人教版高中物理必修二第六章《圆周运动》测试卷(有答案解析)(1)

一、选择题
1．如图所示，水平桌面上放了一个小型的模拟摩天轮模型，将一个小物块置于该模型上某个吊篮内，随模型一起在竖直平面内沿顺时针匀速转动，二者在转动过程中保持相对静止（）
A．物块在d处受到吊篮的作用力一定指向圆心
B．整个运动过程中桌面对模拟摩天轮模型的摩擦力始终为零
C．物块在a处可能处于完全失重状态
D．物块在b处的摩擦力可能为零
2．关于铁道转弯处内外轨道的高度关系，下列说法正确的是（）
A．内外轨道一样高时，外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力
B．因为列车转弯处有向内倾倒可能，故一般使内轨高于外轨
C．外轨略低于内轨，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压
D．铺设轨道时内外轨道的高度关系由具体地形决定，与行车安全无关
3．火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘（如左图所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图中所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。

在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如右图所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（）
A．该弯道的半径R＝
2 v g
B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压
D．按规定速度行驶时，支持力小于重力
4．某活动中有个游戏节目，在水平地面上画一个大圆，甲、乙两位同学（图中用两个点表示）分别站在圆周上两个位置，两位置的连线为圆的一条直径，如图所示，随着哨声响起，他们同时开始按图示方向沿圆周追赶对方。

若甲、乙做匀速圆周运动的速度大小分别为1v和2v，经时间t乙第一次追上甲，则该圆的直径为（）
A．
()
21
2t v v
π
-
B．
()
12
2t v v
π
+
C．
()
21
t v v
π
-
D．
()
12
t v v
π
+
5．如图所示，竖直转轴OO'垂直于光滑水平桌面，A是距水平桌面高h的轴上的一点，A 点固定有两铰链。

两轻质细杆的一端接到铰链上，并可绕铰链上的光滑轴在竖直面内转动，细杆的另一端分别固定质量均为m的小球B和C，杆长AC>AB>h，重力加速度为g。

当OO'轴转动时，B、C两小球以O为圆心在桌面上做圆周运动。

在OO'轴的角速度ω由零缓慢增大的过程中，下列说法正确的是（）
A．两小球的线速度大小总相等
B．两小球的向心加速度大小总相等
C．当ω＝g
h
时，两小球对桌面均无压力
D．小球C先离开桌面
6．如图所示是两个圆锥摆，两个质量相等、可以看做质点的金属小球有共同的悬点，在相同的水平面内做匀速圆周运动，下面说法正确的是（）
A ．A 球对绳子的拉力较大
B ．A 球圆周运动的向心力较大
C ．B 球圆周运动的线速度较大
D ．B 球圆周运动的周期较大
7．如图所示，A 、B 两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上。

已知两物块的质量A B 2m m ，运动半径A B 2r r =，两物块动摩擦因数均为μ，重力加速度为g 。

则在两物块随圆盘转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．两物块相对圆盘静止时线速度A
B v v =
B ．两物块相对圆盘静止时向心力F A >F B
C ．当圆盘角速度增加到B g
r 时A 物块开始相对圆盘滑动 D ．当圆盘角速度增加到A g
r 时A 物块开始相对圆盘滑动
8．如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动．如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为m ，滚筒半径为R ，角速度大小为ω，重力加速度为g ，a 、b 分别为小衣物经过的最高位置和最低位置．下列说法正确的是（ ）
A ．衣物所受合力的大小始终为mω2R
B ．衣物转到a 位置时的脱水效果最好
C ．衣物所受滚筒的作用力大小始终为mg
D ．衣物在a 位置对滚筒壁的压力比在b 位置的大
9．在光滑圆锥形容器内固定了一根光滑的竖直细杆，细杆与圆锥的中轴线重合，细杆上穿有小环(小环可以自由转动，但不能上下移动)，小环上连接一轻绳，与一质量为m 的光滑小球相连，让小球在圆锥内做水平面上的匀速圆周运动，并与圆锥内壁接触.如下图所示，图甲中小环与小球在同一水平面上，图乙中轻绳与竖直细杆成θ角．设甲图和乙图中轻绳对球的拉力分别为T a 和T b ，圆锥内壁对小球的支持力分别为N a 和N b ，则下列说法中，正确的是
A．T a一定为零，T b一定为零
B．T a可以为零，T b不可以为零
C．N a一定不为零，N b可以为零
D．N a可以为零，N b可以不为零
10．如图所示，两个质量相同的小球A、B，用长度之比为:3:2
A B
L L=的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（）
A．角速度之比为:3:2
A B
ωω=
B．线速度之比为:1:1
A B
v v=
C．向心力之比为:2:3
A B
F F=
D．悬线的拉力之比为:3:2
A B
T T=
11．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。

