2022-2023学年人教版（2019）必修二第六章 圆周运动 单元测试卷（含答案）

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第六章 圆周运动 单元测试卷 学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1、旱冰爱好者在地面上滑行如图所示，若他正沿圆弧弯道以不变的速率滑行，则他( ) A.做匀速运动 B.所受的合力为0 C.受到重力和向心力 D.向心加速度方向不断变化 2、如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是( ) A.a、b、c三点的线速度大小相等 B.a、b、c三点的角速度相等 C.a、b的角速度比c的角速度大 D. c的线速度比a、b的线速度大 3、如图，紫贴圆筒内壁的小物块与圆筒一起绕竖直中心轴旋转。提供小物块在水平面内做匀速圆周运动向心力的是( ) A.重力G B.弹力N C.摩擦力f D.弹力N与摩擦力f的合力 4、一质量为m的物体做匀速圆周运动，速度大小为v，半径为r，则物体所需向心力的大小为( ) A. B. C. D. 5、甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,转动半径比为3:4,在相同的时间里甲转过20圈时,乙转过15圈,则它们所受的向心加速度之比为( ) A.3:4 B.4:3 C.4:9 D.9:4 6、甲、乙两个物体分别放在广州和北京,它们随地球一起转动时,下面说法正确的是( ) A.甲的线速度大,乙的角速度小 B.甲的线速度大,乙的角速度大 C.甲和乙的线速度相等 D.甲和乙的角速度相等 7、如图为一皮带传动装置，a、b、c三点做圆周运动的半径之比。若a、b、c三点的线速度分别用表示，角速度分别用表示，在传动过程中皮带不打滑，则下列关系式正确的是( ) A. B. C. D. 8、如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为( ) A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s 9、如图1所示，金属圆筒中心轴线为PQ，圆筒高，半径，一质量的磁铁（可视为质点）从圆筒的顶端竖直做匀加速直线运动到圆筒底端用时；现将圆筒倾斜放置，圆筒绕PQ轴以角速度ω匀速转动，如图2所示，该磁铁在筒壁内始终保持相对静止。磁铁与圆筒间的动摩擦因数为0.5，PQ轴与水平方向的夹角为53°，磁铁与圆筒的磁力恒定，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，，，则ω的最小值为( ) A. B. C. D. 10、 2022年2月18日，北京冬奥会自由式滑雪女子U型场地技巧决赛中，中国选手谷爱凌夺冠，摘得中国代表团本届冬奥会第八金，这也是她本届冬奥会继自由式滑雪女子大跳台夺金后的个人第二枚金牌。如图所示，当她在决赛中经过U型场地最低点时，下列说法正确的是( ) A.地面对滑板的支持力大于滑板对地面的压力 B.运动员对滑板的压力大于地面对滑板的支持力 C.运动员对滑板的压力等于运动员所受的重力 D.运动员对滑板的压力大于运动员所受的重力 二、填空题 11、如图所示为摩托车比赛转弯时的情形，若转弯路面是水平的，水平路面对摩托车的弹力方向为______（填“竖直向上”或“沿车身斜向上”），给摩托车提供向心力的是______（填“弹力的分力”或者“静摩擦力”）。 12、如图，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。小球到达P点时若F突然______（选填“变大”或“变小”），则小球将沿轨迹Pc运动；到P点时若撤去F，则小球将沿轨迹______（选填“Pa”、“Pb”或“Pc”）运动。 13、一根长为L的细线上端系在天花板上P点，下端系一质量为m的小球，将小球拉离竖直位置，给小球一个与悬线垂直的水平初速度使小球在水平面内做匀速圆周运动，悬线与竖直方向的夹角为37°，悬线旋转形成一个圆锥面，这就是常见的圆锥摆模型，如图所示。已知重力加速度为g，，绳子的拉力为_____，小球的向心力大小等于______。 14、用如图所示的装置，可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。本实验采用的科学方法是___________。 三、计算题 15、如图所示，已知绳长为，水平杆长为，小球质量，整个装置可绕竖直轴转动。g取，要使绳子与竖直方向成45°角，求：（结果均保留三位有效数字） （1）小球的向心加速度大小； （2）该装置转动的角速度； （3）此时绳子的张力大小。 