2022年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng)章末檢測(cè) 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(yùn)動(dòng)章末檢測(cè) 魯科版必修2 [時(shí)間：90分鐘　滿分：100分] 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分) 1．大型游樂場(chǎng)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(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)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(yùn)動(dòng) C．游客做的是一種勻變速運(yùn)動(dòng) 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(dòng)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(jìn)的速度為(　　) 圖2 A. B. C. D. 3．在離心澆鑄裝置中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)支承輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，管狀模型放在這兩個(gè)輪上靠摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)的鑄件，澆鑄時(shí)轉(zhuǎn)速不能過低，否則，鐵水會(huì)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(dòng)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(diǎn)時(shí)速度為10 m/s，車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂?duì)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(dòng)，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力是f，則物塊與碗的動(dòng)摩擦因數(shù)為(　　) 圖4 A. B. C. D. 6．如圖5所示，兩個(gè)用相同材料制成的靠摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的輪A和B水平放置，兩輪半徑RA＝2RB.當(dāng)主動(dòng)輪A勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對(duì)靜止在A輪邊緣上．若將小木塊放在B輪上，欲使木塊相對(duì)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(xiàng)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(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上．不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力 B．小球在最高點(diǎn)時(shí)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(yùn)動(dòng)，則其在最高點(diǎn)的速率為

5、 D．小球過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力 9.如圖8所示，長(zhǎng)0.5 m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3 kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24 N B．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6 N C．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24 N D．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)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(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．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(duì)側(cè)壁的壓力將越大 B．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大 C．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大 D．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng)輪，大輪直徑是小輪直徑的2倍，A是大輪邊緣上一點(diǎn)，B是小輪邊緣上一點(diǎn)，C是大輪上一點(diǎn)，C到圓心O1的距離等于小輪半徑．轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑，則A、B兩點(diǎn)的角速度之比ωA∶ωB＝________，B、C兩點(diǎn)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(jì)成如圖11所示的宇宙村，它是一個(gè)圓桶形的建筑，人們生活在圓桶的內(nèi)壁上．為了使人們?cè)谄渲猩畈恢掠惺е馗校梢宰屗D(zhuǎn)．設(shè)這個(gè)建筑的直徑為200 m，那么，當(dāng)它繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為________時(shí)，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(jì)算題(本題共4小題，共44分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．(10分)飛行員駕機(jī)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(jī)在軌道最低點(diǎn)時(shí)，座椅對(duì)飛行員作用力的大??； (2)飛機(jī)在軌道最高點(diǎn)時(shí)，座椅對(duì)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(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，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(zhǎng)為d，重力加速度為g.忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力．求： 圖12 (1)繩斷時(shí)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(diǎn)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(diǎn))，從位于軌道上的A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑塊經(jīng)B點(diǎn)后恰好能通過圓形軌道的最高點(diǎn)C.已知A點(diǎn)到B點(diǎn)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(jì)，求： 圖13 (1)滑塊通過圓形軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小； (2)滑塊從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)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(jì)了如圖14所示的玩具軌道，其中“2008”四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)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(xì)管的內(nèi)徑大得多)，底端與水平地面相切．彈射裝置將一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以va＝5 m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點(diǎn)水平拋出．小物體與地面ab段間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，不計(jì)其它機(jī)械能損失．已知ab段長(zhǎng)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(diǎn)拋出后的水平射

11、程； (2)小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體作用力的大小和方向． 答案精析 章末檢測(cè) 1．B　[游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度和加速度的大小不變，但它們的方向時(shí)刻在改變，均為變量，因此游客做的是變加速曲線運(yùn)動(dòng)，而非勻變速運(yùn)動(dòng)，處于非平衡狀態(tài)．] 2．C　[自行車前進(jìn)速度即為Ⅲ輪的線速度，由同一個(gè)輪上的角速度相等，同一皮帶傳動(dòng)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(diǎn)處的鐵水為研究對(duì)象，轉(zhuǎn)速最低時(shí)，重力提供向心力，即mg＝mω2R，得ω＝.] 4．

12、B　[當(dāng)N＝G時(shí)，因?yàn)?，G－N＝m， 所以G＝m；當(dāng)N＝0時(shí)，G＝m， 所以v′＝2v＝20 m/s.] 5．B　[物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個(gè)力作用，據(jù)牛頓第二定律得N－mg＝m，又f＝μN(yùn)，聯(lián)立解得μ＝，選項(xiàng)B正確．] 6．C　[由圖可知，當(dāng)主動(dòng)輪A勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)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(dá)最大值μmg，得μmg ＝mωRA；設(shè)放在B輪上能使木塊相對(duì)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(xiàng)C正確．] 7．BD　[因?yàn)槲矬w的角速度ω相同，線速度v＝rω，而rA

14、點(diǎn)時(shí)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(cuò)誤，B正確；小球通過最低點(diǎn)時(shí)N2－mg＝m，得N2＝mg＋m＝54 N，小球?qū)U的拉力大小是54 N，C錯(cuò)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(duì)側(cè)壁的壓力F也不變，A錯(cuò)誤；由F＝mgtan θ＝m＝mω2r＝mr知h變化時(shí)，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(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)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(dòng)，處于宇宙村邊緣的人隨宇宙村一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其向心加速度為題中所給的10 m/s2時(shí)，對(duì)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(diǎn)時(shí)飛行員頭朝上，受向下的重力mg和向上的支持力F1，兩個(gè)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(duì)飛行員作用力的大小為5 300 N (2)在最高點(diǎn)時(shí)，飛行員頭朝下，受向下的重力mg和向下的壓力F2，兩個(gè)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(duì)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(shí)間為t，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的半徑為R＝d，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)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(diǎn)，對(duì)滑塊在C點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝，解得：vC＝＝2.0 m/s 對(duì)于滑塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)

17、的過程，選B點(diǎn)所在水平面為參考平面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 mv＝mv＋2mgR 滑塊在B點(diǎn)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(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小N′＝6.0 N. (2)滑塊從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)的過程中，根據(jù)動(dòng)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(gè)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(dòng)能定理求v，其他問題便可迎刃而解． (1)設(shè)小物體運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，對(duì)小物體由a運(yùn)動(dòng)到p過程應(yīng)用動(dòng)能定理得： －μmgL－2mgR＝mv2－mv① 從p點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)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(diǎn)時(shí)管道對(duì)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．