2023魯教版新教材高中物理必修第二冊同步練習-第3章 圓周運動測評卷

第3章圓周運動

注意事項

1.本試卷滿分100分，考試用時75分鐘。

2.無特殊說明，本試卷中g取10m/s2o

一、單項選擇題（本題共8小題,每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求）

1.市內公共汽車在到達路口轉彎前，車內廣播會播放錄音:“乘客們請注意，前面車輛轉彎,請拉好

扶手”。從力的作用效果上來說“拉好扶手”是為了對乘客提供（）

A.彈力B.摩擦力

C.向心力D.回復力

2.如圖所示，是中國古代玩具飲水鳥,它的神奇之處是:在鳥的面前放上一杯水，鳥就會俯下身去,

把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鳥將繞著。點不停擺動，一會兒它又會俯下身去，再“喝”一口水。

A、B是鳥上兩點，則在擺動過程中（）

A.A、8兩點的線速度大小相等

B.A、8兩點的向心加速度大小相等

C.A、8兩點的角速度大小相等

D.A、3兩點的向心加速度方向相同

3.如圖所示，質量相等的A、3兩物體緊貼在勻速轉動的圓筒的豎直內壁上,隨圓筒一起做勻速圓

周運動，則下列說法中正確的是（）

A.角速度B.線速度

C.向心加速度aA<anD.向心力FA=FB

4.“太極球”運動是一項較流行的健身運動。做該項運動時，健身者半馬步站立，手持太極球拍，拍

上放一橡膠太極球，健身者舞動球拍時，太極球卻不會掉到地上。現(xiàn)將太極球拍和球簡化成如圖

所示的平板和小球，熟練的健身者讓小球在豎直面內始終不脫離平板且做勻速圓周運動，則

A.小球的機械能保持不變

B.平板對小球的彈力在B處最小，在D處最大

C.在3、。兩處小球一定受到沿平板向上的摩擦力

D.只要平板與水平面的夾角合適,小球在B、D兩處就有可能不受平板的摩擦力作用

5.雜技演員在表演“水流星”時的示意圖如圖所示，長為1.6m的輕繩的一端，系著一個總質量為

0.5kg的盛水容器,以繩的另一端為圓心，在豎直平面內做圓周運動，若“水流星”通過最高點時的

速度為4m/s,則下列說法正確的是（）

:S

A.“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出

B.“水流星”通過最高點時,繩的張力及容器的底部受到的壓力均為零

C.“水流星”通過最高點時處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用

D.“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N

6.如圖甲所示為被稱作“雪游龍”的國家雪車雪橇中心,2022年北京冬奧會期間，該場館承擔雪車、

鋼架雪車、雪橇三個項目的全部比賽。圖乙為運動員從側壁冰面過“雪游龍”獨具特色的360°

回旋彎道的場景，在某段滑行中運動員沿傾斜側壁在水平面內做勻速圓周運動，則此段運動過程

中)

甲乙

A.雪車和運動員所受合外力為零

B.雪車受到冰面斜向上的摩擦力

C.雪車受到冰面的摩擦力方向與其運動方向相反

D.運動員所受雪車的支持力小于自身重力

7.如圖，一容器的內壁是半徑為r的半球面，容器固定在水平地面上。在半球面水平直徑的一端

有一質量為加（可視為質點）的小滑塊P,它在容器內壁由靜止開始下滑到最低點,在最低點時的

向心加速度大小為。，已知重力加速度大小為g。則P由靜止下滑到最低點的過程中克服摩擦力

做的功為)

-|a)B.mr(2g-a)

1

C.-mr(g-a)D.mr(2g+a)

8.如圖甲所示，用不可伸長的輕繩拴住小球,使其繞固定點。在豎直面內做圓周運動，小球經(jīng)過最

高點時的速度大小為匕繩子的拉力大小為EFr-v2圖像如圖乙所示,圖像中的數(shù)據(jù)a和匕及重力

加速度g都為已知量。以下說法正確的是)

