高中物理3.3 圆周运动的案例分析同步达标检测题

这是一份高中物理3.3 圆周运动的案例分析同步达标检测题，共13页。试卷主要包含了探究向心力大小F与小球质量m，如图所示，A等内容，欢迎下载使用。

1．探究向心力大小F与小球质量m．角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮．长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A．B．C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。
（1）在这个实验中，利用了_______(选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”)来探究向心力的大小与小球质量m．角速度ω和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左．右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左．右两边塔轮的半径之比为________。
2．质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋，做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时飞机做圆周运动的向心力为________，空气对飞机的作用力大小为________。
3．如图所示，A．B两个小球用轻质细杆连着，在光滑的水平桌面上以相同的角速度绕轴O做匀速圆周运动。两个小球的质量比mA∶mB＝1∶2，OA∶AB＝1∶1，两段杆OA．AB受的拉力之比为________。
4．如图所示，m为地球上的一个物体，试作出物体随地球一起做匀速圆周运动的向心加速度方向及m所受地球万有引力的方向（为地球自转轴）
（______）
5．如图所示，一小球被绳子牵引在光滑水平的平板上以速度v做匀速圆周运动，半径，；现将牵引小球的绳子迅速放长20 cm，使之在更大半径的轨道上做匀速圆周运动。求：
(1)实现这一过渡需要多少时间？
(2)在绳子放长后的轨道上运动时，质点旋转的角速度多大？
6．如图所示，OM=MN=R，两球质量都是m，a．b为水平轻绳。小球正随水平圆盘以角速度ω匀速转动，摩擦不计，则绳b的拉力Fb=______。
7．如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体所受向心力大小与物体的质量．轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力Fn，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力Fn与线速度v的关系：
（1）该同学采用的实验方法为___________。
A．等效替代法 B．微元法 C．控制变量法 D．放大法
（2）改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组Fn．v数据，如下表所示：
该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。作出Fn-v2图线___________。
（3）若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的Fn-v2图线可得圆柱体的质量m=___________kg。（结果保留两位有效数字）
8．如图所示，一质点沿螺旋线自外向内运动，己知其走过的弧长s与时间t成正比。则该质点运动的线速度大小__________（选填“增大”．“减小”或“不变”，后一空同），质点运动的角速度_______。
9．如图，光滑圆锥面内侧有两个玻璃小球 A．B 沿锥面在水平面内做匀速圆周运动（A．B 两球的质量不相等，它们的线速度关系是 vA__vB；它们的角速度关系是ωA____ωB，它们的加速度关系是 aA______aB（填“＞””＜”或“=”）
10．如图所示，转轴上固定有两个半径为和的轮，用皮带传动轮，轮的半径是，若转一圈用时，图中点和点的线速度_______（选填“相同”或“不同”），则图中点和点转动的角速度之比是_________。
11．如图所示，用两根长度均为l的完全相同的细线将一重物悬挂在水平的天花板上，细线与天花板的夹角为θ，整个系统静止，这时每根细线中的张力为T，现在将一根细线剪断，在这一时刻另一根细线中的张力为________。
12．如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。
（1）增大旋转的速度，拉力将_______（填“变小”．“变大”或“不变”）。
（2）松手后，小物体将沿_______（填“半径远离圆心”．“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。
13．一根长为1m的细绳，一端固定于光滑水平面上的O点，另一端系一质量为的小球，使小球在水平面上绕O点做匀速圆周运动，运动速度为，则小球的加速度大小为__________，细绳的拉力大小为_________N．
14．如图所示，为“用向心力演示器探究向心力公”的实验装置俯视图图中A．B槽分别与a．b两轮同轴固定，a．b两轮半径相同，在皮带的传动下匀速转动。
(1)两槽转动的角速度ωA______ωB；(选填“>”“=”或“<”)
(2)①球和②球的质量比为m1：m2=2:1，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2:1。则①球．②球的线速度之比为______；受到的向心力之比为______。
15．如图所示，两个完全相同的小球A．B用长为l="0.8" m的细绳悬于以v="4" m/s向右匀速运动的小车顶部，两小球分别与小车的前后壁接触.由于某种原因，小车突然停止，此时悬线中的张力之比为_______________

