通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版基础知识题库.pdf

1 通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版基础知识题库通用版带答案高中物理必修二第六章圆周运动微公式版基础知识题库 单选题 1、如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道放在竖直平面内，AB连线为竖直直径，一小球以某一速度冲上轨道，运动到最高点B时对轨道的压力等于重力的 2 倍。则小球落地点C到轨道入口A点的距离为（）A23RB3RC6RD2R 答案：A 在最高点时，根据牛顿第二定律 3=2 通过B点后做平抛运动 2=122 =解得水平位移 =23 故选 A。2、某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水坑很快会变大，善于思考的他2 结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的解释是（）A车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态 B把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大 C车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大 D坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大 答案：D A车辆上下颠簸过程中，可能在某些时刻加速度向上，则汽车处于超重状态，A 正确，不符合题意；B把坑看作凹陷的弧形，根据牛顿第二定律有 N =2 则根据牛顿第三定律，把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大，B 正确，不符合题意；C车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大，C 正确，不符合题意；D动摩擦因数由接触面的粗糙程度决定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑则动摩擦因数可能更小，D 错误，符合题意。故选 D。3、关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（）A向心力整个过程中始终不变 B向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向 C向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的性质命名的 3 D向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，但不可能是一个力的分力 答案：B A向心力方向永远指向圆心，即向心力时刻在改变，故 A 错误；B向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向，故 B 正确；C向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的，故 C 错误；D向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，也可以是一个力的分力，故 D 错误；故选 B。4、下列关于圆周运动的说法中正确的是（）A向心加速度的方向始终指向圆心 B匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D在匀速圆周运动中，线速度和角速度是不变的 答案：A A向心加速度的方向始终指向圆心，选项 A 正确；BC匀速圆周运动的加速度方向是不断变化的，加速度不是恒量，则不是匀变速曲线运动，选项 BC 错误；D在匀速圆周运动中，角速度是不变的，线速度的方向不断变化，则线速度不断变化，选项 D 错误。故选 A。5、某同学参加编程机器人大赛，参赛机器小车（视为质点，如图所示）的质量为 2kg，设定该参赛机器小车的速度大小始终为 1m/s。现小车要通过一个半径为 0.2m 的圆弧凸桥，重力加速度大小 g 取 10m/s2，下列说法正确的是（）4 A小车通过圆弧凸桥的过程中加速度不变 B小车通过圆弧凸桥的过程中所受合力始终为零 C小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为 10 N D小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为 30 N 答案：C AB小车通过圆弧凸桥的加速度为 =2 因为小车速度不变，轨道半径不变，所以小车的加速度大小不变，但方向指向圆心，且始终在发生变化，所以小车所受合力不为零，故 AB 错误；CD小车通过圆弧凸桥最高点时，根据牛顿第二定律有 mg-FN=m2 解得 FN=10 N 由牛顿第三定律可知，桥受到的压力大小为 10 N，故 C 正确，D 错误。