物理高一下冊(cè)圓周運(yùn)動(dòng)單元試卷(word版含答案)

1、一、第六章圓周運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)題培優(yōu)（難）1. 如圖所示，在水平圓盤上放有質(zhì)雖分別為m、m. 2m的可視為質(zhì)點(diǎn)的三個(gè)物體A、B、 C,圓盤可繞垂直圓盤的中心軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng).三個(gè)物體與圓盤的動(dòng)摩擦因數(shù)均為“ =0.1,最 大靜摩擦力認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力.三個(gè)物體與軸0共線且OA=OB=BC=r=0.2 m,現(xiàn)將三個(gè)物 體用輕質(zhì)細(xì)線相連，保持細(xì)線伸直且恰無(wú)張力.若圓盤從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度3極其緩 慢地增大，已知重力加速度為g=10 m/s2,則對(duì)于這個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）06)0A. A、3兩個(gè)物體同時(shí)達(dá)到最大靜摩擦力B. B、C兩個(gè)物體的靜摩擦力先增大后不變C. 當(dāng)<y > ra

2、d / 5時(shí)整體會(huì)發(fā)生滑動(dòng)D. 當(dāng)yjlrad I s<co< ySrad / 5時(shí)，在Q增大的過(guò)程中3、C間的拉力不斷增大【答案】BC【解析】ABC、當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，由靜摩擦力提供向心力.三個(gè)物體的角速度相等，由F = marr可知， 因?yàn)镃的半徑最大，質(zhì)量最大，故C所需要的向心力增加最快，最先達(dá)到最大靜摩擦力，此時(shí) p2mg = 2mcorc，計(jì)算得岀：© = y/2SradIs，當(dāng)C的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力之后,BC開(kāi)始提供拉力,B的摩擦力增大，達(dá)最大靜摩擦力后,AB之間繩開(kāi)始有力的作用, 隨著角速度增大,A的摩擦力將減小到零然后反向增大，當(dāng)A與B的摩擦力也達(dá)到最

3、大時(shí)，且 BC的拉力大于AB整體的摩擦力時(shí)物體將會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)A與B還受到繩的拉力，對(duì)C 可得:丁 + “2?g =2mco；2r，對(duì)AB整體可得：T = 2“mg，計(jì)算得出®,當(dāng)S時(shí)整體會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，故A錯(cuò)誤,BC正確；D、當(dāng) 后rad/s V e V屈ad/s*M,在力增大的過(guò)程中B、C間的拉力逐漸增大，故D錯(cuò) 誤；故選BC2. 如圖所示，疊放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體A、B及物體C能隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起以角速度3勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)，A, B, C的質(zhì)量分別為3m, 2m, m, A與B、B和C與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為“，A 和B、C離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為r、1.5ro設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下

4、列說(shuō)法正 確的是（重力加速度為g）（）1.5r A. B對(duì)A的摩擦力一泄為3狀mgB. B對(duì)A的摩擦力一泄為3mo2rC. 轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度需要滿足D.轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度需要滿足g力00“切g(shù)(3m+2m)(xrrp3m + 2m) g腫(l5“W2“7g【答案】BD【解析】【分析】【詳解】AB.對(duì)A受力分析，受重力、支持力以及B對(duì)A的靜摩擦力，靜摩擦力提供向心力，有/ = （3加）品W（37）g故A錯(cuò)誤，B正確：CD.由于A. AB整體、C受到的靜摩擦力均提供向心力，故對(duì)A有對(duì)AB整體有對(duì)物體C有解得故c錯(cuò)誤，D正確。故選BDo3. 如圖，質(zhì)量為m的物塊，沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下，半球形金屬