A.a與小球的質量有關

B力與圓周軌道半徑無關

C.2只與小球的質量有關，與圓周軌道半徑無關

a

D.僅利用4和g能求出小球質量和圓周軌道半徑

二、多項選擇題（本題共4小題,每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。全部

選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）

9.如圖所示，一輕繩穿過水平桌面上的小圓孔，上端拴物體M,下端拴物體M若物體M在桌面上

做半徑為r的勻速圓周運動時，角速度為例線速度大小為匕物體N處于靜止狀態(tài)，則（不計摩擦）

)

6N

A.M所需向心力大小等于N所受重力的大小

B.M所需向心力大小大于N所受重力的大小

C.v2與/?成正比

D.co2與r成正比

10.如圖所示，某同學用硬塑料管和一個質量為m的鐵質螺絲帽研究勻速圓周運動，將螺絲帽套

在塑料管上,手握塑料管使其保持豎直并在水平面內做半徑為r的勻速圓周運動,則只要運動角

速度合適，螺絲帽恰好不下滑，假設螺絲帽與塑料管間的動摩擦因數(shù)為〃，認為最大靜摩擦力近似

等于滑動摩擦力。則在該同學手轉塑料管使螺絲帽恰好不下滑時，下述分析正確的是)

A.螺絲帽受的重力與最大靜摩擦力平衡

B.螺絲帽受到管的彈力方向水平向外，背離圓心

C.此時手轉動塑料管的角速度co=產(chǎn)

D.若管的轉動加快，螺絲帽有可能相對管發(fā)生運動

11.如圖所示,一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內徑的

小球，小球在管道內做圓周運動，從8點脫離后做平拋運動，經(jīng)0.3s后又恰好與傾角為45。的斜面

垂直相碰。已知半圓形管道的半徑為R=1m,小球可看成質點且其質量為加=1kg。則（）

A.小球在斜面上的相碰點C與B點的水平距離是0.9m

B.小球在斜面上的相碰點C與8點的水平距離是1.9m

C.小球經(jīng)過管道的B點時，受到管道的作用力FNB的大小是1N

D.小球經(jīng)過管道的B點時，受到管道的作用力FNB的大小是2N

12.如圖所示，質量均為〃?的木塊A、B疊放在一起乃通過輕繩與質量為2m的木塊C相連。三

木塊放置在可繞固定轉軸0。轉動的水平轉臺上。木塊A、B與轉軸。。的距離為2L,木塊C

與轉軸。。的距離為LA與B間的動摩擦因數(shù)為5〃,8、C與轉臺間的動摩擦因數(shù)為〃，認為最

大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為go若轉臺從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動，直到

有木塊即將發(fā)生相對滑動為止。用口表示轉臺轉動的角速度，下列說法正確的是)

A.當co=哭時，輕繩的拉力為零

B.B木塊與轉臺間的摩擦力一直增大

C.當69=詈時,C木塊與轉臺間的摩擦力為零

D.co的最大值為抨

三、非選擇題（本題共6小題，共60分）

13.（6分）某物理興趣小組的同學為了測玩具電動機的轉速，設計了如圖甲所示的裝置。鋼質L形

直角架的豎直桿穿過帶孔的輕質薄硬板，然后與電動機轉子相連，水平橫梁末端與輕細繩上端連

接，繩下端連接一小鋼球,測量儀器只有直尺。實驗前細繩豎直，小球靜止，薄板在小球下方，用直

尺測出水平橫梁的長度J=4.00emo現(xiàn)接通電源，電動機帶動小球在水平面內做勻速圓周運動,

小球穩(wěn)定轉動時，細繩與豎直方向成0角,緩慢上移薄板，恰觸碰到小球時，停止移動薄板,用鉛筆

在豎直桿上記下薄板的位置，在薄板上記錄下觸碰點,最后測量出薄板與橫梁之間的距離

/z=20.00cm,觸碰點到豎直桿的距離廣：20.00cm,如圖乙所示。

⑴為了使實驗更精確，上移薄板時要求薄板始終保持o

⑵重力加速度用g表示，利用測得的物理量，寫出轉速〃的表達式（用d、限r、g表示）,

用測得的數(shù)據(jù)計算得〃=r/s（計算時取兀2=g，最后結果保留三位有效數(shù)字）。

14.（8分）如圖甲所示是某同學探究做圓周運動的物體質量、向心力、軌道半徑及線速度關系的

實驗裝置,圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運動。力傳感器測量向心力七速度傳感器

測量圓柱體的線速度匕該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變，來探究向心力/與線速度V

的關系。

圓柱體

甲

⑴該同學采用的實驗方法為;

