高中物理【圓周運動】測試題

高中物理【圓周運動】測試題

（時間:75分鐘滿分:150分）

一、單項選擇題（本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有

一項是符合題目要求的）

L如圖所示,、b是地球表面上不同緯度上的兩個點,如果把地球看作是一個球體,。、。兩點隨地球自

轉(zhuǎn)做勻速圓周運動,這兩個點具有大小相同的（）

A.線速度B.加速度

C.角速度D.軌道半徑

H]c

解析a、b相對靜止且繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,所以它們的角速度相同,C正確。

2.圖示為公路自行車賽中運動員在水平路面上轉(zhuǎn)彎的情景,運動員在通過彎道時如果控制不當(dāng)會發(fā)

生側(cè)滑而摔離正常比賽路線,將運動員與自行車看成整體,下列說法正確的是（）

A.運動員轉(zhuǎn)彎所需向心力由重力與地面對車輪的支持力的合力提供

B.運動員轉(zhuǎn)彎所需向心力由地面對車輪的摩擦力提供

C.發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心

D.發(fā)生側(cè)滑是因為運動員受到的合外力大于所需的向心力

??B

解困轉(zhuǎn)彎時的向心力為沿半徑方向的合力,C錯誤;運動員轉(zhuǎn)彎時,地面對車輪的摩擦力提供所需的向

2

心力,故A錯誤,B正確;當(dāng)6<9-,即靜摩擦力不足以提供所需向心力時,就會發(fā)生側(cè)滑,故D錯誤。

3.兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個小球,細線上端固定在同一點,若兩個小球以相同的角速度

繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則兩個擺球在運動過程中,相對位置關(guān)系示意圖正確的

是（）

答案IB

I解析

小球做勻速圓周運動,對其受力分析如圖所示,則有Hgtanθ=mω2Lsin。,整理得Lcos9二焉則兩球處于

同一高度,故B正確。

4.

如圖是自行車傳動裝置的示意圖,其中/是半徑為凡的大鏈輪,〃是半徑為&的小飛輪,〃7是半徑為

心的后輪,假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為〃（單位:r/s）,則自行車后輪邊緣的線速度為（）

?nnR/3TinR2R3

~RΓ~B?^TT

「2π71∕?R3??2τιnRiR3

的

??D

畫轉(zhuǎn)速為單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù),所以^二2π〃,因為要測量自行車后輪〃/邊緣上的線速度的大小,根

據(jù)題意知,輪/和輪〃邊緣上的線速度大小相等,據(jù)v=rω可知園?=&①2,已知GI=2兀〃,則輪〃的角

速度（02=舞。I=空也。因為輪〃和輪〃7共軸,所以轉(zhuǎn)動的。相等即（03=02,根據(jù)v-rω可

∏2?2

知,%=Rg=細κ52&,故D正確。

一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,圓盤半徑為凡甲、乙兩物體質(zhì)量分別為M和皿M>〃?）,它們

與圓盤之間的最大靜摩擦力均為壓力的〃倍,兩物體用一根長為LeL<R）的輕繩連在一起,如圖所示，

若將甲物體放在轉(zhuǎn)軸的位置上,甲、乙之間的輕繩剛好沿半徑方向被拉直,要使兩物體與圓盤不發(fā)生

相對滑動,則圓盤旋轉(zhuǎn)的角速度最大不得超過（兩物體均可看作質(zhì)點,重力加速度為g）（）

以(Mg-mg)

mb

IMMg+7ng)IMMg+mg)

-ML-mL

答案P

解析!對乙,由牛頓第二定律得Fτ+μmg=mω1L,M甲,由平衡條件得尸T=Ff,當(dāng)∕?="Mg時FT最大,此時

“最大,此時ω=但叵耳國,選項D正確。

家用臺式計算機上的硬磁盤的磁道和扇區(qū)如圖所示。這塊硬磁盤共有9216個磁道（即9216個不同

半徑的同心圓）,每個磁道分成8192個扇區(qū)（每扇區(qū)為U近圓周）,每個扇區(qū)可以記錄512個字節(jié)。電

動機使磁盤以7200r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。磁頭在讀、寫數(shù)據(jù)時是不動的,盤面每轉(zhuǎn)一圈,磁頭沿半

徑方向跳動一個磁道。下列說法正確的是（）

A.每個字節(jié)在磁道上所占用的磁道長度都相同

B.不計磁頭轉(zhuǎn)移磁道的時間,計算機讀完該硬盤所需時間約為77s

C.讀取每個字節(jié)所用時間都相同,約為2?0xl0"s

D.該硬盤的容量約為4xl0∣2個字節(jié)

