高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第4章 万有引力定律及航天第2节 万有引力定律的应用同步测试题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第4章 万有引力定律及航天第2节 万有引力定律的应用同步测试题，共7页。试卷主要包含了4 圆周运动应用 课时作业，5μgr等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，一轻杆一端固定一小球，绕另一端点在竖直面内做匀速圆周运动，在小球运动过程中，轻杆对它的作用力（）


A.方向始终沿杆指向点


B.一直不做功


C.从最高点到最低点，一直做负功


D.从最高点到最低点，先做负功再做正功


【答案】C;


【解析】


A．小球在运动过程中，始终受到重力和轻杆对小球的作用力，由于小球做匀速圆周运动，向心力始终指向圆心，故轻杆对小球的作用力方向时刻在变，并不一定指向圆心，故A错误；


B．小球在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，势能时刻变化，故机械能时刻变化，故轻杆对小球做功，故B错误；


CD．从最高点到最低点，速度不变，重力势能一直减小，故轻杆对小球一直做负功，故C正确，D错误；


故选：C


．





2.滑雪运动深受人民群众喜爱．某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直圆面内的圆弧形滑道，从滑道的点滑行到最低点的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿下滑过程中（ ）


A.所受合外力始终为零


B.所受摩擦力大小不变


C.合外力做功一定为零


D.机械能始终保持不变


【答案】C;


【解析】滑雪运动员的速率不变做匀速圆周运动，加速度不为零，运动员所受合外力大小不为0，对运动员进行受力分析，结合受力的特点分析摩擦力的变化，摩擦力做功运动员的机械能减小．


A．滑雪运动员的速率不变，而速度方向是变化的，速度是变化的，运动员的加速度不为零，由牛顿第二定律可知，运动员所受合外力始终不为零，故A错误；


B．运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力，由图可知，运动员从A到B的过程中，滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小，则重力沿斜面向下的分力逐渐减小，运动员的速率不变，则运动员沿滑道方向的合外力始终等于零，所以滑动摩擦力也逐渐减小，故B错误；


C．滑雪运动员的速率不变则动能不变，由动能定理可知，合外力对运动员做功为零，故C正确；


D．运动员从A到B下滑过程中的动能不变而重力势能减小，所以机械能减小，故D错误．


故选：C





3.如图，一硬币（可视为质点）置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴的距离为，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），重力加速度大小为．若硬币与圆盘一起绕轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为（ ）


A.0.5μgr


B.μgr


C.2μgr


D.2μgr





【答案】B;


【解析】依据最大静摩擦力提供向心力，从而判定滑动时的最大角速度。


摩擦力提供合外力，当达到最大静摩擦时，角速度最大，结合牛顿第二定律可知，μmg＝mω2r，解得圆盘转动的最大角速度，故B正确，ACD错误．


故选B．








4.如图所示，两个相同的小木块A和B(均可看成质点)，质量均为m。用长为L的轻绳连接，置于水平圆盘的同一半径上，A与圆盘中心的竖直轴的距离为L，此时绳子恰好伸直无弹力，木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( )





A.木块A，B所受的摩擦力始终相等


B.木块B所受摩擦力总等于木块A所受摩擦力的两倍


C.ω=kgL是绳子开始产生弹力的临界角速度


D.若ω=2kg3L，则木块A，B将要相对圆盘发生滑动


【答案】D;


【解析】当角速度较小时，A，B均靠静摩擦力提供向心力，由于B转动的半径较大，则B先达到最大静摩擦力，之后角速度继续增大，则绳子出现弹力，当A的静摩擦力达到最大时，A，B开始相对圆盘发生滑动，可知B的静摩擦力方向一直指向圆心，在绳子出现弹力前，A，B的角速度相等，半径之比为1∶2，则静摩擦力大小之比为1∶2，当绳子出现弹力后，A，B的静摩擦力之比不是1∶2，选项A，B错误；


当最大静摩擦力刚好提供B做圆周运动的向心力时，绳子开始产生弹力，此时有kmg=mω2⋅2L，选项C错误；


当A所受的静摩擦力达到最大时，A，B开始相对滑动，对A有kmg−T=mLω'2，对B有T'+kmg=mω'2⋅2L，T=T，选项D正确





5.长度为的轻质细杆OA，A端有一质量为的小球，如图所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率为，g取，则此时小球受到轻质细杆的力为( )