5、殼豎直 放置，開(kāi)口向上，滑到最低點(diǎn)時(shí)速度大小為V,若物體與球殼之間的摩擦因數(shù)為卩，則物體 在最低點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A. 滑塊對(duì)軌道的壓力為mS+mB.受到的摩擦力為“加RRC. 受到的摩擦力為“mgD.受到的合力方向斜向左上方【答案】AD【解析】【分析】【詳解】A. 根據(jù)牛頓第二定律FNmg=m K根據(jù)牛頓第三左律可知對(duì)軌道的壓力大小L 匚,V2FN=FN=/nS+fn A正確：BC.物塊受到的摩擦力?/=“你=（吆+加 2）KBC錯(cuò)誤;D. 水平方向合力向左，豎直方向合力向上，因此物塊受到的合力方向斜向左上方，D正確。故選ADo4. 如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)滿足3:4:5的斜而體沿半徑方向

6、固定在一水平轉(zhuǎn)盤上，一木塊靜止 在斜而上，斜而和木塊之間的動(dòng)摩擦系數(shù)“=0.5。若木塊能保持在離轉(zhuǎn)盤中心的水平距離為 40cm處相對(duì)轉(zhuǎn)盤不動(dòng)，g=10m/s2,則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度3的可能值為（設(shè)最大靜摩擦力等 于滑動(dòng)摩擦力）（）D. 9rad/sA. lrad/sB 3rad/sC 4rad/s【答案】BC【解析】【分析】【詳解】根據(jù)題意可知，斜而體的傾角滿足3tan 0 0.54即重力沿斜面的分力大于滑動(dòng)摩擦力，所以角速度為零時(shí)，木塊不能靜止在斜面上：當(dāng)轉(zhuǎn) 動(dòng)的角速度較小時(shí)，木塊所受的摩擦力沿斜而向上，當(dāng)木塊恰要向下滑動(dòng)時(shí)又因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力滿足f*N聯(lián)立解得5血當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度變大，木塊恰要向上滑動(dòng)

7、時(shí)又因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力滿足聯(lián)立解得CDy = 5>/2rad/s綜上所述，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度滿足-rad/s a 2rad/s <co< 5v2rad/s « 7rad/s11故AD錯(cuò)誤，BC正確。故選BCa5. A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，它們由相同材料制成，A的質(zhì)量為2m, B、C的質(zhì)量 各為m.如果0A二0B二R, 0C二2R,則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)（設(shè)A、B、C都沒(méi)有滑動(dòng)）,下述結(jié)論中 正確的是（）A. 物體A向心加速度最大B. B物靜摩擦力最小C. 當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，C比B先開(kāi)始滑動(dòng)D. 當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，A比B先開(kāi)始滑動(dòng)【答案】BC【解析】A、三個(gè)物體都

8、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度相等，向心加速度心=。7,可見(jiàn)，半徑越大,向心加速度越大.所以c物的向心加速度最大，A錯(cuò)誤；B、三個(gè)物體的合力都指向圓心，對(duì)任意一個(gè)受力分析，如圖支持力與重力平衡，由靜摩擦力f提供向心力則得f =代 根據(jù)題意，rc=2rA=2rH=2R 由向心力公式Fn = nw2r ,得三個(gè)物體所受的靜摩擦力分別為:辦=(2m) of R = 2mcoR,fB = m/R.fc = mco2 (27?) = 2marR,故B物受到的靜摩擦力最小，B正確：C、D當(dāng)3變大時(shí)，所需要的向心力也變大，當(dāng)達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，物體開(kāi)始滑動(dòng).當(dāng) 轉(zhuǎn)速增加時(shí)，A C所需向心力同步增加，且保持相等.B所

9、需向心力也都增加，A和C所 需的向心力與B所需的向心力保持2： 2關(guān)系.由于B和C受到的最大靜摩擦力始終相 等，都比力小，所以c先滑動(dòng)，人和B后同時(shí)滑動(dòng)，C正確：D錯(cuò)誤：故選BC_ XC. n2 = niXB. ni=n2 6. 無(wú)級(jí)變速是指在變速范用內(nèi)任意連續(xù)地變換速度，英性能優(yōu)于傳統(tǒng)的擋位變速器，很多 高檔汽車都應(yīng)用了"無(wú)級(jí)變速".圖所示為一種"滾輪一平盤無(wú)級(jí)變速器"的示意圖，它由固 立在主動(dòng)軸上的平盤和可隨從動(dòng)軸移動(dòng)的圓柱形滾輪組成.由于摩擦的作用，當(dāng)平盤轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，滾輪就會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，如果認(rèn)為滾輪不會(huì)打滑，那么主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速小、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n2.滾輪