答案B

解航每個磁道扇區(qū)數(shù)相同,每個扇區(qū)可記錄字節(jié)數(shù)相同,即每個磁道上可記錄字節(jié)數(shù)相同,但各磁道半

徑不同,所以不同磁道上每個字節(jié)所占用的磁道長度不同,A錯誤;電動機使磁盤以7200r/min的轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動,則每讀取一個磁道所用時間為f??S=Ws,該硬磁盤共有9216個磁道,所以讀完該硬盤

共需要時間fa=9216f=77s,B正確;每個磁道分成8192個扇區(qū),每個扇區(qū)可以記錄512個字節(jié),所以

每個磁道共可以記錄的字節(jié)數(shù)為〃=8192x512=4194304,所以讀取每個字節(jié)所用時間為

f，q=2.0xl0-9s,C錯誤;該硬盤所容納字節(jié)個數(shù)為9216"=4xlO∣°,D錯誤。

7.如圖所示,汽車在水平公路上做勻速圓周運動。已知圖中雙向四車道的總寬度為15m,內(nèi)車道內(nèi)邊

緣半徑為105mo假設(shè)汽車受到的最大靜摩擦力等于車重的0.75,g取10m?2,則汽車（）

A.所受的合力可能為零

B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供

C.速度不能超過30m/s

D.速度不能超過41m/s

臃畫汽車在水平公路上做勻速圓周運動,所受合外力提供向心力,不可能為零;汽車在豎直方向受重力

和支持力的作用,這兩個力的合力為零,水平方向受摩擦力作用,提供汽車所需向心力,選項A、B錯誤。

汽車受到的最大靜摩擦力等于車重的0.75,即6?=0.75mg,汽車受最大靜摩擦力時,根據(jù)牛頓第二定律

有/%=，旺7,當(dāng)，?最大時,汽車有最大安全行駛速度i，m,由題意∕?=15m+105m=120m,則

vm=J弋==√0.75×10×120m/s=30m/s,即汽車的速度不能超過30m/s,選項C正確,D錯誤。

二、多項選擇題（本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多

項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分）

8.如圖所示,甲、乙、丙、丁是游樂場中比較常見的過山車場景,甲、乙兩圖的過山車在軌道的外側(cè)

做圓周運動,丙、丁兩圖的過山車在軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運動,兩種過山車都有安全鎖（由上、下、側(cè)三

個輪子組成）,把過山車套在了軌道上,四個圖中軌道的半徑都為R,下列說法正確的是（）

甲乙丙丁

A.甲圖中,當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最高點時,座椅一定給人向上的力

B.乙圖中,當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最低點時,安全帶一定給人向上的力

C.丙圖中,當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最低點時,座椅一定給人向上的力

D.丁圖中,過山車通過最高點的最小速度為J證

答案BC

mg

暖陰當(dāng)過山車以一定速度通過最高點時Jt=〃吆一FN,FN可以為0,故A錯誤;當(dāng)FN≠0時最小速度應(yīng)大

于故D錯誤;當(dāng)過山車通過最低點時FN-mg=m^,FN=mg+"2%>mg,FN向上且一定大于重力,B、

C正確。

9.公路轉(zhuǎn)彎處外側(cè)的郭先生家門口,連續(xù)發(fā)生了多起車輛側(cè)翻事故。經(jīng)交警調(diào)查,畫出的現(xiàn)場示意圖

如圖所示。為了避免車輛側(cè)翻事故再次發(fā)生,很多人提出了建議,下列建議合理的是（）

郭先生家

I

A.提醒司機不要超速轉(zhuǎn)彎

B.提醒司機以更小半徑轉(zhuǎn)彎

C.增大車輪與路面間的粗糙程度

D.使彎道路面內(nèi)側(cè)低外側(cè)高

I答案IACD

廨前汽車側(cè)翻是提供的向心力小于它轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力,要避免側(cè)翻減小F%或增大尸俏,尸,

”2

二足■,所以A合理,B不合理,F供可由摩擦力或彎道路面處重力的分力提供,所以C、D合理。

R

10.

飛機飛行時除受到發(fā)動機的推力和空氣阻力外,還受到重力和機翼的升力,機翼的升力垂直于機翼所

在平面向上。當(dāng)飛機在空中盤旋時機翼的內(nèi)側(cè)傾斜（如圖所示）,以保證重力和機翼升力的合力提供向

心力。設(shè)飛機以速率V在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動時機翼與水平面成6角,飛行周期為T,