故选 C。6、火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（）A轨道半径=2 5 B若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外 C若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内 D当火车质量变大时，安全速率应适当减小 答案：B AD火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力由图可以得出（为轨道平面与水平面的夹角）合=tan 合力等于向心力，故 tan=2 解得 =2tan =tan 安全速率与火车质量无关，故 AD 错误；B当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向外，故 B 正确；C当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向内，故 C 错误。6 故选 B。7、如图所示，一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道 1，再进入圆轨道 2，圆轨道 1 的半径为R，圆轨道 2 的半径是轨道 1 的 1.8 倍，小球的质量为m，若小球恰好能通过轨道 2 的最高点B，则小球在轨道 1 上经过其最高点A时对轨道的压力大小为（重力加速度为g）（）A2mgB3mgC4mgD5mg 答案：C 小球恰好能通过轨道 2 的最高点B时，有 mg21.8 小球在轨道 1 上经过其最高点A时，有 FNmg2 根据机械能守恒定律，有 1.6=122122 解得 FN4mg 结合牛顿第三定律可知，小球在轨道 1 上经过其最高点A时对轨道的压力大小为 4mg，ABD 错误，C 正确。故选 C。8、在如图所示的装置中，甲、乙属于同轴传动，乙、丙属于皮带传动（皮带与轮不发生相对滑动），A、B、C分别是三个轮边缘上的点，设甲、乙、丙三轮的半径分别是R甲、R乙和R丙，且甲=2乙=丙，如果三点的7 线速度分别为vA，vB，vC三点的周期分别为TA，TB，TC，向心加速度分别为aA，aB，aC，则下列说法正确的是（）A:=1:2B:=1:4C:=1:4D:=1:2 答案：D C因为乙、丙两轮由不打滑的皮带相连，所以相等时间内B、C两点转过的弧长相等，l 两点的线速度大小相等，即=由=可得:=丙:乙=2:1 又甲乙是同轴转动，相等时间转过的角度相等，即=由=可得:=甲:乙=2:1 则可知:=2:1 C 错误；D甲乙是同轴转动，相等时间转过的角度相等，周期相等，即:=1:1 由于:=2:1,根据=2可知 8 :=1:2 则有:=1:2 D 正确；AB由=，根据=2可得:=甲:乙=2:1 AB 错误。故选 D。9、如图所示，一辆电动车在水平地面上以恒定速率v行驶，依次通过a，b，c三点，比较三个点向心力大小（）AFaFbFcBFaFbFc CFcFaFbDFaFcFb 答案：B 根据向心力公式 =2 由于速率恒定，半径越小的位置向心力越大，从图可知曲率半径 ，故 ，故 B 正确，ACD错误。9 故选 B。10、对于做匀速圆周运动的物体，下列说法不正确的是（）A转速不变 B角速度不变 C线速度不变 D周期不变 答案：C 做匀速圆周运动的物体，线速度的大小不变，方向时刻改变，角速度不变，由 =2=1 则周期不变，转速不变，ABD 正确，C 错误。故选 C。11、如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴OO1以恒定的角速度 转动，圆筒的半径r=1.5m，简壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为32（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为 60，重力加速度g取 10m/s2，则 的最小值是（）A2rad/sB303rad/sC10rad/sD5rad/s 答案：C 对小物体，受力分析如图所示 10 小物体恰不下滑，则有 N+cos60=2，=N=sin60 联立解得 =10rad/s 故选 C。