拉力提供向心力。若细线的长度为L，物体运动的周期为T，则细线的拉力大小为（）A.m4π²L/T²B.m2πL/T²C.mπ²L/T²D.mπL/T²在水平面上，用两根长度相同的细线系住一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，两根细线与竖直方向的夹角均为θ，每根细线的拉力大小为（）A.mg/(2cosθ)B.mgcosθ/2C.mg/(2sinθ)D.mgsinθ/2质量为m的物体在水平转盘上随转盘一起做匀速圆周运动，物体到转盘中心的距离为r，转盘的角速度为ω。若物体与转盘间的最大静摩擦力为fmax，则转盘的角速度最大不能超过（）A.√(fmax/mr)B.√(mr/fmax)C.√(fmaxr/m)D.√(m/fmaxr)关于离心现象，下列说法正确的是（）A.做圆周运动的物体，只要受到的向心力突然消失，就会做离心运动B.做圆周运动的物体，只要速度突然变大，就会做离心运动C.做离心运动的物体，运动轨迹一定是直线D.做离心运动的物体，运动轨迹一定是曲线二、填空题（共5小题，每小题6分，共30分）做匀速圆周运动的物体，其线速度大小为v，轨道半径为r，则物体运动的周期T=，角速度ω=。质量为0.5kg的物体在水平面上做匀速圆周运动，轨道半径为1m，线速度大小为2m/s，则物体所受向心力的大小为______N，向心加速度的大小为______m/s²。汽车在水平弯道上转弯时，弯道半径为50m，汽车的质量为1000kg，若汽车转弯时的速度为10m/s，则汽车所需要的向心力大小为______N。若汽车与路面间的最大静摩擦力为1.5×10⁴N，则汽车转弯时的最大速度为______m/s。质量为m的小球用长为L的细线系住，在光滑水平面上做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为30°，则小球运动的线速度大小为______。（重力加速度g取10m/s²）在水平转盘上，距离转盘中心r=0.2m处放有一个质量m=0.1kg的物体，物体与转盘间的最大静摩擦力fmax=0.5N。当转盘的角速度增大到______rad/s时，物体将开始滑动。（重力加速度g取10m/s²）三、计算题（共4小题，共70分）（15分）质量为2kg的物体在水平面上做匀速圆周运动，轨道半径为0.5m，运动的周期为0.2s。求：（1）物体运动的线速度大小；（2）物体运动的角速度大小；（3）物体所受向心力的大小。（15分）一辆质量为1500kg的汽车在水平公路上转弯，弯道半径为60m，汽车与路面间的动摩擦因数为0.5。求：（1）汽车转弯时所受的最大静摩擦力；（2）汽车转弯时的最大速度；（3）若汽车以10m/s的速度转弯，是否会发生侧滑？（重力加速度g取10m/s²）（20分）如图所示，质量为m=0.5kg的小球用长为L=1m的细线系住，细线的另一端固定在O点。小球在水平面上做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ=60°。求：（1）细线对小球的拉力大小；（2）小球运动的向心力大小；（3）小球运动的线速度大小；（4）小球运动的周期。（重力加速度g取10m/s²）（20分）在水平转盘上，距离转盘中心r=0.1m处放有一个质量m=0.2kg的物体A，物体A与转盘间的动摩擦因数为μ1=0.3。在物体A的正上方用细线悬挂一个质量M=0.4kg的物体B，细线跨过固定在转盘中心的光滑定滑轮后与物体A相连。当转盘以角速度ω匀速转动时，物体A仍相对转盘静止。求：（1）物体A所受的静摩擦力大小；（2）转盘转动的最大角速度；（3）若转盘的角速度ω=5rad/s，物体A所受静摩擦力的方向。（重力加速度g取10m/s²）四、综合分析题（共2小题，共30分）（15分）如图所示，水平转盘可绕竖直轴OO'转动，在转盘上放置两个质量分别为m1=0.2kg和m2=0.3kg的物体A和B，物体A、B与转盘间的动摩擦因数均为μ=0.4，物体A到转盘中心的距离r1=0.1m，物体B到转盘中心的距离r2=0.2m。用一根不可伸长的细线将物体A和B连接起来，细线能承受的最大拉力Tmax=1N。当转盘的角速度逐渐增大时，求：（1）哪个物体先开始滑动？（2）物体开始滑动时转盘的角速度大小；（3）此时细线的拉力大小。（重力加速度g取10m/s²）（15分）质量为m的小球用两根长度均为L的细线系在竖直杆上，两根细线与竖直杆的夹角均为θ=30°，如图所示。当竖直杆绕其轴线匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动。求：（1）当小球对杆的作用力为零时，小球运动的角速度大小；（2）若小球运动的角速度为√(2g/L)，求每根细线对小球的拉力大小；（3）若小球运动的角速度增大到√(5g/L)，分析小球的运动状态。（重力加速度g取10m/s²）五、实验题（共2小题，共30分）（15分）某实验小组利用如图所示的装置探究水平面内圆周运动的向心力与哪些因素有关。实验装置由水平桌面、铁架台、细线、小球、刻度尺、秒表等组成。（1）实验中需要测量的物理量有：小球的质量m、、、。（2）实验中，向心力的大小可以通过______来测量。（3）若要探究向心力与线速度的关系，应保持______和______不变，改变。（4）实验中发现，当小球的质量增大时，要保持小球做匀速圆周运动的半径和线速度不变，所需的向心力将______。（15分）某同学设计了一个探究水平转盘上物体做圆周运动时静摩擦力方向的实验。实验步骤如下：①在水平转盘上固定一张白纸，在白纸上标记出转盘的中心O点；②将一个带有墨水的小球放在白纸上，距离O点r=0.1m处；③缓慢转动转盘，使小球随转盘一起做匀速圆周运动；④突然使转盘停止转动，观察白纸上留下的墨迹。请回答下列问题：（1）实验中，当转盘转动时，小球所受静摩擦力的方向是______。（2）当转盘突然停止转动时，小球将做______运动，白纸上留下的墨迹轨迹是______。（3）若要增大小球所受的静摩擦力，可采取的措施有______（至少写出两条）。（4）该实验能否直接测量出静摩擦力的大小？为什么？六、附加题（共2小题，共20分）（10分）如图所示，在光滑水平面上有一个半径为R的圆形轨道，质量为m的小球在轨道内做匀速圆周运动。已知小球与轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。若小球的线速度大小为v，求小球运动一周过程中克服摩擦力所做的功。（10分）质量为m的小球在水平面上做匀速圆周运动，轨道由两根长度均为L的细杆固定，两根细杆与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ1<θ2）。已知重力加速度为g，求小球运动的角速度大小。本试卷涵盖了水平面内圆周运动的基本概念、规律及应用，通过选择题、填空题、计算题、综合分析题、实验题和附加题等多种题型，全面考查学生对该部分知识的掌握程度。试卷注重基础与能力