A.24 N的拉力


B.24 N的支持力


C.6 N的支持力


D.6 N的拉力


【答案】C;


【解析】对通过A点时的小球分析，假设杆对小球施加了向下的拉力，由牛顿第二定律可知，解得T=-6N，负号说明杆对小球是向上的支持力，故选项C正确。


6.质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则物体在最低点时，下列说法正确的是( )





A.向心力为mg+mv2R


B.受到的摩擦力为μmv2R


C.受到的摩擦力为μmg


D.受到的合力方向斜向左上方


【答案】D;


【解析】物体在最低点时的向心力Fn=man=mv2/R ，故A错误；


根据牛顿第二定律有N-mg=mv2/R ，得N=mg+mv2/R ，所以滑动摩擦力为f=μN=μ(mg+ mv2/R)，故B，C错误；


物体在最低点时，竖直方向的合力向上，水平方向的合力向左，所以物体受到的合力方向斜向左上方，故D正确。





7.一质量为的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为，当汽车经过半径为的弯道时，下列判断正确的是（ ）


A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力


B.汽车转弯的速度为时所需的向心力为


C.汽车转弯的速度为时汽车会发生侧滑


D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过


【答案】D;


【解析】汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，错误； 当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得，，所以汽车转弯的速度为时20m/s2m/s时，所需的向心力小于1.4×104N，汽车不会发生侧滑，错误； 汽车能安全转弯的向心加速度，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7m/s，正确． 故选D．





8.如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动.有一个质量为m的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为R和H，小球A所在的高度为筒高的一半。已知重力加速度为g，则( )





A.小球A做匀速圆周运动的角速度


B.小球A受到重力、支持力和向心力三个力作用


C.小球A受到的合力大小为


D.小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上


【答案】A;


【解析】小球A受到重力、支持力两个力作用，合力(提供向心力)的方向水平且指向转轴，A正确，B，C，D错误。


9.火车以60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°．在此10s时间内，火车( )


A.运动路程为600m


B.加速度为零


C.角速度约为1rad/ s


D.转弯半径约为3.4km


【答案】AD;


【解析】本题考查匀速圆周的概念，意在考查考生的理解能力。圆周运动的弧长s=vt=60×10m=600m，选项A正确；火车转弯是圆周运动，圆周运动是变速运动，所以合力不为零，加速度不为零，故选项B错误；由题意得圆周运动的角速度，又v=wr，所以m=3439m，故选项C错误、D正确。 点睛：本题以火车转弯指南针偏转为背景考查匀速圆周的概念，解答时要注意角度与弧度的换算关系。





如图(甲)所示，用一轻质绳拴着一质量为m、可视为质点的小球，在竖直面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图(乙)所示，下列说法正确的是( )





A.轻质绳长为mba


B.当地的重力加速度为ma


C.当v2=c时，轻质绳的拉力大小为acb-c


D.只要v2≥b，小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为6a


【答案】ACD;





11.如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的( )





A.运动周期相同


B.运动线速度一样


C.运动角速度相同


D.向心加速度相同


【答案】AC;


【解析】设细线与竖直方向的夹角为θ，水平面距悬点的高度为h，细线的拉力与重力的合力提供向心力，A正确；B错误；C正确；，D错误。





12.火车以的速率60m/s转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内，火车( )


A.运动路程为600 m


B.加速度为零


C.角速度约为1 rad/s


D.转弯半径约为3.4 km


【答案】AD;


【解析】由s=vt知，s=600 m，选项A正确；


在弯道做圆周运动，火车加速度不为零，选项B错误；


由10 s内转过10°知，角速度ω0.017 rad/s，选项C错误；


由v=rω知，r=vω≈3.4 km，选项D正确。





13.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则( )


A.该弯道的半径r=v2gtanθ


B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变


C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压


D.当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压


【答案】AB;


【解析】火车按规定速度拐弯时，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得mgtan θ=mv2r，解得r=v2gtanθ，故A，B正确；当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，外轨将受到轮缘的挤压，故C错误；当火车速率小于v时，重力和支持力的合力大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，内轨将受到轮缘的挤压，故D错误。