12、转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（）A笔杆上的点离点越远，角速度越大 B笔杆上的点离点越近，做圆周运动的向心加速度越大 C笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的 D若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速转动被甩走 答案：D 11 A笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故 A 错误；B由向心加速度公式=2，笔杆上的点离点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故 B 错误；C笔杆上的点并不都与手接触，有的点是由重力和笔的弹力提供向心力，故 C 错误；D当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，出现笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故 D 正确。故选 D。13、如图所示，木板 B 托着木块 A 在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，下列说法中不正确的是（）A从与圆心等高的位置a到最高点b的过程中，A 的向心加速度越来越大 B从与圆心等高的位置a到最高点b的过程中，B 对 A 的摩擦力越来越小 C在与圆心等高的位置a时，A 对 B 的压力大小等于 A 的重力，A 所受的摩擦力达到最大值 D在过圆心的水平线以下，A 对 B 的压力一定大于 A 的重力 答案：A A由于木块 A 在竖直平面内做匀速圆周运动，所以 A 的向心加速度大小不变，故 A 错误；B从位置a到最高点b的过程中，A 的加速度在水平方向的分量逐渐减小，即此过程 B 对 A 的摩擦力越来越小，故 B 正确；C在a处时，A 的向心加速度水平向左，竖直方向上 A 受力平衡，由牛顿第三定律知，A 对 B 的压力大小等于A 的重力，A 所受的摩擦力达到最大值，故 C 正确；D在过圆心的水平线以下，加速度有向上的分量，此时 A 处于超重状态，A 对 B 的压力大于 A 的重力，故 D 正确。12 本题选错误项，故选 A。14、2021 年 8 月 2 日，中国队选手钟天使与鲍珊菊获得东京奥运会场地自行车女子团体竞速赛冠军，如图所示，钟天使以速度v在内外侧倾角为 的赛道上做匀速圆周运动，做圆周运动的半径为r，则钟天使的向心加速度大小为（）A2B2C2D2 答案：A 依题意，匀速圆周运动加速度公式有 =2 故 BCD 错误，A 正确。故选 A。15、如图所示，质量相同的质点 A、B 被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面内做匀速圆周运动，则（）AA 的线速度一定比 B 的线速度大 BA 的角速度一定比 B 的角速度大 CA 的向心力一定比 B 的向心力小 DA 所受细线的拉力一定比 B 所受细线的拉力小 13 答案：A AB设细线与竖直方向的夹角为，根据 tan=sin 2=2sin 得 =sintan =cos A 球细线与竖直方向的夹角较大，则线速度较大，两球Lcos 相等，则两球的角速度相等，故 A 正确，B 错误；C向心力 n=tan A 球细线与竖直方向的夹角较大，则向心力较大，故 C 错误；D根据竖直方向上受力平衡有 cos=A 球与竖直方向的夹角较大，则 A 球所受细线的拉力较大，故 D 错误。故选 A。多选题 16、利用离心运动的机械叫做离心机械。下列机械属于离心机械的是（）A游乐场的过山车 B棉花糖制作机 C洗衣机滚筒 D旋转秋千 答案：BC A游乐场的过山车做曲线运动，没有发生离心现象，故 A 错误；B棉花糖制作机，是通过机器转速增加，所需要的的的向心力增加，发生离心现象，故 B 正确；14 C洗衣机脱水时，转速增加，水需要的的向心力增加，当衣服对水的附着力小于水所需要的向心力，发生离心现象，故 C 正确；D旋转秋千做圆周运动，但没有发生离心现象，故 D 错误。故选 BC。17、如图所示，质量相同的质点 A、B 分别用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，则（）AA 的线速度一定大于 B 的线速度 BB 的角速度一定大于 B 的角速度 CA 的加速度一定大于 B 的加速度 DA 受到细线的拉力小于 B 受到细线的拉力 答案：AC ABC设绳与竖直方向的夹角为，根据圆锥摆的向心力为 tan=sin 2=2sin=得 =tan =sintan =cos A 球细线与竖直方向的夹角较大，则 A 的加速度比 B 球的加速度大，两球Lcos 相等，则两球的角速度相等，A15 球的轨道半径较大，细线与竖直方向的夹角较大，则线速度较大，即 A 的线速度比 B 的线速度大，故 A 项和 C项正确，B 错误；D根据竖直方向上平衡有 cos=A 球与竖直方向的夹角较大，则 A 所受细线的拉力较大，故 D 错误。故选 A。