高中物理圓周運(yùn)動練習(xí)題.doc

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1.關(guān)于物體做勻速圓周運(yùn)動的速度，下列說法中正確的是(　　) A． 速度大小和方向都改變 B． 速度的大小和方向都不變 C． 速度的大小不變，方向改變 D． 速度的大小改變，方向不變 2.一只小狗拉著雪橇在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速行駛，如圖所示為雪橇所受的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖，其中正確的是(　　) A．B．C．D． 3.一個做勻速圓周運(yùn)動的物體，如果半徑不變，而速率增加到原來速率的3倍，其向心力增加了64 N，則物體原來受到的向心力的大小是(　　) A． 16 N B． 12 N C． 8 N D． 6 N 4.下列對圓錐擺的受力分析正確的是(　　) A． B． C． D． 5.如圖所示，用細(xì)繩系一小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，不計空氣阻力，關(guān)于小球的受力正確的是(　　) A． 只受重力 B． 只受繩子拉力 C． 受重力、繩子拉力 D． 受重力、繩子拉力和向心力 6.如圖所示，圓盤上疊放著兩個物塊A和B，當(dāng)圓盤和物塊繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動時，物塊與圓盤始終保持相對靜止，則(　　) A． 物塊A不受摩擦力作用 B． 物塊B受5個力作用 C． 當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，A所受摩擦力增大，B所受摩擦力減小 D．A對B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸 7.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑到最低點(diǎn)時的速度為v，若物塊滑到最低點(diǎn)時受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為(　　) A． B． C． D． 8.如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動，圖中c方向沿半徑指向圓心，a方向與c方向垂直.當(dāng)轉(zhuǎn)盤逆時針轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是(　　) A． 當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向為c B． 當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P不受轉(zhuǎn)盤的摩擦力 C． 當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向可能為a D． 當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時，P受摩擦力方向可能為b 9.如圖所示，某物體沿光滑圓弧軌道由最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)過程中，物體的速率逐漸增大，則(　　) A． 物體的合外力為零 B． 物體的合力大小不變，方向始終指向圓心O C． 物體的合外力就是向心力 D． 物體的合力方向始終與其運(yùn)動方向不垂直(最低點(diǎn)除外) 10.如圖，一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動（俯視為逆時針）．某段時間圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大，但橡皮塊仍相對圓盤靜止，在這段時間內(nèi)，關(guān)于橡皮塊所受合力F的方向的四種表示（俯視圖）中，正確的是（　　） A． B． C． D． 11.一質(zhì)量為m的物體，沿半徑為R的向下凹的半圓形軌道滑行，如圖所示，經(jīng)過最低點(diǎn)時的速度為v，物體與軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ，則它在最低點(diǎn)時受到的摩擦力為(　　) A．μmg B． C．μm(g＋) D．μm(g－) 12.如圖所示，地球可以看成一個巨大的拱形橋，橋面半徑R＝6400 km，地面上行駛的汽車重力G＝3×104N，在汽車的速度可以達(dá)到需要的任意值，且汽車不離開地面的前提下，下列分析中正確的是(　　) A． 汽車的速度越大，則汽車對地面的壓力也越大 B． 不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對座椅壓力大小都等于3×104N C． 