16、如图所示，水平圆盘上距盘圆心为r处静置一质量为m的小物块，圆盘由静止缓慢加速转动，已知小物块与圆盘间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，求： （1）小物块刚好要发生滑动时圆盘的角速度； （2）从开始转动到小物块刚要滑动的过程中，摩擦力对小物块做的功。 四、实验题 17、某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。 （1）小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑块质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。 （2）对①图线的数据进行处理，获得了图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是______。 （3）对5条图线进行比较分析，得出ω一定时，的结论。请你简要说明得到结论的方法______。 参考答案 1、答案：D 解析：A.匀速圆周运动的速度方向是时刻改变的，故匀速圆周运动是变速运动，A错误； B.合力提供做圆周运动所需要的向心力，B错误； C.向心力是由沿半径方向的合力提供的，C错误； D.向心加速度大小不变，方向时刻改变，D正确。 故选D。 2、答案：B 解析：因为a、b、c三点共轴，所以，由于三点半径不等，所以三点的线速度大小不等，a、b两点半径比c点大，所以a、b两点的线速度比c点大。 故选B。 3、答案：B 解析：竖直方向重力G与摩擦力f平衡，提供小物块在水平面内做匀速圆周运动向心力的是弹力N。故选B。 4、答案：D 解析： 5、答案：B 解析：在相同的时间里甲转过20圈时，乙转过15圈，则角速度之比为，向心加速度之比为，故B正确，ACD错误。 6、答案：D 解析：ABD.甲、乙两个物体随地球一起转动时它们的周期相同，角速度相同，所以，A、B选项错误，选项D正确； C.由于甲的半径大于乙的半径，由线速度和角速度的关系知甲的线速度大于乙的线速度，故选项C错误； 故选：D。 7、答案：C 解析：AB、ab同传送带传动，所以线速度相等，大小之比为1:1；b与c同轴转动，角速度相等，c的半径是b半径的2倍，根据可知，所以，故AB错误； CD、a与b线速度相等，，根据，可知a、b的角速度之比为2:1,b、c同轴转动，角速度之比为1:1，所以abc三点角速度之比为，故C正确，D错误； 故选：C。 8、答案：B 解析：如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，即汽车只受重力作用，则有 当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，即支持力为，则有 联立解得 所以B正确；ACD错误； 故选B。 9、答案：B 解析：竖直放置时，磁铁的匀加速运动，得，根据牛顿第二定律，可知磁铁的磁力，恰好能够倾斜旋转时，沿半径方向，筒壁方向，联立可得，故选B。 10、答案：D 解析： 11、答案：竖直向上；静摩擦力 解析：弹力与接触面垂直，故水平路面对摩托车的弹力方向为竖直向上； 给摩托车提供向心力的是指向轨迹圆心的静摩擦力。 12、答案：变大；Pa 解析：若F突然变大，拉力大于需要的向心力，则小球将沿轨迹Pc做近心运动； 若F突然消失，小球所受合外力为0，则小球将沿原来的速度方向匀速运动，即沿轨迹Pa运动。 13、答案：； 解析：对小球受力分析 在竖直方向上 求得 在水平方向上 求得 14、答案：控制变量法 解析：因本实验研究向心力的大小与球的质量、轨道半径、角速度均有关，涉及的物理量较多，故采用控制变量法。 15、答案：（1）（2）（3）4.24N 解析：（1）小球绕竖直轴做圆周运动，其轨道平面在水平面内，对小球受力分析如图所示 设绳对小球拉力为，小球重力为mg，则绳的拉力与小球的重力的合力提供小球做圆周运动的向心力。对小球，利用牛顿第二定律可得 解得 （2）由 联立解得 （3）绳子的张力为 16、答案：（1）（2） 解析：（1）小物块刚好要发生滑动，最大静摩擦力提供向心力 解得 （2）从开始转动到小物块刚要滑动 由动能定理 解得 17、答案：（2）（或等带即可）（3）见解析 解析：（2）图像是一条过原点的直线，F与x成正比，结合向心力的公式，则图像横坐标x代表的是（或等带即可）； （3）探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，在坐标系中描点作图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。