A.等效替代法

B.控制變量法

C.理想化模型法

⑵改變線速度匕多次測量，該同學測出了五組Rv數(shù)據(jù)，如表所示:

該同學對數(shù)據(jù)分析后,在坐標紙上描出了五個點。

①在圖乙中作出F-v2圖線;

②若圓柱體的運動半徑『0.2m,由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質量〃尸kgo（結果保

留兩位有效數(shù)字）

15.（10分）長L=1.5m的細線一端系一小球，另一端懸掛在轉軸的P點上，緩慢增加轉軸的轉動速

度使小球在水平面內做圓周運動。已知小球的質量〃z=1.2kg,細線能承受的最大拉力Fm=20N,P

點到水平地面的距離h=1.7m,求：

⑴小球能在水平面內做圓周運動的最大角速度助n；

⑵細線被拉斷后，小球的落地點到P點在水平地面上的豎直投影點。的距離Jo

16.（10分）如圖甲所示是游樂場中過山車的實物圖片，可將過山車的一部分運動簡化為圖乙的模

型圖，此模型中所有軌道都是光滑的，現(xiàn)使小車（視作質點）從左側軌道距8點高/『0.25m處（圖中

未標出）由靜止開始向下運動,8點為圓軌道的最低點，小車進入圓軌道后，恰好能通過軌道的最

高點A,不計空氣阻力，小車的質量m=1.0kgo求：

⑴小車通過B點時的速度大小VB；

（2）圓軌道的半徑R；

⑶小車運動到圓軌道B點時對軌道的壓力大小FB。

甲

17.（12分）某電視臺《快樂向前沖》節(jié)目中的場地設施如圖所示,AB為水平直軌道，上面安裝有

電動懸掛器,可以載人運動，水面上漂浮著一個半徑為H、角速度為①并鋪有海綿墊的轉盤，轉盤

的軸心離平臺的水平距離為L平臺邊緣與轉盤平面的高度差為Ho選手抓住懸掛器，可以在電

動機帶動下，從A點下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零、加速度為。的勻加速直線運

動。選手必須在合適的位置松手，才能順利落在轉盤上。設人的質量為〃?（可視為質點），人與轉

盤間的最大靜摩擦力為〃加g,重力加速度為g,假設選手落到轉盤上的瞬間相對轉盤速度立即變

為零。求：

⑴為保證他落在距圓心》的范圍內不會被甩出轉盤,轉盤的角速度。應在什么范圍；

⑵若已知H=5m,￡=8m,R=2m,a=2m*,且選手從某處。點松手能恰好落到轉盤的圓心上，則他

是從平臺出發(fā)后多長時間松開懸掛器的？

18.（14分）如圖所示，一自然長度小于R的輕彈簧左端固定，在水平面的右側，有一底端開口的光

滑圓環(huán)，圓環(huán)半徑為凡圓環(huán)的最低點與水平軌道相切，用一質量為m的小物塊（可看作質點）壓縮

彈簧右端至P點,P點到圓環(huán)最低點距離為2R,小物塊釋放后，剛好過圓環(huán)的最高點，已知重力加

速度為g,小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為〃。

⑴彈簧的彈性勢能為多大?