10、半徑r以及滾輪中心距離主動(dòng)軸軸線的距離x之間的關(guān)系是().D. n2 = ni【答案】A【解析】由滾輪不會(huì)打滑可知，主動(dòng)軸上的平盤與可隨從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形滾輪在接觸點(diǎn)處的線速 度相同，即vi=v2由此可得x-2nni=r-2Rn2,所以n2=ni 1選項(xiàng)A正確.r7. 如圖所示，長(zhǎng)為r的細(xì)桿一端固泄一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使之繞另一光滑端點(diǎn)0在豎直而內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到最髙點(diǎn)時(shí)的速度v=Jf£,則下列說(shuō)法不正確的是（ ）A. 小球在最髙點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)桿的壓力是聾B. 小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)桿的拉力是學(xué)2C. 若小球運(yùn)動(dòng)到最髙點(diǎn)速度為J亦，小球?qū)?xì)桿的彈力是零D. 若小球運(yùn)動(dòng)到最髙點(diǎn)速度為2莎,

11、小球?qū)?xì)桿的拉力是3mg【答案】B【解析】【分析】【詳解】AB.在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得mg 一 F = m r解得R 3F =43根據(jù)牛頓第三左律知，小球在最髙點(diǎn)對(duì)細(xì)桿的壓力為F = -mg ,選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤;4C.在最高點(diǎn)，若細(xì)桿彈力為零，根據(jù)牛頓第二定律得V"mg =m r解得選項(xiàng)C正確:D若在最髙點(diǎn)速度為2俯，根據(jù)牛頓第二泄律得F + mg = m r解得F = 3mg選項(xiàng)D正確。本題選不正確的，故選肌8. 如圖所示，水平的木板B托著木塊A 起在豎直平而內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從水平位置a 沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)b的過(guò)程中（）B對(duì)A的支持力越來(lái)越大B對(duì)A的支持力越來(lái)越小B

12、對(duì)A的摩擦力越來(lái)越大B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小A. ®B. ®C.D.【答案】D【解析】【分析】【詳解】以A物體作為研究對(duì)象，設(shè)指向圓心的加速度為a , a與水平方向的夾角為0,豎直方向 根據(jù)牛頓第二定律mg - F& = nui sin 0得Fh x = mg - ma sin 0可知沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到最髙點(diǎn)過(guò)程中，&增大，支撐力減小，故錯(cuò)誤，正確。 水平方向根據(jù)牛頓第二定律fliA = nut cos 0可知沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過(guò)程中，&增大，摩擦力減小，故錯(cuò)誤，正確。 故選Do9. 如圖所示，放于豎直而內(nèi)的光滑金屬細(xì)圓環(huán)半徑為R,質(zhì)疑為m的帶孔

13、小球穿在環(huán) 上，同時(shí)有一長(zhǎng)為R的細(xì)繩一端系于球上，另一端系于圓環(huán)最低點(diǎn)，繩上的最大拉力為 2mg,當(dāng)圓環(huán)以角速度3繞豎直直徑轉(zhuǎn)動(dòng)，且細(xì)繩伸直時(shí)，則3不可能為（ ） I【答案】D【解析】【分析】【詳解】因?yàn)閳A環(huán)光滑，所以小球受到重力、環(huán)對(duì)球的彈力、繩子的拉力等三個(gè)力。細(xì)繩要產(chǎn)生拉 力，繩要處于拉伸狀態(tài)，根據(jù)幾何關(guān)系可知，此時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60。，如圖所 示當(dāng)圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小球繞豎直軸做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由三個(gè)力在水平方向的合力提供，其大 小為 根據(jù)幾何關(guān)系，其中r=7?sin6O°一泄，所以當(dāng)角速度越大時(shí)，所需要的向心力越大，繩子拉力越大，所以對(duì)應(yīng)的臨界條件是小球在此位置剛好不受拉