18、公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处（）A路面外侧高、内侧低 B车速只要高于0，车辆便会向外侧滑动 C车速虽然高于0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 D当路面结冰时，与未结冰时相比，0的值变小 答案：AC A汽车刚好没有向两侧滑动的趋势的意思是，汽车做圆周运动的向心力由重力和路面的支持力提供，只有当路面外高内低时才满足条件，故 A 正确；C当车速大于v0时，汽车有向外运动的趋势，汽车会受到向里的静摩擦力，只要v0不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动，故 B 错误，C 正确；D由 tan=02 16 得 0=tan R是轨道半径，是路面的倾斜角，由此可知，v0的值与路面是否结冰无关，故 D 错误。故选 AC。19、竖直平面内的圆周运动是高中物理的经典模型之一。某同学通过如下实验来探究其相关规律：如图，质量为m的小球固定在力传感器测量的一侧，传感器另一侧与轻杆连接，现给小球一初速度让其绕杆上的水平轴O点做圆周运动，小球到O点的距离为L，已知当力传感器受到球对它的压力时读数为负，受到拉力时读数为正，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A只有当小球通过圆周最高点的速度大于时才能完成完整的圆周运动 B若小球通过圆周最高点时的速度为3，则力传感器读数为23 C小球在与圆心等高的B点下方运动的过程中，力传感器读数总是为正值 D若小球通过圆周最低点时的速度为2，则力传感器读数为mg 答案：BC A轻杆模型中小球过最高点速度大于 0，A 错误；B在最高点受力分析有 +=2 将速度3代入，解得 17 =23 即小球受到向上的支持力，由牛顿第三定律可知传感器受到向下的压力，B 正确；C小球在与圆心等高的B点下方运动过程中，小球需要的向心力由传感器对小球的拉力减去重力沿杆向外的分力提供，小球都受到拉力，力传感器读数总是为正值，C 正确；D在最低点受力分析有 =2 将速度为2代入，解得 =3 D 错误。故选 BC。20、如图所示是某风景区中的观景摩天轮。若摩天轮绕中间的固定轴做匀速圆周运动，则座舱中的游客（）A对座位的压力始终不变 B所受合力大小保持不变 C受到座位的作用力始终竖直向上 D在最低点时，所受支持力大于其重力 答案：BD 18 A向心力始终指向圆心，在最高点，向心力竖直向下，由牛顿第二定律可知，座位对游客的支持力小于游客的重力，同理，在最低点，向心力竖直向上，座位对游客的支持力大于游客的重力，A 错误；B游客做匀速圆周运动，向心力即合力，大小不变，B 正确；C座舱运动到与转轴等高时，座位对游客的作用力与其重力的合力指向转轴，故座位对其作用力方向应指向斜上方，C 错误；D由 A 项分析可知，D 正确。故选 BD。21、如图 a、图 b、图 c、图 d 所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（）A图 a 中圆形桥半径为R，若最高点车速为时，车对桥面的压力为零，车将做平抛运动 B图 b 中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力 C图 c 中，用相同材料做成的 A、B 两个物体放在匀速转动的水平转台上，随转台一起做匀速圆周运动，mB=2mA，rA=2rB，转台转速缓慢加快时，物体 B 最先开始滑动 D图 d 中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，为了保证火车能安全转弯，则外轨对火车有侧压力 答案：AD A图 a 中，在最高点，汽车受重力及桥面的支持力，若由重力提供向心力，则有 =2 解得 =19 故此时车对桥面的压力为零，车将做平抛运动，A 正确；B由于向心力是球所受的几个力的合力，是效果力，故对球受力分析可知，图 b 中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，只受重力、弹力，B 错误；C物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应最大静摩擦力 =2 即 =2 所以 A 最先开始滑动，C 错误；D火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的部分向心力由外轨的侧向压力提供，故速度越大，当合力不足以提供向心力时，火车易脱轨做离心运动，D 正确。故选 AD。22、对于匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A由n=2知，向心加速度an与半径r成反比 B由n=422知，向心加速度an与半径r成正比 C由=2知，角速度 与周期T成反比 D由n=2知，当角速度 一定时，向心加速度an与半径r成正比 答案：CD A由n=2知，线速度不变时，向心加速度an与半径r成反比，故 A 错误；B由n=422知，周期不变时，向心加速度an与半径r成正比，故 B 错误；20 C由2知，角速度 与周期T成反比，故 C 正确；D由n=2知，当角速度 一定时，向心加速度an与半径r成正比，故 D 正确。故选 CD。