⑵改變小物塊的質量，仍從P點釋放，要使小物塊在運動過程中不脫離軌道，小物塊質量滿足的

條件是什么？

答案全解全析

第3章圓周運動

i.c公共汽車在到達路口轉彎時，乘客跟著公交車一起做圓周運動，需要提供向心力，故“拉好扶

手”是為了對乘客提供向心力，故選Co

2.CA、B兩點繞同一軸轉動，角速度相等，故C正確;由題圖可知A的轉動半徑大于B的轉動半

徑，根據(jù)v=mr可知A點的線速度大于B點的線速度，故A錯誤;根據(jù)a=(o2r可知A點的向心加速

度大于8點的向心加速度，且方向不同，故B、D錯誤。

3.BA、B兩物體共軸轉動,角速度相等,A轉動的半徑大，由v=r(y知,A的線速度大，向心加速度

近尸療,故A的向心加速度大;由向心力F=ma知,A的向心力大，故B正確,A、C、D錯誤。

4.D小球在豎直面內做勻速圓周運動，動能不變，重力勢能發(fā)生變化，所以機械能不守恒,A選項

錯誤;平板對小球的彈力在A處最小，在C處最大,B選項錯誤;如果平板與水平面的夾角合適，小

球在B、D兩處可以恰好由所受重力和平板彈力的合力提供向心力，此時小球不受摩擦力,C選

項錯誤、D選項正確。

?2_____

5.B設水的質量為加,在最高點,當水對容器底部壓力為零時，有〃電=/%7,解得v=y[gr=Am/s,而

“水流星”通過最高點的速度為4m/s,知水對容器底部的壓力為零，水不會從容器中流出;設水和

2

容器的總質量為在最高點有，解得7=0,知此時繩子的拉力為零，故A、D錯誤,B正

確?！八餍恰蓖ㄟ^最高點時，僅受重力，處于完全失重狀態(tài)，故C錯誤。

6.C雪車和運動員沿傾斜側壁在水平面內做勻速圓周運動，處于非平衡狀態(tài)，所受合外力不為

0,A錯誤;雪車受到的摩擦力是滑動摩擦力，與相對冰面運動方向相反，故雪車受到的摩擦力方向

與其運動方向相反,B錯誤,C正確;雪車和運動員沿傾斜側壁在水平面內做勻速圓周運動,運動員

所受到的合外力指向軌跡圓心，故運動員所受雪車的支持力大于自身重力,D錯誤。

2

7.A滑塊P在最低點時，由牛頓第二定律有〃同=〃??滑塊尸由靜止下滑到最低點的過程中，根據(jù)