則下列說法正確的是（）

A.若飛行速率V不變招增大,則半徑R減小

B.若飛行速率V不變,。增大,則周期7減小

C.若。不變,飛行速率V增大,則半徑R減小

D.若飛行速率串增大,。增大,則周期T一定不變

答案IAB

畫由于重力和機翼升力的合力提供向心力,如圖所示,得〃喀Ian6=〃?。=，”等R,解得

v=y∕gRtanθ,T=2π若飛行速率V不變,。增大,由V=JgRtanO知R減小,故A正確;若飛行速率

V不變,。增大,R減小,由T=2π知T減小,故B正確;若。不變,飛行速率V增大,由V=JgRtane知

R增大,故C錯誤;若飛行速率V增大,。增大,R的變化不能確定,則周期T不一定不變,故D錯誤。

三'非選擇題(本題共5小題,共54分)

11.(8分)用如圖所示的裝置可以做“探究向心力的大小與質(zhì)量加、角速度3和半徑r之間的關(guān)系”的

實驗。

(1)本實驗采用的科學(xué)方法是。

(2)通過實驗可以得到的結(jié)論是。

A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比

B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比

C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比

D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比

筌夏|(1)控制變量法(2)C

兩(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量〃?、角速度co和半徑r之間的關(guān)系時,需先控制某些量不變,研

究另外兩個物理量的關(guān)系,該方法為控制變量法。

?2

(2)結(jié)合題圖,根據(jù)尸?=，"蘇可知,選項C正確。

12.(10分)某同學(xué)做驗證向心力大小與線速度關(guān)系的實驗,裝置如圖所示,一輕質(zhì)細線上端固定在力傳

感器上,下端懸掛一小鋼球,鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實驗步驟如下：

①用游標卡尺測出鋼球直徑d-

鰥鋼球懸掛并保持靜止,記下此時力傳感器示數(shù)用米尺量出細線長U

③I等鋼球拉到適當(dāng)高度處由靜止釋放,光電門、計時器測出鋼球的遮光時間為f,力傳感器示數(shù)的最

大值為F2O

已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間,請用上述測得的物理量表示。

(1)鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達式P=,向心力表達式F1?=m[=o

(2)鋼球經(jīng)過光電門時所受合力的表達式?=。

(3)若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)F向=F價,則驗證了向心力大小與線速度的關(guān)系。該實驗可能的誤差

有：。(寫出一條即可)

??(l)j二(2)F-F∣(3)細線的長度測量有誤差

22

---------t5t(L+≡)

國麗(1)鋼球的直徑為",遮光時間為f,所以鋼球通過光電門的速度V=/根據(jù)題意知,鋼球做圓周運動

的半徑為R=L+日,鋼球質(zhì)量???=—,K1I向心力表達式為尸面=〃匕=—了"。

29R5t2(∕-+j)

(2)鋼球經(jīng)過光電門時只受重力和細線的拉力,由分析可知,鋼球通過光電門時,細線的拉力最大,

大小為巳,故所受合力為F?=F2-Flo

(3)根據(jù)向心力表達式知,可能在測量細線長度時存在誤差。

—n

槍口

13.(10分)如圖所示,直徑為d的紙制圓筒以角速度ω繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(圖示為截面)。從

槍口發(fā)射的子彈沿直徑穿過圓筒。若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)時,在圓周上留下a、b兩個彈孔,已知“。與

bθ之間夾角為0,求子彈的速度(忽略子彈在空中的下墜)。

院施伙=°、1、2…)

U不

I子彈射出后沿直線運動,從〃點射入,從8點射出,設(shè)子彈速度為血,則子彈穿過圓筒的時間t=^

此時間內(nèi)圓筒轉(zhuǎn)過的角度α=π-0+2Aπ(A=0?I>2???)

據(jù)Q=G/得,兀-9+2女兀二竺

則子彈速度

5次靠那二°、1、2…)。

14.(12分)如圖所示,半徑為R,內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置,兩個質(zhì)量均為m的小球A、B以不同

速率進入管內(nèi)A通過最高點C時,對管壁上部的壓力為3成?,8通過最高點C時,對管壁下部的壓力為

0.75%g0求A、B兩球落地點間的距離。

C

答案∣3R

豳兩個小球離開軌道后均做平拋運動,豎直方向上運動情況相同。

根據(jù)2R=*產(chǎn),可得

在最高點時,兩小球受重力和管壁的作用力,這兩個力的合力作為向心力

對A球3mg+mg=mg

解得VA=2y[^R

則SA=E√=4R

對B球mg-0.75mg=∕w??

K

解得vs=；JgR

則SB=VBt=R

A、B兩球落地點間的距離等于它們平拋運動的水平位移之差,則有SA-SB=37?

即A、B兩球落地點間的距離為3R。

15.(14分)如圖所示,雜技演員駕駛摩托車做騰躍特技表演時,先沿曲面沖上高H=0.8m的水平高臺頂

部,接著以v=4m/s的水平速度離開平臺