高一物理上册圆周运动专项练习答案及解析.docx

高一物理上册圆周运动专项练习答案及解析.docx

《高一物理上册圆周运动专项练习答案及解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理上册圆周运动专项练习答案及解析.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高一物理上册圆周运动专项练习答案及解析

高一物理上册圆周运动专项练习

一、选择题（1～5题为单选题，6～10题为多选题）

1．关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（　　）

A．其速度、角速度不变B．其加速度的方向始终不变

C．向心力的作用是改变物体速度、产生向心加速度D．向心力是恒力

2．小易同学假期去游玩看到了一条弯曲的河流，图中A、B、C、D为四处河岸，他想根据所学知识分析一下河水对河岸的冲刷程度，你认为冲刷最严重最有可能的是（　　）

A．A处B．B处C．C处D．D处

3．如图所示，在逆时针方向（俯视）加速转动的水平圆盘上有一个与转盘相对静止的物体，物体相对于转盘的运动趋势是（　　）

A．无运动趋势B．沿切线方向

C．沿半径方向D．既不是沿切线方向，也不是沿半径方向

4．如图所示，小明正在荡秋干。

关于秋千绳上a、b两点的线速度v和角速度ω的大小，下列关系正确的是（　　）

A．va＝vbB．va＞vb

C．ωa＝ωbD．ωa＞ωb

5．圆周运动在生活中处处可见。

下面四幅图用圆周运动知识来描述，其中正确的是（　　）

A．图甲表示荡秋千。

人在竖直平面内做圆周运动，由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力

B．图乙表示一列拐弯的火车。

火车拐弯时速度越小，对铁路路基磨损就一定越小

C．图丙表示一座拱形桥。

若有一车以一定速度安全过桥，桥受到车的压力一定小于车受到的重力

D．图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动。

将运动员和自行车看作一个整体时其受四个力作用

6．如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。

其原理可简化为图乙中所示的模型。

A、B是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中正确的是（　　）

A．A、B两点的线速度相等

B．A、B两点的角速度相等

C．A点的周期大于B点的周期

D．A点的向心加速度大于B点的向心加速度

7．“南昌之星”摩天轮位于江西省南昌市红谷滩新区红角洲赣江边上的赣江市民公园，是南昌市标志性建筑。

该摩天轮总高度为160米，转盘直径为153米，比位于英国泰晤士河边的135米高的“伦敦之眼”摩天轮还要高。

游人乘坐时，转轮始终不停地匀速转动。

下列说法中正确的是（　　）

A．每时每刻每个人受到的合力都不等于零

B．每个乘客都在做加速度为零的匀速运动

C．乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变

D．乘客在乘坐过程中有失重和超重的感觉

8．魔力飞转发光陀螺玩具因其新奇的创意深受小朋友的喜欢，室外开阔地，让陀螺转动，并且达到一定的速度，陀螺会自己发出七彩炫光。

其内部电路俯视图可简化如图甲所示，当陀螺静止时，弹簧处于原长，触点A、B断开，二极管不发光。

陀螺绕竖直轴转动时，图乙O点为转动轴上一点，轻质弹簧便会伸长，转速增大直至一定值n0才使小球A与金属片B接触，电路被接通，发光二极管便发出亮光，以下说法正确的是（　　）

A．其他条件不变，若弹簧的劲度系数变小，则转速n0小一些也可能使二极管发光

B．其他条件不变，若小球A的质量变大，则转速n0要大一些才能使二极管发光

C．其他条件不变，若小球A的质量变小，则转速n0要大一些才能使二极管发光

D．只要陀螺有转动，小球就会做离心运动，则二极管一定就会发光

9．自1860年出现第一个以蒸汽推动的旋转木马后，如今在各个大小游乐场等地方皆有各式旋转木马，深受游客喜爱。

木马上下运动的原理可以简化为如图所示的联动装置，连杆OB、BC可绕图中O、B、C三处的转轴转动，通过连杆OB在竖直面内的圆周运动，可以使与连杆BC连着的滑块A（木马）沿固定的竖直杆上下滑动。

