高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.3 圆周运动的案例分析随堂练习题

3.3圆周运动的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．广州的广州塔和上海的东方明珠塔都随地球一起自转，下列说法正确的是（　　）

A．两座塔的加速度相同 B．两座塔的线速度相同

C．两座塔的运动周期相同 D．两座塔的角速度不同

2．如图所示，质量不计的细线一端固定，另一端悬一个质量为m的小球。现使小球在水平面做匀速圆周运动，此时细线与竖直方向夹角为θ。重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．小球受到重力、拉力和向心力的作用

B．小球所受向心力为细线对小球的拉力

C．小球所受向心力大小为

D．小球的向心加速度大小为gtanθ

3．在“探究向心力大小的表达式”实验中，某同学利用图的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。下列实验与本实验采用的方法相同的是（　　）

A．探究平抛运动的特点

B．探究小车速度与时间的关系

C．探究加速度与力和质量的关系

D．探究两个互成角度的力的合成规律

4．自行车的脚踏板、大齿轮、小齿轮、后轮的转动半径不一样．如图所示的四个点甲、乙、丙、丁，则向心加速度与半径成反比的点是（        ）

A．甲、乙 B．丙、丁

C．甲、丁 D．以上均不对

5．修正带的结构如图所示，大小齿轮分别嵌合于固定的大小轴孔中，设大小齿轮相互吻合，a、b点分别位于大小齿轮的边缘，c点位于大齿轮的半径中点，当修正带在使用的某个时刻（　　）

A．a、c两点的角速度相同

B．a、b两点的角速度相同

C．b、c两点的线速度相同

D．a点的向心加速度最大

6．如图所示，当用扳手拧螺母时，扳手上的P、Q两点的线速度大小分别为和，加速度分别为和，则（     ）

A．， B．，

C．， D．，

7．图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（　　）

A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大

B．游客始终处于平衡状态

C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大

D．游客受到的合外力大小不变

8．质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A点和C点，绳长分别为la、lb，如图所示．当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时轻杆停止转动，下列说法中错误的是（ ）

A．由于惯性，小球仍在水平面内做匀速圆周运动

B．在绳b被烧断瞬间，a绳中张力突然大于mg

C．若角速度ω较大，小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动

D．绳b被烧断前，绳a的拉力等于mg，绳b的拉力为mω2lb

9．小明家餐桌的上面一层是半径为的转盘，餐具放在上面可随盘绕盘中心的转轴转动，已知碗和转盘表面的动摩擦因数为0.64，妈妈将一碟菜放在转盘边缘后离开了，调皮的小明转动转盘，结果菜碟子从转盘上滑落，若转盘的转动可认为是匀速转动，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，则小明转动转盘的角速度至少为（　　）

A． B． C． D．

10．如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止跟着圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体A 受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用

B．摩擦力为物体A 提供向心力

C．物体A受到的摩擦力是恒力

D．物体A受到的摩擦力是滑动摩擦力

11．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A．匀速圆周运动就是匀速运动

B．匀速圆周运动的加速度是恒定不变的

C．匀速圆周运动的物体处于平衡状态

D．匀速圆周运动是一种变速运动

12．网球是一个非常热门的体育运动项目，如图所示，假设运动员挥动球拍击球时，下列说法正确的是（     ）

A．图中的A、B两点线速度大小相等

B．图中的A、B两点中，B点线速度较大

C．图中的A、B两点中，A点角速度较大

D．图中的A、B两点中，A点向心加速度较大

13．如图所示，ABC为竖直放置的光滑半圆环，O为圆心，B为最低点．AB为固定在环上的光滑直杆．在AB直杆上和半圆环的BC部分分别套着两个相同的小环P、Q，现让半圆环绕对称轴OB匀速转动．当角速度为时，小环P在A、B之间的中间位置与直杆保持相对静止；当角速度为时，小环Q在B、C之间的中间位置与半圆环保持相对静止．则1与2之比为　　

A．：1 B．1：1 C．： D．1：

14．汽车正在圆环形赛道上水平转弯,图示为赛道的剖面图.赛道路面倾角为θ,汽车质量为m,转弯时恰好没有受到侧向摩擦力.若汽车再次通过该位置时速度变为原来的二倍,则以下说法正确的是

A．路面对汽车的支持力大小为mgcosθ

B．路面对汽车的支持力大于mgcosθ,汽车处于超重状态

C．汽车受到沿路面向上的侧向摩擦力,大小为mgsinθ

D．汽车受到沿路面向下的侧向摩擦力,大小为3mgsinθ

15．如图，长度均为l的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的a、b两点，a、b两点间的距离为，现使小球在竖直平面内以ab为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，每根绳的拉力为零，则在最高点每根绳的拉力等于小球重力时，小球在最高点的速度为（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．如果表演“水流星”节目时（一个杯子可视为质点），拴杯子的绳长为L，绳子能承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍，要使绳子不断裂，节目成功，则杯子通过最高点的速度最小为____________，通过最低点的速度最大为___________．（本题重力加速度为g）

17．如图，靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑，大轮半径是小轮半径的2倍，A、B分别为大、小轮边缘上的点，C为大轮上一条半径的中点．则线速度之比vA∶vB＝__________，角速度之比ωA∶ωB＝__________，向心加速度之比aA∶aB__________．

18．骑着摩托车的特技演员试图通过一个半径为R的圆形轨道。当其达到轨道最高点A点时，其受到的向心力方向为___________（选填“竖直向上”或“竖直向下”）。为了能顺利通过最高点，他在最高点的速度应不小于___________。已知当地重力加速度为g。

19．探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径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）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，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板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，则左、右两边塔轮的半径之比为__________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在水平转台上放一个质量M=5kg的木块，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心光滑小孔O，另一端悬挂一个质量m=1.5kg的物体，木块与O点间距离为r=0.2m，当转台以角速度=4rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，求木块受到台面的摩擦力大小及方向？（M、m均视为质点）

21．如图所示，一个圆盘在水平面内做匀速转动，角速度为4 rad/s。盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为0.10 kg的小物体与圆盘一起做匀速圆周运动。求：

（1）请在图乙中画出小物体的受力分析图；

（2）物体所受圆盘静摩擦力的大小。

22．如图所示，长度为L=1.0 m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M= 5 kg，小球半径不计，不考虑空气阻力，小球在通过最低点的速度大小为v = 4 m/s,试求：（g=10m/s2）

（1) 小球在最低点的角速度的大小．

（2）小球在最低点的向心加速度的大小．

（3）小球在最低点所受绳的拉力的大小．

23．如图所示，物体A放在地球表面处，作出它随地球自转做匀速圆周运动时的加速度方向。

参考答案：

1．C

2．D

3．C

4．C

5．A

6．D

7．A

8．A

9．B

10．B

11．D

12．D

13．A

14．D

15．A

16．         

17．     1∶1     1∶2     1∶2

18．     竖直向下    

19．     控制变量法     相同    

20．，方向指向中心O

21．（1）；（2）0.16 N

22．（1）4rad/s（2）16m/s2（3）130N

23．