23、下列运动中物体的加速度不变的是（）A平抛运动 B自由落体运动 C竖直上抛运动 D匀速圆周运动 答案：ABC ABC物体做平抛运动、自由落体运动或竖直上抛运动，物块均只受重力作用，加速度大小不变，方向始终竖直向下，ABC 正确；D物体做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向始终指向圆心，方向始终在改变，D 错误。故选 ABC。24、关于物体做匀速圆周运动的说法不正确的是（）A物体在恒力作用下可以做匀速圆周运动 B匀速圆周运动是线速度不变的运动 C做匀速圆周运动的物体处于平衡状态 D匀速圆周运动是向心加速度大小不变的运动 答案：ABC AC匀速圆周运动合外力提供向心力，方向时刻指向圆心，一直在变，是变力，不是平衡状态，故 AC 错误，符合题意；B匀速圆周运动速度方向沿切线方向，一直在变，故 B 错误，符合题意；D匀速圆周运动向心加速度 21 =2 大小不变，故 D 正确，不符合题意。故选 ABC。25、关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下面说法中正确的是（）A线速度大的角速度一定大 B线速度大的周期一定小 C角速度大的半径可能小 D角速度大的周期一定小 答案：CD A根据 =线速度大的角速度不一定大，因为轨道半径不一样，所以 A 错误；B根据 =2 线速度大的周期不一定小，因为轨道半径不一样，所以 B 错误；C根据=2 角速度与半径大小无关，所以角速度大的半径可能小，则 C 正确；D根据=2 角速度大的周期一定小，所以 D 正确；故选 CD。22 填空题 26、小超同学非常热爱用身边的器材来完成一些物理实验。如图甲，他将手机紧靠蔬菜沥水器中蔬菜篮边缘放置，盖上盖子，从慢到快转动手柄，可以使手机随蔬菜篮转动。利用手机自带软件 Phyphox 可以记录手机向心加速度a和角速度的数值。更换不同半径的沥水器，重复上述的操作，利用电脑拟合出两次的 2图像如图乙所示。（1）在从慢到快转动手柄的过程中，蔬菜篮侧壁与手机间的压力_；（填“变大”、“变小”、“不变”）（2）由作出的图像可知，_（填“直线 1”或“直线 2”）对应的沥水器半径更大；（3）若测量出蔬菜篮的直径，计算出手机相应的线速度v，利用所得的数据拟合出的 2图像应该为_图像。（填“线性”或“非线性”）答案：变大 直线 1 线性（1）1手机随蔬菜蓝的转动做的圆周运动可看作是圆锥摆运动，设蔬菜蓝侧壁与水平方向夹角为，侧壁对手机的压力为FN，则有 Nsin=2 可知：在从慢到快转动手柄的过程中，角速度增大，蔬菜篮侧壁与手机间的压力变大。（2）2由图乙可以看出，同样的角速度，直线 1 的加速度更大，由=2知：直线 1 对应的沥水器半径更大。（3）3由=2知，在蔬菜蓝直径一定的情况下，手机的加速度与线速度大小的平方成正比，图像是线性图像。27、火车轨道的转弯处外轨高于内轨，如图所示。若已知某转弯处轨道平面与水平面夹角为，火车做圆周运动的轨道半径为R，重力加速度为g。则该转弯处规定的安全行驶的速度为=_。当实际行驶速度大于v时，轮缘挤压_。（填“内轨”或“外轨”）23 答案：tan 外轨 1当火车以安全速度v过弯时，铁轨支持力和火车重力的合力恰好提供向心力，根据力的合成与分解及牛顿第二定律有 tan=2 解得 =tan 2当实际行驶速度大于v时，铁轨支持力和火车重力的合力不足以提供向心力，此时外轨将对车轮存在作用力，即轮缘将挤压外轨。28、洗衣机内的衣物转动起来后，原先附着在衣物上的水滴因受到指向圆心的吸附力_（选填“大于”、“小于”或“等于”）所需的向心力，被甩出。这一现象称为_。答案：小于 离心现象 1洗衣机内的衣物转动起来后，原先附着在衣物上的水滴被甩出，说明合外力不足以提供水滴跟着衣服一起做圆周运动所需的向心力，故受到指向圆心的吸附力小于所需的向心力。2离心运动是做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者合外力不足以提供所需的向心力时，将做逐渐远离圆心的运动。这一现象称为离心现象。29、如图所示，细绳一端固定，另一端系一小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个“圆锥摆”。已知小球重力为mg，细绳长度为L，与竖直方向的夹角为，则细绳对小球的拉力大小为_，小球运动的线速度大小为_。24 答案：cos sintan 1对小球受力分析得，竖直方向满足 cos=则细绳对小球的拉力大小为 =cos 2受力分析知，小球向心力为=tan 则 tan=2 由几何关系知 =sin 联立解得小球运动的线速度大小为 =sintan 30、如图所示为游乐场的旋转飞椅，将人和椅子一起看成质点，在水平面内做匀速圆周运动时，由_提供向心力；当人的速度大小为v，悬挂绳子与竖直方向夹角 45时，人的转动半径为_。25 答案：合外力（重力和拉力的合力、拉力的水平分力等均可）2 1人和椅子一起在水平面内做匀速圆周运动时，由合外力（重力和拉力的合力、拉力的水平分力等均可）提供向心力；2当人的速度大小为v，悬挂绳子与竖直方向夹角 45时，设转动半径为R，由牛顿第二定律得 tan45=2 解得 =2