小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图象如乙图所示，则（）
A．小球的质量为bR a
B．当地的重力加速度大小为R b
C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向下
D．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
12．长短不同、材料相同的同样粗细的两根绳子，各栓着一个质量相同的小球在光滑水平
面上做匀速圆周运动，那么（）
A．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断
B．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断
C．两个小球以相同的周期运动时，短绳易断
D．不论如何，长绳易断
13．杂技演员在表演“水流星”的节目时，盛水的杯子经过最高点杯口向下时水也不洒出来．对于杯子经过最高点时杯子和水的受力情况，下列说法正确的是（）
A．杯子受到重力、拉力和向心力的作用
B．杯子受到的拉力一定为零
C．杯底对水的作用力可能为零
D．水受平衡力的作用，合力为零
14．一个物体做匀速圆周运动，则这个物体（）
A．线速度不变
B．向心加速度不变
C．角速度不变
D．做匀变速运动
15．如图所示为齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮的角速度大小分别为ω1、ω2，两齿轮边缘处的线速度大小分别为v1、v2，则()
A．ω1<ω2，v1＝v2B．ω1>ω2，v1＝v2
C．ω1＝ω2，v1>v2D．ω1＝ω2，v1<v2
二、填空题
16．某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮，从动轮称为行星轮。

太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起。

所有轮只绕自己的轴心转动。

机器的齿轮系统正常运转，由于某种原因，只有行星轮的齿数无法确认，并且不能给行星轮加装其它测量设备。

某兴趣小组准备通过简单实验进行确认行星轮齿数。

步骤如下：
（1）根据太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，确定三个轮边缘处的（________）
A ．角速度相同
B ．线速度相同
C ．线速度大小相等
D ．加速度相同
（2）给太阳轮和最外面的大轮分别加装传感器（图中未画出），以便测机器正常运转时太阳轮和大轮的角速度，如果太阳轮一周的齿数为n 1，行星轮一周的齿数为n 2，经过计算，则大轮和太阳轮的角速度之比为（________）
A ．212-n n n
B ．212n n n +
C ．112n n n +
D ．112
2n n n + （3）已知太阳轮齿数为48，通过对传感器数据分析，得到大轮和太阳轮的角速度之比为2：3，则行星轮的齿数为______。