14、力，此時(shí)角速度最小，需要的向心力最小，對(duì)小球進(jìn)行受力分 析得Fmin = tan60°解得?gtan 60°=加爲(wèi)/?si n 60°當(dāng)繩子的拉力達(dá)到最大時(shí),sin 60°你 cos 60° =人誑 cos 60° + mg可得同理可知，最大角速度為10. 如圖所示，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量相等的3兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）B. B運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于人運(yùn)動(dòng)所需的向心力C. 盤對(duì)B的摩擦力是3對(duì)人的摩擦力的2倍D. 若逐漸增大圓盤的轉(zhuǎn)速（&、B兩物塊仍相對(duì)盤靜lh）,盤對(duì)8的摩擦力始終指向

15、圓心 且不斷增大【答案】C【解析】【詳解】A. 兩物體隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，都有沿半徑向外的滑動(dòng)趨勢(shì)，受力分析如圖則所受靜摩擦力均沿半徑指向圓心，由牛頓第三沱理可知人對(duì)B的靜摩擦力沿半徑向外， 故A錯(cuò)誤：B. 兩物體隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同為力，運(yùn)動(dòng)半徑為廠，則兩物體轉(zhuǎn)動(dòng)所需的向心力均為即3運(yùn)動(dòng)所需的向心力等于4運(yùn)動(dòng)所需的向心力，故B錯(cuò)誤：C. 對(duì)整體由牛頓第二定律可知fH = 2m（xrr對(duì)A由牛頓第二定律得則盤對(duì)B的摩擦力是8對(duì)力的摩擦力的2倍，故C正確；D. 在增大圓盤轉(zhuǎn)速的瞬間，兩物體有沿半徑向外的趨勢(shì)和沿切線向后的趨勢(shì)，則此時(shí)靜 摩擦力方向在徑向和切向之間，與線速度成銳角，徑向分力繼續(xù)提供向心力

16、，切向分力提 供切向加速度使線速度增大，從而保證滑塊繼續(xù)跟著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，而物體隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)時(shí)靜 摩擦力又恢復(fù)成沿半徑方向提供向心力，故增大圓盤轉(zhuǎn)速，盤對(duì)8的摩擦力大小不斷增 大，但方向不是始終指向圓心，故D錯(cuò)誤。故選C。11. 如圖是徳國(guó)物理學(xué)家史特恩設(shè)計(jì)的最早測(cè)左氣體分子速率的示意圖.卜1、N是兩個(gè)共 軸圓筒的橫截面，外筒N的半徑為/?,內(nèi)筒的半徑比R小得多，可忽略不計(jì).筒的兩端封 閉，兩筒之間抽成真空，兩簡(jiǎn)以相同角速度“繞其中心軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng).M筒開(kāi)有與轉(zhuǎn)軸 平行的狹縫S,且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為力和匕的分子，分子到達(dá)N筒后被 吸附，如果R、勺、匕保持不變，g取某合適值，則以下結(jié)論中

17、正確的是（）R R2兀B當(dāng)廠廠怙時(shí)5為正整數(shù)），分子蓿在同一個(gè)狹條上C.只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，N筒上到處都落有分子D分子不可能落在N筒上某兩處且與S平行的狹條上【答案】A【解析】微粒從M到N運(yùn)動(dòng)時(shí)間/ =-,對(duì)應(yīng)N筒轉(zhuǎn)過(guò)角度& = COt = ,即如果以-射出時(shí),轉(zhuǎn)過(guò) VV角度coR=cot =vi,如果以V2射出時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)角度：Q =竺差2兀的整數(shù)倍，即當(dāng)vt v2 co時(shí)（n為正整數(shù)）,分子落在不同的兩處與S平行的狹條上，故A正確，D錯(cuò)誤；若相差加的R R 2兀整數(shù)倍，則落在一處,即當(dāng)= 時(shí)（n為正整數(shù)）,分子落在同一個(gè)狹條上故B錯(cuò)誤；若微粒運(yùn)動(dòng)時(shí)間為N筒轉(zhuǎn)動(dòng)周期的整數(shù)倍，微粒只能到達(dá)N筒上

