2022年高中物理 第4章 勻速圓周運動章末檢測 魯科版必修2

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1、2022年高中物理 第4章 勻速圓周運動章末檢測 魯科版必修2 [時間：90分鐘　滿分：100分] 一、單項選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分) 1．大型游樂場中有一種“摩天輪”的娛樂設(shè)施，如圖1所示，坐在其中的游客隨輪的轉(zhuǎn)動而做勻速圓周運動，對此有以下說法，其中正確的是(　　) 圖1 A．游客處于一種平衡狀態(tài) B．游客做的是一種變加速曲線運動 C．游客做的是一種勻變速運動 D．游客的速度不斷地改變，加速度不變 2．如圖2所示是自行車傳動結(jié)構(gòu)的示意圖，其中Ⅰ是半徑為r1的大齒輪，Ⅱ是半徑為r2的小齒輪，Ⅲ是半徑為r3的后輪，假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n，則

2、自行車前進的速度為(　　) 圖2 A. B. C. D. 3．在離心澆鑄裝置中，電動機帶動兩個支承輪同向轉(zhuǎn)動，管狀模型放在這兩個輪上靠摩擦轉(zhuǎn)動，如圖3所示，鐵水注入之后，由于離心作用，鐵水緊緊靠在模型的內(nèi)壁上，從而可得到密實的鑄件，澆鑄時轉(zhuǎn)速不能過低，否則，鐵水會脫離模型內(nèi)壁，產(chǎn)生次品．已知管狀模型內(nèi)壁半徑為R，則管狀模型轉(zhuǎn)動的最低角速度ω為(　　) 圖3 A. B. C. D．2 4．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為(　　) A．15 m/s B．20 m/s C

3、．25 m/s D．30 m/s 5.如圖4所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑到最低點時的速度為v，若物塊滑到最低點時受到的摩擦力是f，則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為(　　) 圖4 A. B. C. D. 6．如圖5所示，兩個用相同材料制成的靠摩擦轉(zhuǎn)動的輪A和B水平放置，兩輪半徑RA＝2RB.當主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止在A輪邊緣上．若將小木塊放在B輪上，欲使木塊相對B輪也靜止，則木塊距B輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為(　　) 圖5 A. B. C. D．RB 二、多項選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分)

4、 7．如圖6所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上．不考慮空氣阻力的影響，當旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．A的速度比B的大 B．A的向心加速度比B的小 C．懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等 D．懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小 8．如圖7所示，用長為L的細繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，則下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．小球在圓周最高點時所受的向心力一定為重力 B．小球在最高點時繩子的拉力不可能為零 C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運動，則其在最高點的速率為

5、 D．小球過最低點時繩子的拉力一定大于小球重力 9.如圖8所示，長0.5 m的輕質(zhì)細桿，一端固定有一個質(zhì)量為3 kg的小球，另一端由電動機帶動，使桿繞O點在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，小球的速率為2 m/s.取g＝10 m/s2，下列說法正確的是(　　) 圖8 A．小球通過最高點時，對桿的拉力大小是24 N B．小球通過最高點時，對桿的壓力大小是6 N C．小球通過最低點時，對桿的拉力大小是24 N D．小球通過最低點時，對桿的拉力大小是54 N 10.有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運動．如圖9所示，圖中虛線表示摩托車

6、的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是(　　) 圖9 A．h越高，摩托車對側(cè)壁的壓力將越大 B．h越高，摩托車做圓周運動的線速度將越大 C．h越高，摩托車做圓周運動的周期將越大 D．h越高，摩托車做圓周運動的向心力將越大 三、填空題(本題共2小題，共12分) 11．(6分)如圖10所示皮帶轉(zhuǎn)動輪，大輪直徑是小輪直徑的2倍，A是大輪邊緣上一點，B是小輪邊緣上一點，C是大輪上一點，C到圓心O1的距離等于小輪半徑．轉(zhuǎn)動時皮帶不打滑，則A、B兩點的角速度之比ωA∶ωB＝________，B、C兩點向心加速度大小之比aB∶aC＝________. 圖10 12.

