2022年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng)章末檢測 魯科版必修2

2022年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng)章末檢測 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1A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，其中是半徑為r1的大齒輪，是半徑為r2的小齒輪，是半徑為r3的后輪，假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n，則自行車前進(jìn)的速度為()圖2A. 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)的最低角速度為()圖3A. B. C. D24一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()A15 m/s B20 m/sC25 m/s D30 m/s5.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4A. 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RA2RB.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5A. B.C. DRB二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分)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6AA的速度比B的大BA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(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7A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g10 m/s2，下列說法正確的是()圖8A小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24 NB小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6 NC小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24 ND小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54 N10.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9Ah越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大Bh越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大Ch越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大Dh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AB_，B、C兩點(diǎn)向心加速度大小之比aBaC_.圖1012. (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?，可以讓它旋轉(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)飛行員作用力的大小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(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?。?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R0.40 m的光滑圓形軌道平滑連接現(xiàn)有一質(zhì)量m0.10 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h1.5 m，重力加速度g10 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va5 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)0.3，不計(jì)其它機(jī)械能損失已知ab段長L1.5 m，數(shù)字“0”的半徑R0.2 m，小物體質(zhì)量m0.01 kg，g10 m/s2.求：圖14(1)小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程；(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1B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)2C自行車前進(jìn)速度即為輪的線速度，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：1r12r2，32，再有12n，v3r3，所以v.3A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mgm2R，得.4B當(dāng)NG時(shí)，因?yàn)?，GNm，所以Gm；當(dāng)N0時(shí)，Gm，所以v2v20 m/s.5B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Nmgm，又fN，聯(lián)立解得，選項(xiàng)B正確6C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mg，得mg mRA；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mgmr，故mRAmr；r2RA2RA所以選項(xiàng)C正確7BD因?yàn)槲矬w的角速度相同，線速度vr，而rA<rB，所以vA<vB，則A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)ar2知aA<aB，則B項(xiàng)正確；如圖，tan ，而B的向心加速度較大，則B的纜繩與豎直方向夾角較大，纜繩拉力T，則TA<TB，所以C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確8CD由于不知道小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)的速率，故無法確定繩子的拉力大小，A、B錯(cuò)誤；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)的速率滿足mgm，推導(dǎo)可得v，C正確；小球過最低點(diǎn)時(shí)，向心力方向向上，故繩子的拉力一定大于小球重力，D選項(xiàng)正確9BD設(shè)小球在最高點(diǎn)時(shí)受桿的彈力豎直向上，則mgN1m，得N1mgm6 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)N2mgm，得N2mgm54 N，小球?qū)U的拉力大小是54 N，C錯(cuò)誤，D正確10BC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Fmgtan mm2rmr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11124112. rad/s超重解析處于宇宙空間的物體處于完全失重狀態(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ar2， 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F1mgm可得F1mgm代入數(shù)據(jù)得F15 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)力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F2mgm可得F2mmg代入數(shù)據(jù)得F23 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ddgt2，水平方向有dvt，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Rd，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式Tmaxmgm，得Tmaxmg.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：vC2.0 m/s對(duì)于滑塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)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mvmv2mgR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Nmg聯(lián)立上述兩式可解得：N6mg6.0 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N6.0 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：mghW阻mv解得：W阻mghmv0.50 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：mgL2mgRmv2mv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：2Rgt2svt聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得：s0.8 m(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Fmg聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得F0.3 N方向豎直向下