動能定理有"zgr-陟和倘聯(lián)立解得Wf=mgr-^mar=mr(g-1)，故選A。

8.B由題圖乙知，當r=4時，繩子的拉力為零，小球的重力提供向心力，有/叫=/葉，解得y=g「,故

2

a=gr,則a與小球的質量無關,A錯誤;同理，當v^=2a時，有〃zg+/?=〃f解得/?=〃%則Z?與圓周軌道

半徑無關,B正確;根據(jù)上述分析可知2=竺，故2與小球的質量、圓周軌道半徑均有關,C錯誤;當

ara

B=a時有F也當v2-2a時有〃W，故僅利用a和g不能求出小球質量,D錯誤。

9.AC由于桌面水平且不計摩擦,可知繩中張力F提供物體M所需向心力，又由于物體N靜止,

則繩中張力F等于物體N的重力，故A正確,B錯誤。由于物體N的重力恒定，故由

2

加布7="，Mrty2=/wNg,可知c正確,D錯誤。

10.AC螺絲帽受到豎直向下的重力、水平方向的彈力和豎直向上的最大靜摩擦力，螺絲帽在豎

直方向上沒有加速度，根據(jù)牛頓第二定律得知,螺絲帽的重力與最大靜摩擦力平衡，故A正確。螺

絲帽做勻速圓周運動，由彈力提供向心力，所以彈力方向水平向里，指向圓心，故B錯誤。根據(jù)牛

頓第二定律得23^^=〃g又因為為=〃乂聯(lián)立得到。=聆，故C正確。若管的轉動加快，角速

度①增大，螺絲帽受到的彈力N增大，最大靜摩擦力增大，螺絲帽不可能相對管發(fā)生運動，故D錯

誤。

ll.AC根據(jù)平拋運動的規(guī)律，小球在C點的豎直分速度u.kgu3m/s,水平分速度v.r=vytan45°=3

m/s,則B點與。點的水平距離為廣次片0.9m,選項A正確,B錯誤;設在B點管道對小球的作用力

方向向下，根據(jù)牛頓第二定律，有FNn+mg=m^-,VB=Vx=3m/s,解得FNB=-1N,負號表示管道對小球

的作用力方向向上，選項C正確,D錯誤。

12.CD對木塊A分析，根據(jù)靜摩擦力提供向心力，有5〃，〃g=〃心系2L,解得。A=積;對木塊8分析,

假設沒有繩,同理可得/如咫=如83狐?2L,解得必修任|；對木塊C分析，假設沒有繩，同理可

得，〃加cg=〃2C3=,解得3舊。當轉臺轉動的角速度3=楞時,輕繩的拉力不為零,A錯誤;

當轉臺轉動的角速度/=如產(chǎn)序時，再增大轉速，繩中拉力增大,至木塊C滑動前乃木塊與轉臺

間的摩擦力不變,B錯誤;當木塊。與轉臺間摩擦力為零時,對木塊C分析有，輕繩拉力T=2m^L,

對A、8整體有,T+〃-2〃zg=2/加詒2L,聯(lián)立解得g=舊所以當①二的=舊時（木塊與轉臺間的摩

擦力為零,C正確；當轉臺的角速度最大時，對C有I42Mg=2〃ZC4L,對A、B整體

有7+〃2”g=2m端”聯(lián)立解得。m=件，所以。的最大值為秒,D正確。

13.答案⑴水平（2分）（2）〃=J需*2分）1.00（2分）

解析（1）小球在水平面內做勻速圓周運動，故緩慢移動薄板時應要求薄板始終保持水平。

⑵小球做勻速圓周運動，由mgtan。=加（4兀M比得〃=『；；；?,而tan。三三代入可得把

數(shù)據(jù)代入計算可得n=1.00r/so

14.答案⑴B（2分）⑵①見解析圖（3分）②0.18（3分）

解析（1）該同學采用的實驗方法為控制變量法，故選B；

⑵①作一條過原點的直線，讓盡量多的點落在這條直線上，其他點均勻分布在直線兩側,如圖所

示

一?2

②根據(jù)向心力公式F=m—

r

則由F-v2圖像可知:=^=0.9kg/m

解得"尸0.18kg

15.答案（l）-yrad/s（2）2m

解析（1）設小球轉動角速度最大時細線與轉軸的夾角為仇則有

Fmcos8=mg（1分）

ingtan8=ma）^Lsin6（2分）

解得Wm=yrad/so（1分）

⑵細線斷開時，小球的速度v=ojmLsin6（1分）

解得v=4m/s（l分）

細線斷開后小球做平拋運動，有

h-LcosO^g^^vt（2分）

小球的落地點到P點在水平地面上的投影點O的距離

d=，（Lsine）2+4（1分）

解得d=2m。（1分）

16.答案⑴遮m/s（2）0.1m（3）60N

解析⑴由動能定理有加g/?=gzn詣（1分）

解得VB=y/2gh=V5m/So（1分）

⑵設小車經(jīng)過A點時的速度大小為VA

根據(jù)牛頓第二定律有〃吆=萼（1分）

R

解得vA=y[~gR（1分）

從8到A的過程中，根據(jù)機械能守恒定律有

gm若+2mgR=（1分）

聯(lián)立解得VB=4^9R（1分）

結合⑴中結果可得R=0.1m。（1分）

⑶設在最低點軌道對小車的支持力為尸屋根據(jù)牛頓第二定律有

Fn'-mg=^-（1分）

解得FB'=60N（1分）

由牛頓第三定律可知，小車對軌道的壓力大小FB=60NO（1分）

17.答案⑴。"誓（2）2s

解析⑴為保證人落在距圓心撲的范圍內不會被甩出轉盤，則應滿足

/Limg、>mco2-1-DR（2分）

即轉盤轉動的角速度應滿足席。

（1分）

⑵設水平加速階段位移為初時間為力;平拋運動的水平位移為孫時間為ft0

則加速時有：幻三atl，v=at]（2分）

平拋運動階段：尤2二仙力三9