7、(6分)人類將來要離開地球到宇宙中去生活，可以設(shè)計成如圖11所示的宇宙村，它是一個圓桶形的建筑，人們生活在圓桶的內(nèi)壁上．為了使人們在其中生活不致有失重感，可以讓它旋轉(zhuǎn)．設(shè)這個建筑的直徑為200 m，那么，當它繞其中心軸轉(zhuǎn)動的角速度為________時，人類感覺像生活在地球上一樣(承受10 m/s2的加速度)，如果角速度超過了上述值，人們將有________(填“超重”或“矢重”)的感覺． 圖11 四、計算題(本題共4小題，共44分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 13．(10分)飛行員駕機在豎直平面內(nèi)做圓環(huán)特技飛行，若圓環(huán)半徑為400 m，飛行

8、速度為150 m/s，飛行員的質(zhì)量為80 kg(g取10 m/s2)．求： (1)飛機在軌道最低點時，座椅對飛行員作用力的大??； (2)飛機在軌道最高點時，座椅對飛行員作用力的大?。? 14．(10分)小明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端有質(zhì)量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動．球某次運動到最低點時，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地．如圖12所示．已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為d，重力加速度為g.忽略手的運動半徑和空氣阻力．求： 圖12 (1)繩斷時球的速度大??；

9、 (2)繩能承受的最大拉力是多大？ 15．(12分)如圖13所示，豎直面內(nèi)的曲線軌道AB的最低點B的切線沿水平方向，且與一位于同一豎直面內(nèi)、半徑R＝0.40 m的光滑圓形軌道平滑連接．現(xiàn)有一質(zhì)量m＝0.10 kg的滑塊(可視為質(zhì)點)，從位于軌道上的A點由靜止開始滑下，滑塊經(jīng)B點后恰好能通過圓形軌道的最高點C.已知A點到B點的高度h＝1.5 m，重力加速度g＝10 m/s2，空氣阻力可忽略不計，求： 圖13 (1)滑塊通過圓形軌道B點時對軌道的壓力大小； (2)滑塊從A點滑至B點的過程中，克服摩擦阻力所做的功．

10、 16．(12分)某興趣小組設(shè)計了如圖14所示的玩具軌道，其中“2008”四個等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)(所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細管的內(nèi)徑大得多)，底端與水平地面相切．彈射裝置將一個小物體(可視為質(zhì)點)以va＝5 m/s的水平初速度由a點彈出，從b點進入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點水平拋出．小物體與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，不計其它機械能損失．已知ab段長L＝1.5 m，數(shù)字“0”的半徑R＝0.2 m，小物體質(zhì)量m＝0.01 kg，g＝10 m/s2.求： 圖14 (1)小物體從p點拋出后的水平射

11、程； (2)小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點時管道對小物體作用力的大小和方向． 答案精析 章末檢測 1．B　[游客做勻速圓周運動，速度和加速度的大小不變，但它們的方向時刻在改變，均為變量，因此游客做的是變加速曲線運動，而非勻變速運動，處于非平衡狀態(tài)．] 2．C　[自行車前進速度即為Ⅲ輪的線速度，由同一個輪上的角速度相等，同一皮帶傳動的兩輪邊緣的線速度相等可得：ω1r1＝ω2r2，ω3＝ω2，再有ω1＝2πn，v＝ω3r3，所以v＝.] 3．A　[以管狀模型內(nèi)最高點處的鐵水為研究對象，轉(zhuǎn)速最低時，重力提供向心力，即mg＝mω2R，得ω＝.] 4．

12、B　[當N＝G時，因為，G－N＝m， 所以G＝m；當N＝0時，G＝m， 所以v′＝2v＝20 m/s.] 5．B　[物塊滑到最低點時受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個力作用，據(jù)牛頓第二定律得N－mg＝m，又f＝μN，聯(lián)立解得μ＝，選項B正確．] 6．C　[由圖可知，當主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，A、B兩輪邊緣上的線速度相同，由ω＝得＝＝＝.因A、B材料相同，故木塊與A、B間的動摩擦因數(shù)相同，由于小木塊恰能在A邊緣靜止，則由靜摩擦力提供的向心力達最大值μmg，得μmg ＝mωRA；設(shè)放在B輪上能使木塊相對靜止的距B轉(zhuǎn)軸的最大距離為r，則向心力由最大靜摩擦力提供，故μmg＝mωr，故m