不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對座椅壓力大小都小于他自身的重力 D． 如果某時刻速度增大到使汽車對地面壓力為零，則此時駕駛員會有超重的感覺 13.火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時，若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌道一樣高，則火車轉(zhuǎn)彎時(　　) A． 對外軌產(chǎn)生向外的擠壓作用 B． 對內(nèi)軌產(chǎn)生向外的擠壓作用 C． 對外軌產(chǎn)生向內(nèi)的擠壓作用 D． 對內(nèi)軌產(chǎn)生向內(nèi)的擠壓作用 14.(多選)勻速圓周運(yùn)動的向心力公式有多種表達(dá)形式，下列表達(dá)中正確的是(　　) A．Fn＝ B．Fn＝mv2r C．Fn＝mvω D．Fn＝mω2r 15.（多選）如圖所示，A、B兩球穿過光滑水平桿，兩球間用一細(xì)繩連接，當(dāng)該裝置繞豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時，兩球在桿上恰好不發(fā)生滑動.若兩球質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1，那么關(guān)于A、B兩球的下列說法中正確的是(　　) A．A、B兩球受到的向心力之比為2∶1 B．A、B兩球角速度之比為1∶1 C．A、B兩球運(yùn)動半徑之比為1∶2 D．A、B兩球向心加速度之比為1∶2 16.(多選)如圖所示，甲、乙兩水平圓盤緊靠在一塊，甲圓盤為主動輪，乙靠摩擦隨甲無打滑轉(zhuǎn)動．甲圓盤與乙圓盤的半徑之比為r甲∶r乙＝2∶1，兩圓盤和小物體m1、m2之間的動摩擦因數(shù)相同，m1距O點(diǎn)為2r，m2距O′點(diǎn)為r，當(dāng)甲緩慢轉(zhuǎn)動起來且轉(zhuǎn)速慢慢增加時(　　)． A． 與圓盤相對滑動前m1與m2的角速度之比ω1∶ω2＝2∶1 B． 與圓盤相對滑動前m1與m2的向心加速度之比a1∶a2＝1∶2 C． 隨轉(zhuǎn)速慢慢增加，m1先開始滑動 D． 隨轉(zhuǎn)速慢慢增加，m2先開始滑動 17.（多選）如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，細(xì)繩就會沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個圓錐擺，下列說法正確的是(　　) A． 擺球受重力、拉力和向心力的作用 B． 擺球受重力和拉力的作用 C． 擺球運(yùn)動周期為2π D． 擺球運(yùn)動的轉(zhuǎn)速為sinθ 18.(多選)如圖所示，有一固定的且內(nèi)壁光滑的半球面，球心為O，最低點(diǎn)為C，有兩個可視為質(zhì)點(diǎn)且質(zhì)量相同的小球A和B，在球面內(nèi)壁兩個高度不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，A球的軌跡平面高于B球的軌跡平面，A、B兩球與O點(diǎn)的連線與豎直線OC間的夾角分別為α＝53°和β＝37°，則(sin 37°＝0.6)(　　) A．A、B兩球所受支持力的大小之比為4∶3 B．A、B兩球運(yùn)動的周期之比為2∶ C．A、B兩球的角速度之比為2∶ D．A、B兩球的線速度之比為8∶3 19.(多選)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢.則在該彎道處(　　) A． 路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低 B． 車速只要低于v0，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動 C． 車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動 D． 當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，v0的值變小 20.長為L的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線上端固定，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，求細(xì)線與豎直方向成θ角時：(重力加速度為g) (1)細(xì)線中的拉力大??； (2)小球運(yùn)動的線速度的大小. 21.如圖所示，有一質(zhì)量為m1的小球A與質(zhì)量為m2的物塊B通過輕繩相連，輕繩穿過光滑水平板中央的小孔O.當(dāng)小球A在水平板上繞O點(diǎn)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動時，物塊B剛好保持靜止.