17．如图所示，一个圆环的环心在O 处，PO 与直径AB 夹角为60°，QO 与直径AB 夹角为30°.若以其直径AB 为轴做匀速转动，则环上的P 和Q 两点的线速度之比为________；若环的半径为20cm ，绕AB 转动的周期是0.5s ，则环上Q 点的线速度为_______m /s .
18．如图所示的皮带传动装置，主动轮O 1上两轮的半径分别为3r 和r ，从动轮O 2的半径为2r ，A 、B 、C 分别为轮子边缘上的三点，设皮带不打滑，求：
(1)A 、B 、C 三点的角速度之比A B C ωωω：：=_____；
(2)A 、B 、C 三点的速度大小之比v A ∶v B ∶v C =_____；
(3)A 、B 、C 三点的向心速度大小之比a A ∶a B ∶a C =_____；
19．行车下吊着质量为m 的物体，悬绳长为l ，一起沿水平轨道前进，速度为v ，若行车突然刹车，此时绳中张力大小为________；若绳子能承受的最大拉力为2mg ，则行车速度最大不能超过______.
20．如图所示为自行车链条的传动装置，A 、B 、C 分别是脚踏板、大轮与小轮边缘上的一点，脚踏板、大轮与小轮的半径之比为3:2:1，则A 、B 、C 三点的线速度之比
::A B C v v v =______，角速度之比::A B C ωωω=_____，向心加速度之比
::A B C a a a =___________.
21．现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施（如下图）.“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处（盘半径大于 1 m ）随盘一起转动（没有滑动）.这个小孩受到的向心力的大小为______________N，这个向心力是由________________力提供的？
22．如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B∶R C＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来．a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的向心加速度大小之比为：
______________．
23．如图所示为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑．a、b分别是小齿轮和大齿轮边缘上的点，c是大齿轮上某条半径上的中点，已知大齿轮的半径是小齿轮半径的2倍．若a点的线速度大小为v，则b点的线速度大小为________，c点的线速度大小为
________．
24．如图所示，质量为m=0.5kg的小球固定在长为L=0.4m的轻杆的一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动．当小球在最高点的速度为4m/s时，球对杆的作用力的大小为_____N，方向_____ （填“竖直向上”或“竖直向下”，g=10m/s2）．
25．如图所示，一质量为m的物体在半径为R的半圆形轨道上滑行，经过最低点的速度为
v ，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点受到的摩擦力大小为_______．
26．一把雨伞边缘的半径为r ，且高出水平地面h ，当雨伞以角速度ω旋转时，雨点自边缘甩出落在地面上成一个大圆周，这个大圆的半径为__．（当地重力加速度为g ）
三、解答题
27．如图所示，圆心角60θ=︒的水平圆弯道连接两平直公路。

一质量1200kg m =的小轿车沿ABC 路线（图中虚线所示）运动，AB 为直线，A 、B 间距离100m s =，BC 为圆弧，半径30m R =。

轿车到达A 点之前以025m /s v =的速度沿直公路行驶，司机看到弯道限速标志后，为安全通过弯道，从A 点开始以22m /s a =的加速度匀减速运动至B 点，此后轿车保持B 点的速率沿BC 圆弧运动至C 点，求：
（1）轿车在BC 段运动所受的合力大小；
（2）轿车从B 到C 过程的平均速度。

28．第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年在中国北京和张家口举行。

如图所示为简化后的雪道示意图，运动员以一定的初速度从半径R =10 m 的圆弧轨道AB 末端水平飞出，落到倾角为θ=37°的斜坡CD 上的D 点，轨迹如图中虚线所示，已知运动员运动到B 点时对轨道的压力是重力的7.25倍， BC 间的高度差为5 m ， 重力加速度g 取10 m/s 2 ，不计空气阻力。

求
(1)运动员运动到B 点的速度大小；
(2)CD 间的距离；
(3)运动员离斜坡的最大距离。

29．如图所示，两轮在同一高度，两轮的半径均为R = 0.2m ，且都以角速度ω = 8 rad/s 绕过轮心的水平轴逆时针转动，两轮心间的距离s = 1m ，有一块长为l （l > 2m ）的均匀木板AB ，水平无初速度地放在两轮上，且木板重心O 恰好在右轮轮心正上方。

木板与两轮边缘之间的动摩擦因数均为μ = 0.2.求：
(1)木板刚开始运动时的加速度大小是多少？
(2)从木板刚开始运动到重心O 移到左轮心正上方所用的时间是多少？
30．测定气体分子速率的部分装置如图所示，放在高真空容器中，A、B是两个圆盘，绕一根共同轴以相同的转速n＝25转/秒匀速转动．两盘相距L＝20厘米，盘上各开一很窄的细缝，两盘细缝之间成60°的夹角．已知气体分子恰能垂直通过两个圆盘的细缝，求气体分子的最大速率。