13、ωRA＝mωr；r＝2RA＝2RA＝＝所以選項C正確．] 7．BD　[因為物體的角速度ω相同，線速度v＝rω，而rA

14、點時受桿的彈力豎直向上，則mg－N1＝m，得N1＝mg－m＝6 N，故小球?qū)U的壓力大小是6 N，A錯誤，B正確；小球通過最低點時N2－mg＝m，得N2＝mg＋m＝54 N，小球?qū)U的拉力大小是54 N，C錯誤，D正確．] 10．BC [摩托車受力如圖所示． 由于N＝ 所以摩托車受到側(cè)壁的支持力與高度無關(guān)，保持不變，摩托車對側(cè)壁的壓力F也不變，A錯誤；由F＝mgtan θ＝m＝mω2r＝mr知h變化時，向心力F不變，但高度升高，r變大，所以線速度變大，角速度變小，周期變大，選項B、C正確，D錯誤．] 11．1∶2　4∶1 12. rad/s　超重 解析　處于宇宙空間的物體處于完全

15、失重狀態(tài)，現(xiàn)要生活在宇宙村中的人無失重感，就讓該裝置轉(zhuǎn)動，處于宇宙村邊緣的人隨宇宙村一起旋轉(zhuǎn)，當其向心加速度為題中所給的10 m/s2時，對應(yīng)的角速度就是所求．由向心加速度的公式a＝rω2，ω＝＝ rad/s. 13．(1)5 300 N　(2)3 700 N 解析　(1)如圖所示，飛至最低點時飛行員頭朝上，受向下的重力mg和向上的支持力F1，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F1－mg＝m 可得F1＝mg＋m 代入數(shù)據(jù)得F1＝5 300 N 即座椅對飛行員作用力的大小為5 300 N (2)在最高點時，飛行員頭朝下，受向下的重力mg和向下的壓力F2，兩個力的合力提供向

16、心力，根據(jù)牛頓第二定律有F2＋mg＝m 可得F2＝m－mg 代入數(shù)據(jù)得F2＝3 700 N 即座椅對飛行員作用力的大小為3 700 N. 14．(1)　(2)mg 解析　(1)設(shè)繩子斷后球的飛行時間為t，根據(jù)平拋運動規(guī)律，豎直方向有d－d＝gt2，水平方向有d＝vt，得v＝. (2)設(shè)繩子能夠承受的最大拉力為Tmax，球做圓周運動的半徑為R＝d，根據(jù)圓周運動向心力公式 Tmax－mg＝m，得Tmax＝mg. 15．(1)6.0 N　(2)0.50 J 解析　(1)因滑塊恰能通過C點，對滑塊在C點，根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝，解得：vC＝＝2.0 m/s 對于滑塊從B點到C點

17、的過程，選B點所在水平面為參考平面，根據(jù)機械能守恒定律有 mv＝mv＋2mgR 滑塊在B點受重力mg和軌道的支持力N，根據(jù)牛頓第二定律有N－mg＝ 聯(lián)立上述兩式可解得：N＝6mg＝6.0 N 根據(jù)牛頓第三定律可知，滑塊在B點時對軌道的壓力大小N′＝6.0 N. (2)滑塊從A點滑至B點的過程中，根據(jù)動能定理有： mgh－W阻＝mv 解得：W阻＝mgh－mv＝0.50 J. 16．(1)0.8 m (2)0.3 N，方向豎直向下 解析　物體經(jīng)過了較復(fù)雜的幾個過程，但從a至p的全過程中重力、摩擦力做功明確，初速度va已知，可根據(jù)動能定理求v，其他問題便可迎刃而解． (1)設(shè)小物體運動到p點時的速度大小為v，對小物體由a運動到p過程應(yīng)用動能定理得： －μmgL－2mgR＝mv2－mv① 從p點拋出后做平拋運動，由平拋運動規(guī)律可得： 2R＝gt2② s＝vt③ 聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得：s＝0.8 m④ (2)設(shè)在數(shù)字“0”的最高點時管道對小物體的作用力大小為F，取豎直向下為正方向 F＋mg＝⑤ 聯(lián)立①⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F＝0.3 N⑥ 方向豎直向下．