求：(重力加速度為g) (1)輕繩的拉力. (2)小球A運(yùn)動的線速度大小. 22.如圖所示，用一根長為l＝1 m的細(xì)線，一端系一質(zhì)量為m＝1 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，另一端固定在一光滑錐體頂端，錐面與豎直方向的夾角θ＝37°，當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運(yùn)動的角速度為ω時，細(xì)線的張力為FT.(g取10 m/s2，結(jié)果可用根式表示)求： (1)若要小球離開錐面，則小球的角速度ω0至少為多大. (2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60°，則小球的角速度ω′為多大. 23.長為L的細(xì)線，一端固定于O點(diǎn)，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(這種運(yùn)動通常稱為圓錐擺運(yùn)動)，如圖所示，擺線與豎直方向的夾角為α，求： (1)線的拉力大?。? (2)小球運(yùn)動的線速度的大?。? (3)小球運(yùn)動的周期.  答案解析 1.【答案】C 【解析】勻速圓周運(yùn)動指速度大小不變的圓周運(yùn)動，線速度的方向時刻在變，故C正確． 2.【答案】C 【解析】雪橇運(yùn)動時所受摩擦力為滑動摩擦力，方向與運(yùn)動方向相反，與圓弧相切.又因為雪橇做勻速圓周運(yùn)動時合力充當(dāng)向心力，合力方向必然指向圓心.綜上可知，C項正確. 3.【答案】C 【解析】根據(jù)向心力公式得：F1＝m，當(dāng)速率增加為原來的3倍時有：F2＝，由題有：F2－F1＝64 N，聯(lián)立以上三式：64＝8·m，m＝8 N，解得：F1＝8 N，C正確． 4.【答案】D 【解析】圓錐擺向心力由合外力提供，方向指向圓周運(yùn)動的圓心，D對． 5.【答案】C 【解析】該小球在運(yùn)動中受到重力G和繩子的拉力F，拉力F和重力G的合力提供了小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)到的向心力；向心力是沿半徑方向上的所有力的合力，所以受力分析時，不要把向心力包括在內(nèi)．C正確． 6.【答案】B 【解析】物塊A受到的摩擦力充當(dāng)向心力，A錯；物塊B受到重力、支持力、A對物塊B的壓力、A對物塊B沿半徑向外的靜摩擦力和圓盤對物塊B沿半徑向里的靜摩擦力，共5個力的作用，B正確；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，A、B所受摩擦力都增大，C錯誤；A對B的摩擦力方向沿半徑向外，D錯誤.故選B. 7.【答案】B 【解析】物塊滑到最低點(diǎn)時受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個力作用，根據(jù)牛頓第二定律得FN－mg＝m，又Ff＝μFN，聯(lián)立解得μ＝，選項B正確. 8.【答案】A 【解析】　轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，物塊P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力，故摩擦力方向指向圓心O點(diǎn)，A項正確，B項錯誤；當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，物塊P做加速圓周運(yùn)動，不僅有沿c方向指向圓心的向心力，還有指向a方向的切向力，使線速度大小增大， 兩方向的合力即摩擦力可能指向b，C項錯誤；當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時，物塊P做減速圓周運(yùn)動，不僅有沿c方向指向圓心的向心力，還有指向a相反方向的切向力，使線速度大小減小，兩方向的合力即摩擦力可能指向d，D項錯誤. 9.【答案】D 【解析】　物體做加速曲線運(yùn)動，合力不為零，A錯；物體做速度大小變化的圓周運(yùn)動，合力不指向圓心，合力沿半徑方向的分力等于向心力，合力沿切線方向的分力使物體速度變大，即除在最低點(diǎn)外，物體的速度方向與合力的方向夾角為銳角，合力與速度不垂直，B、C錯，D對. 10.【答案】C 【解析】橡皮塊做加速圓周運(yùn)動，合力不指向圓心，但一定指向圓周的內(nèi)側(cè)；由于做加速圓周運(yùn)動，動能不斷增加，故合力與速度的夾角小于90°； 11.【答案】C 【解析】在最低點(diǎn)由向心力公式得：FN－mg＝m， 得FN＝mg＋m，又由摩擦力公式有Ff＝μFN＝μ(mg＋m)，C選項正確. 12.【答案】C 【解析】對汽車研究，根據(jù)牛頓第二定律得：mg－FN＝m，則得FN＝mg－m，可知，速度v越大，地面對汽車的支持力FN越小，則汽車對地面的壓力也越小，故A錯誤．