已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转

动的角速度为ω，当连杆BC与竖直方向夹角为α时，BC杆与OB杆的夹角为β（β＞

），下列说法正确的是（　　）

A．此时滑块A在竖直方向的速度大小为

B．此时滑块A在竖直方向的速度大小为

C．当α＝0时，滑块A的速度最大

D．当β＝

时，滑块A的速度最小

10．如图所示为旋转脱水拖把结构图，旋转杆上有长度为35cm的螺杆，螺杆的螺距（相邻螺纹之间的距离）为d＝5cm，固定套杆内部有与旋转杆的螺纹相配套的凹纹，如果旋转杆不动，固定杆可以在旋转杆上沿其轴线旋转上行或下行。

把拖把头放置于脱水桶中，手握固定套杆向下运动，固定套杆就会给旋转杆施加驱动力，驱动旋转杆使拖把头和脱水桶一起转动，把拖把上的水甩出去。

拖把头的托盘半径为8cm，拖布条的长度为6cm，脱水桶的半径为12cm。

某次脱水时，固定套杆在2s内匀速下压了35cm，该过程中拖把头匀速转动，则下列说法正确的是（　　）

A．紧贴脱水桶壁的拖布条上附着的水最不容易甩出

B．旋转时脱水桶壁与托盘边缘处的点向心加速度之比为3∶2

C．拖把头转动的周期为3.5s

D．拖把头转动的角速度为14πrad/s

二、非选择题

11．某同学设计了一个用圆锥摆粗略验证向心力公式的实验，如图所示，细线下端悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。

将画着几个同心圆的纸平铺于水平桌面上，使悬挂点与圆心位于同一铅垂线上。

用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆做圆周运动（钢球恰好不触及纸面）。

（1）在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的_______，用天平测量钢球的质量m，用秒表测量钢球运动周期T，即可利用公式F＝mω2r计算钢球运动时的向心力的大小。

（2）求钢球受到的合力。

结合上一问中所测量的物理量，只要再测出悬点与钢球间的竖直高度h，即可计算合力F合＝_______（用物理量的符号表示，已知重力加速度为g）。

（3）若向心力F与合力F合在误差范围内相等，便粗略验证了向心力公式的正确性。

（4）为增强实验结论的可靠性，第

（1）问中周期T的测量方法应如何改进？

______

12．一质量为0.5kg的小球，用长为0.4m细绳拴住，在竖直平面内做圆周运动，g＝10m/s2，求：

（1）若过最高点时的速度为4m/s，此时小球角速度多大？

（2）若过最高点时绳的拉力刚好为零，此时小球速度大小？

（3）若过最低点时的速度为6m/s，此时绳的拉力大小？

13．竖直光滑轨道固定在距地面高为H＝0.8m的桌子边缘，轨道末端可视作半径为r＝0.3m的圆形轨道，其末端切线水平，桌子边缘距离竖直墙壁x＝0.6m。

质量为m＝0.1kg的小球从轨道某处滚下，与竖直墙壁的撞击点距地面高度为0.6m。

重力加速度取g＝10m/s2，求：

（1）小球经过轨道末端时速度的大小；

（2）小球经过轨道末端时对轨道压力的大小。

14．如图所示，半径R＝0.5m的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。

转台静止不转动时，将一质量m＝2kg、可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与对称轴OO′成θ＝37°角。

重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

则：

（1）物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数为多少？

（2）当转台绕转轴匀速转动时，若物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0，则转台转动的角速度为多少？

（3）若转台转动的角速度为

rad/s，物块仍在陶罐中的A点随陶罐一起转动，则陶罐给物块的弹力和摩擦力大小为多少？

参考答案

一、选择题（1～5题为单选题，6～10题为多选题）

1．C【解析】做匀速圆周运动的物体线速度大小不变，方向时刻改变、角速度不变，故A错误；做匀速圆周运动的物体其加速度大小不变，方向始终指向圆心，时刻在改变，故B错误；根据力的作用效果，可知向心力的作用是改变物体速度、产生向心加速度，故C正确；做匀速圆周运动的物体，其向心力大小不变，方向时刻在变，故D错误。

2．A【解析】河水经过弯曲处，根据牛顿第二定律可得

，则可知在河水流量及流速一定的情况下，弯曲处的曲率半径越小，所需向心力越大，冲刷越严重，由图可知A处曲率半径最小，则冲刷最严重的是A处。

3．D【解析】在逆时针方向（俯视）加速转动的水平圆盘上与转盘相对静止的物体，做变加速圆周运动，即受沿切线方向的力，又受向心力，这两个力的合力既不是沿切线方向，也不是沿半径方向，所以物体相对于转盘的运动趋势即不是沿切线方向，也不是沿半径方向，故ABC错误，D正确。