16．汽车以的速率转过一环形车道，车上某同学发现水平手机上“指南针”在2s内匀速转过了约 30°，则环形车道半径约为________m；为估算汽车受到的向心力大小还需知道的物理量是_______。
17．若车胎和水平路面间的动摩擦因数，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径。为安全转弯，车速不能超_______。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，）
18．如图所示，有一个中心轴线竖直的锥形漏斗，内壁光滑，内壁上有两个完全相同的小球甲和乙，各自在不同水平面内做匀速圆周运动，则它们的运转周期________（选填“大于”“小于”或“等于”）；小球甲．乙运转所需的向心力________（选填“大于”．“小于”或“等于”）。
参考答案与试题解析
1．【答案】控制变量法 相同 挡板B 相同 2:1
【解析】
(1)[1]本实验中要分别探究向心力大小与质量m．角速度ω．半径r之间的关系，所以需要用到控制变量法。
(2)[2]探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速度相同，所以应选择两个质量相同的小球。
[3] 半径不同，分别放在挡板C和挡板B处。
[4]同时选择半径相同的两个塔轮。
(3)[5]据F=mω2R，由题意可知
F右=2F左
R左=2R右
可得
ω左：ω右=1:2
由v=ωr可得
r左轮：r右轮=2:1
左．右两边塔轮的半径之比是2:1
2．【答案】
【解析】【来源】第二部分单元卷圆周运动测试卷
【详解】
[1]．根据牛顿第二定律有：
．
[2]．根据平行四边形定则，如图．空气对飞机的作用力
．
3．【答案】5:4
【解析】【来源】贵州省贵阳清镇北大培文学校2018-2019学年高一（下)3月份月考物理试题
【详解】
[1]．A．B两球绕O点在光滑的水平面上以相同的角速度做匀速圆周运动
对B球有：
TAB=2m？2l？ω2．
对A球有：
TOA-TAB=mlω2．
联立两式解得：
TOA：TAB=5：4；
4．【答案】见解析
【解析】【来源】高中物理学业水平合格性考试复习测试卷四（匀速圆周运动)
【详解】
如图，向心加速度指向物体做圆周运动的圆心；万有引力方向指向地心。
5．【答案】(1) (2)
【解析】【来源】第三部分专项卷计算应用卷
【详解】
（1）放长绳子后，小球先做匀速直线运动，如图所示，设小球的位移为x，有：
x2+R2=（R+0.2）2
解得：
x=0.4m
则
（2）小球在新轨道上做匀速圆周运动的线速度为v′，
绳子伸长被拉直后只保留垂直于绳子方向的分速度：
v′=v？cs53°=1.2m/s
；
6．【答案】2mω2R
【解析】【来源】内蒙古通辽市科尔沁左翼后旗甘旗卡第二高级中学2019-2020学年高一（下）期末考试物理试题
【分析】
【详解】
[1]b绳的拉力提供向心力，由牛顿第二定律有
7．【答案】C 0.18（0.16~0.20）
【解析】【来源】山东省枣庄市薛城区2020-2021学年高一（下）期中物理试题
（1）[1]实验中通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力Fn与线速度v的关系，属于控制变量法。
故选C。
（2）[2] 在坐标纸上描出各点并用一直线拟合各点，得到Fn-v2图线如图所示：
（3）[3]由向心力公式可得
对比图线可得
解得
（0.16~0.20都正确）
8．【答案】不变 增大
【解析】【来源】上海市黄浦区敬业中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】
[1][2]．因质点走过的弧长s与时间t成正比，根据s=vt可知线速度不变，根据v=ωr可知，运动半径减小，则角速度增大。
9．【答案】＞ ＜ ＝
【解析】【来源】四川省三台中学实验学校2019-2020学年高一（下）开学考试物理试题
【分析】
【详解】
对A．B两球分别受力分析，如图
由图可知
[1] 根据向心力公式有
解得
A球转动半径较大，A球的线速度大于B球的线速度
[2] 根据
解得
A球转动半径较大，A球的角速度小于B球的角速度
[3] 根据
解得
它们的向心加速度相等
10．【答案】相同 1：2
【解析】【来源】上海市交通大学附属中学2019-2020学年高一（下）期末物理试题
【分析】
【详解】
[1]点和点是统一皮带轮上的传动，两者线速度相同。
[2]设点的线速度为v，则
A点所在的轮与B点所在的轮是同轴转动，所以A．B两点有共同的角速度，即
又
解得
所以
11．【答案】
【解析】
【详解】[1]剪断细线前，根据共点力的平衡，有
①
剪断细线后，根据牛顿第二定律，有
②
联立式①和式②，得
12．【答案】变大 切线
【解析】【来源】新疆和田地区皮山县高级中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题
(1)[1]小物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，对物体进行受力分析可知，绳子的拉力提供向心力，则有
增大线速度，需要的向心力增大，即拉力变大；
(2)[2]松手后，物体在水平方向将不受力的作用，所以将保持松手时的速度沿切线方向做匀速直线运动。
13．【答案】25 50
【解析】【来源】高中物理学业水平合格性考试复习测试卷四（匀速圆周运动)
【详解】
[1]．小球的加速度大小为
[2]．细绳的拉力大小为
．
14．【答案】= 2:1 4:1
【解析】【来源】河南省南阳市2020-2021学年高一（下）期中物理试题
(1)[1]两槽同轴固定的两轮半径相同，线速度大小也相同，所以两槽转动的角速度相等。
(2)[2]根据可知，两球的线速度之比为2:1。
[3]根据可知，两球受到的向心力之比为4:1。
15．【答案】3：1
【解析】
【分析】
【详解】
小车停止的瞬间，B球静止，重力等于拉力，小球A做圆周运动，，可求出F与重力之比为3：1
16．【答案】38.2 汽车的质量
【解析】【来源】2021届上海市松江区高三（下）高考质量监控（二模）物理试题
由题意“指南针”在2s内匀速转过了约 30°，可知角速度为
根据角速度和线速度的关系可知
根据向心力公式可知
所以要估算汽车受到的向心力大小还需知道汽车的质量。
17．【答案】
【解析】【来源】陕西省宝鸡市渭滨区2018-2019学年高一（下)期末考试物理试题
【分析】
【详解】
[1]人和车在水平公路上转弯时做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，当摩擦力等于最大静摩擦力时，速度最大，则有
解得
18．【答案】大于 等于
【解析】【来源】山东省烟台市2020-2021学年高一（下）期中物理试题（等级考）
[1][2]设椎体顶角为2θ，则小球甲．乙运转所需的向心力
根据
可知甲的半径较大，则周期较大，大于。
v/（ms-1）
1. 0
1.5
2.0
2.5
3.0
Fn/N
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90