18、固走的位置,因此,故Ct昔誤故選A點(diǎn)睛：解答此題一走明確微粒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與N筒轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間相等,在此基礎(chǔ)上分別以v】、V2射出時(shí)來(lái)討論微粒落到N筒上的可能位置.12. 如圖所示，A、B是兩只相同的齒輪，A被固崖不能轉(zhuǎn)動(dòng)。若B齒輪繞A齒輪運(yùn)動(dòng)半 周，到達(dá)圖中的C位豊，則B齒輪上所標(biāo)出的豎直向上的箭頭所指的方向是（）B.豎直向下D.水平向右A. 豎直向上C.水平向左 【答案】a【解析】【詳解】若B齒輪逆時(shí)針繞A齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)B齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)卜時(shí)，B齒輪在A齒輪正上方，B齒輪上所標(biāo)出箭頭所指的方向豎直向下：B齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)!周，B齒輪到達(dá)圖中的C位置，B齒 4輪上所標(biāo)岀箭頭所指的方向豎直向上。若B齒輪順時(shí)針繞A齒

19、輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)B齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)丄周時(shí)，B齒輪在A齒輪正下方，B齒輪上4所標(biāo)岀箭頭所指的方向豎直向下：B齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)押B齒輪到達(dá)圖中的C位置，B齒 輪上所標(biāo)出箭頭所指的方向豎直向上。綜上，BCD三項(xiàng)錯(cuò)誤，A項(xiàng)正確。13. 如圖所示，一根輕桿，在其B點(diǎn)系上一根細(xì)線，細(xì)線長(zhǎng)為R,在細(xì)線下端連上一質(zhì)量為m 小球.以輕桿的A點(diǎn)為頂點(diǎn)，使輕桿旋轉(zhuǎn)起來(lái)，苴B點(diǎn)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),輕桿的 軌跡為一個(gè)母線長(zhǎng)為L(zhǎng)的圓錐，輕桿與中心軸A0間的夾角為a.同時(shí)小球在細(xì)線的約朿下 開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng),輕桿旋轉(zhuǎn)的角速度為3,小球穩(wěn)圧后，細(xì)線與輕桿間的夾角B = 2a.重力加A. 細(xì)線對(duì)小球的拉力為mg/sinaB. 小球做圓周運(yùn)動(dòng)

20、的周期為TI/3C. 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的乘積為gtan2aD. 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的比值為(L+R)sina【答案】D【解析】【分析】【詳解】細(xì)線的拉力滿足Fcosa = mg.得尸=上匚，選項(xiàng)A錯(cuò)誤：小球達(dá)到穩(wěn)泄?fàn)顟B(tài)后做勻速COS <7圓周運(yùn)動(dòng)，其周期與輕桿旋轉(zhuǎn)的周期相同，周期r =,選項(xiàng)b錯(cuò)誤：小球做圓周運(yùn) CD動(dòng)，根據(jù)題意有nig(2a-a) = mvco得，小球的線速度與角速度的乘積是 wy=gtana,選項(xiàng)C錯(cuò)誤：小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的比值即是半徑，根據(jù)題 意得r = (L+R)sina ,選項(xiàng)D正確.綜上所述本題答案是：D14. 如圖所示，一傾斜的圓簡(jiǎn)繞固左軸00】以恒泄的角速度3轉(zhuǎn)動(dòng)，圓筒的半徑r=1.5m. 簡(jiǎn)壁內(nèi)有一小物體與圓筒始終保持相對(duì)靜止，小物體與圓簡(jiǎn)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為迺(設(shè)最大2靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水平而間的夾角為60。，重力加速度g取10m/s則 3的最小值是()A. lrad/sB.rad/sC. -3rad/sD.