4．C【解析】a、b两点同轴转动，则角速度相等即ωa＝ωb，根据

，b点的转动半径较大，则其线速度较大，即va＜vb，故选C。

5．C【解析】荡秋千时，绳子拉力和重力在沿绳方向上分力的合力提供向心力，故A错误；火车转弯时，如果速度

，是由重力与支持力的合力提供向心力，火车的速度小于该值时，火车拐弯时速度越小，则铁路路基磨损就越大，故B错误；车过拱形桥有

，桥受到车的压力一定小于车的重力，故C正确；在室内自行车比赛中，自行车在赛道上做匀速圆周运动，将运动员和自行车看作一个整体，受重力、支持力以及摩擦力三个力作用，故D错误。

6．AC【解析】A、B两点是同缘转动，则线速度相等，A正确；根据v＝ωr可知，因A轮的半径大于B轮，则A点的角速度小于B点的角速度，B错误；根据

可知，A点的周期大于B点的周期，C正确；根据a＝vω可知，A点的向心加速度小于B点的向心加速度，D错误。

7．AD【解析】匀速圆周运动不是匀速运动，而是非匀变速运动，物体所受的合力提供向心力，每时每刻指向圆心，其大小恒定，故A正确，B错误；人在乘坐过程中，人对座位的压力在最低点时最大，最大值为

，人于超重状态；在最高点时，人对座位的压力最小，最小值

，处于失重状态，故C错误，D正确。

8、AC【解析】由弹簧弹力提供向心力可得

，二极管需要发光，弹簧伸长量一定。

则其他条件不变，若弹簧的劲度系数变小，则转速n0不变（甚至变小一些）也可以使二极管发光，故A正确；其他条件不变，若小球A的质量变大，则转速n0不变（甚至变小一些）也可以使二极管发光；若小球A的质量变小，则转速n0要大一些才能使二极管发光，故B错误，C正确；当所需的向心力没有达到足够大的时候，弹簧的形变量没有达到足够大的时候，A、B没有接触，没有形成闭合回路，二极管不会发光，故D错误。

9．BD

【解析】B点的瞬时速度大小

，将B点速度分解，得到沿BC杆的速度大小

，将滑块A的速度进行分解，沿BC杆的速度大小

，如图所示，联立解得

，故A错误，B正确；当α＝0时β＝180°，滑块A的速度是0，为最小值；当β＝

时，α角最大，滑块A的速度最大，故C错误，D正确。

10．B【解析】紧贴脱水桶内壁的拖布条半径最大，根据

，半径越大，向心加速度越大，需要的向心力越大，越容易甩出，故A错误；脱水桶内壁半径为12cm，托盘边缘半径为8cm，根据

，向心加速度之比为

，故B正确；旋转杆上有长度为35cm的螺杆，相邻螺纹之间的距离为d＝5cm，所以共7圈，固定套杆在2s内匀速下压了35cm，所以2s转了7个周期，故周期为

，故C错误；根据周期和角速度的关系式

，故D错误。

二、非选择题

11．

（1）半径r

（2）

（4）见解析

【解析】

（1）在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的半径r。

（2）根据力的合成与分解法则可知

。

（4）为增强实验结论的可靠性，第

（1）问中测量周期T时，应注意要标记好计时位置，之后用秒表测量钢球运动n周的总时间t，从而求出运动周期

，其中n的值可适当大些，从而减小测量误差。

12．【解析】

（1）当小球在最高点速度为4m/s时，可得角速度为

。

（2）通过最高点时绳子拉力为零，此时重力提供向心力

可得速度

。

（3）通过最低点时，根据牛顿第二定律

代入数据解得

。

13．【解析】

（1）小球离开轨道后做平抛运动，从离开轨道到碰到墙壁的过程中

竖直方向H－h＝

gt2

水平方向x＝v0t

联立两式代入数值解得v0＝3m/s

即小球经过轨道末端的速度大小为3m/s。

（2）小球在轨道末端，在竖直方向由牛顿第二定律得：

FN－mg＝m

代入数值解得FN＝4N

由牛顿第三定律得小球对轨道的压力为FN′＝FN＝4N。

14．【解析】

（1）由平衡条件得

解得

。

（2）根据

圆周运动半径

得

。

（3）当转台的角速度为

时，物块有向外滑的趋势，摩擦力向内

解得

。