由上可知，汽車和駕駛員都具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，駕駛員對座椅壓力大小都小于他自身的重力，而駕駛員的重力未知，所以駕駛員對座椅壓力范圍無法確定，故B錯誤，C正確．如果某時刻速度增大到使汽車對地面壓力為零，駕駛員具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，故D錯誤．故選C. 13.【答案】A 【解析】火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時，做圓周運(yùn)動，需要有力提供指向圓心的向心力，即方向指向內(nèi)側(cè)，此時外軌對火車的壓力提供向心力，根據(jù)牛頓第三定律可知，火車對外軌產(chǎn)生向外的壓力作用．故選A. 14.【答案】ACD 【解析】 15.【答案】BCD 【解析】兩球的向心力都由細(xì)繩的拉力提供，大小相等，兩球都隨桿一起轉(zhuǎn)動，角速度相等，A錯，B對.設(shè)兩球的運(yùn)動半徑分別為rA、rB，轉(zhuǎn)動角速度為ω，則mArAω2＝mBrBω2，所以運(yùn)動半徑之比為rA∶rB＝1∶2，C正確.由牛頓第二定律F＝ma可知aA∶aB＝1∶2，D正確. 16.【答案】BD 【解析】m1的角速度設(shè)為ω1，則有ω1r甲＝ω2r乙，所以有ω1∶ω2＝1∶2，選項A錯．m1的向心加速度a1＝2rω，同理m2的向心加速度a2＝rω，所以發(fā)現(xiàn)相對滑動前a1∶a2＝1∶2，選項B對．隨著轉(zhuǎn)盤慢慢滑動，靜摩擦力提供向心力，當(dāng)開始發(fā)生相對滑動時，對m1有μm1g＝m12rω1′2，可得此時角速度ω1′＝，此時m2的角速度ω2′＝2ω1′＝2，此時，m2的向心力m2rω2′2＝2μm2g，此時已經(jīng)大于最大靜摩擦力μm2g，即m2早于m1開始發(fā)生相對滑動，選項C錯，D對． 17.【答案】BC 【解析】擺球受重力和繩子拉力兩個力的作用，設(shè)擺球做勻速圓周運(yùn)動的周期為T，則：mgtanθ＝mr，r＝Lsinθ，T＝2π，轉(zhuǎn)速n＝＝，B、C正確，A、D錯誤. 18.【答案】ACD 【解析】小球在運(yùn)動的過程中受到的合力沿水平方向，且恰好提供向心力，根據(jù)平行四邊形定則得，F(xiàn)N＝，則＝＝，故A正確．小球受到的合外力：mgtanθ＝mr，r＝Rsinθ，解得T＝，則＝＝，故B錯誤．根據(jù)公式mgtanθ＝mω2r，所以ω＝＝，所以＝＝，故C正確．mgtanθ＝m，得v＝，則＝＝，故D正確． 19.【答案】AC 【解析】當(dāng)汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，即不受靜摩擦力，此時由重力和支持力的合力提供向心力，所以路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，選項A正確；當(dāng)車速低于v0時，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽車有向內(nèi)側(cè)運(yùn)動的趨勢，受到的靜摩擦力向外側(cè)，并不一定會向內(nèi)側(cè)滑動，選項B錯誤；當(dāng)車速高于v0時，需要的向心力大于重力和支持力的合力，汽車有向外側(cè)運(yùn)動的趨勢，靜摩擦力向內(nèi)側(cè)，速度越大，靜摩擦力越大，只有靜摩擦力達(dá)到最大以后，車輛才會向外側(cè)滑動，選項C正確；由mgtanθ＝m可知，v0的值只與路面與水平面的夾角和彎道的半徑有關(guān)，與路面的粗糙程度無關(guān)，選項D錯誤. 20.【答案】(1)　(2) 【解析】(1)小球受重力及細(xì)線的拉力兩力作用，如圖所示，豎直方向： FTcosθ＝mg，故拉力FT＝. (2)小球做圓周運(yùn)動的半徑r＝Lsinθ，向心力Fn＝FTsinθ＝mgtanθ，而Fn＝m， 故小球的線速度v＝. 21.【答案】1)m2g　(2) 【解析】(1)物塊B受力平衡，故輕繩拉力FT＝m2g (2)小球A做勻速圓周運(yùn)動的向心力等于輕繩拉力FT，根據(jù)牛頓第二定律 m2g＝m1 解得v＝. 22.【答案】1)rad/s　(2)2rad/s 【解析】(1)若要小球剛好離開錐面，則小球只受到重力和細(xì)線的拉力，如圖所示. 小球做勻速圓周運(yùn)動的軌跡圓在水平面內(nèi)，故向心力水平，運(yùn)用牛頓第二定律及向心力公式得： mgtanθ＝mωlsinθ 解得：ω＝ 即ω0＝＝rad/s. (2)當(dāng)細(xì)線與豎直方向成60°角時，由牛頓第二定律及向心力公式得：mgtanα＝mω′2lsinα 解得：ω′2＝， 即ω′＝＝2rad/s. 23.【答案】對小球受力分析如圖所示，小球受重力mg和線的拉力FT作用，這兩個力的合力mgtanα指向圓心，提供向心力，由受力分析可知，細(xì)線拉力FT＝.由Fn＝m＝mω2R＝m＝mgtanα，半徑R＝Lsinα，得v＝＝sinα，T＝2π. 【解析】 第 12 頁