人教版高中物理必修第二冊 第六章 圓周運動 章末綜合測試題

第六章圓周運動章末綜合測試題

2024-2025學(xué)年物理人教版（2019）必修第二冊

一、單選題

1.如圖是世界上最大無軸式摩天輪——“渤海之眼”，摩天輪直徑180m,高200m,有36個觀景艙,

在做勻速圓周運動時周期為30min。下列說法正確的是（）

A,乘客的線速度保持不變

B.乘客做勻變速曲線運動

C.乘客的線速度大小約為0.31m/s

D.到達最低處時乘客處于失重狀態(tài)

2.無鏈自行車就是用軸和齒輪組合代替鏈條和鏈輪組合，和普通鏈條自行車相比，其它的部件是一

樣的，但是改變了傳動的方式。如圖所示，是無鏈條自行車用軸和齒輪組合部分的傳動原理圖，圓錐

齒輪a和圓錐齒輪c彼此完全咬合，。的齒數(shù)是40,c的齒數(shù)是20,則圓錐齒輪。和圓錐齒輪c的線

速度之比為（）

圓錐齒輪c

圓錐齒輪a

A.1：1B.2:1C.1:2D.1:4

3.如圖所示是用以說明向心力和質(zhì)量、半徑之間關(guān)系的儀器，球尸和?？梢栽诠饣綏U上無摩擦

地滑動，兩球之間用一條輕繩連接，mP=2mQo當(dāng)整個裝置繞中心軸以角速度。勻速旋轉(zhuǎn)時，兩球離

轉(zhuǎn)軸的距離保持不變，則此時（）

A.兩球均受到重力、支持力、繩的拉力和向心力四個力的作用

B.尸球受到的向心力大于。球受到的向心力

C.*一定等于@

2

D.當(dāng)。增大時，尸球?qū)⑾蛲膺\動

4.如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為根的小球在拉力尸作用下做勻速圓周運動。若小球運動到P點

時，拉力尸發(fā)生變化。下列關(guān)于小球運動情況的說法中正確的是（）

A.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽E尸。做離心運動

B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EP6做離心運動

C.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽E尸6做離心運動

D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽E尸。做離心運動

5.運動會上有一個集體項目——“旋風(fēng)跑”，比賽過程中，五人一組共同抬著竹竿正在以標(biāo)志桿為圓

心，在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)圈跑，如圖所示，現(xiàn)將五人轉(zhuǎn)圈跑看做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）

IP。。。。,

A.5位同學(xué)的線速度相等B.最外側(cè)同學(xué)的角速度最大

C.最內(nèi)側(cè)同學(xué)的向心加速度最大D.同一時刻五位同學(xué)所受的合外力方向相同

6.如圖所示，為豎直轉(zhuǎn)軸，細繩AC和3c的結(jié)點C系一質(zhì)量為根的小球，兩繩能承受的最大拉

力均為石謔。當(dāng)AC和拉直時，ZABC=90°,ZACB=6O0,8c=園。細繩AC和BC能繞

豎直軸AB勻速轉(zhuǎn)動，因而小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。當(dāng)小球的線速度增大時，則最先被拉斷

的那根繩及此時小球的速度大小分別為（重力加速度g=10m/s?）（）

A

B3-------be

、-手

A.AC2715m/sB.BCZA/WID/S

C.ACV10m/sD.BCV10m/s

7.如圖甲，滾筒洗衣機脫水時，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內(nèi)做順時針的勻速圓周運動。如圖乙，

一件小衣物（可理想化為質(zhì)點）的質(zhì)量為相，滾筒半徑為R,周期為T,重力加速度為g,a、6分別

為小衣物經(jīng)過的最高位置和最低位置。下列說法正確的是（）

A.衣物所受合力的大小始終為0B.脫水過程中衣物上的水做向心運動

C.衣物轉(zhuǎn)到b位置時的脫水效果最好D.衣物在a位置、b位置對滾筒壁的壓力都大于mg

8.如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定轉(zhuǎn)軸以恒定角速度。勻速轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸

2m處有一小物體（可視為質(zhì)點）與圓盤始終保持相對靜止，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，盤面

與水平面間的夾角為30。，g=10m/s2,則（）

A.若。越大，則小物體在最高點處受到的摩擦力一定越大

B.小物體受到的摩擦力不可能背離圓心

C.若小物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為且，則。的最大值是如rad/s

22

D.若小物體與盤面可的動摩因數(shù)為如，則。的最大值是2.5rad/s

2

二、多選題

9.如圖甲所示，物塊（視為質(zhì)點）在直立圓筒的內(nèi)壁上隨圓筒做勻速圓周運動時，剛好不沿著筒壁

向下滑動，圓筒的半徑為/2,物塊與筒壁之間的動摩擦因數(shù)為〃=0.5,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力;

如圖乙所示，小球（視為質(zhì)點）在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，懸點。1與軌跡的圓心。2之間的距離為

h,重力加速度為g,下列說法正確的是（）

9

A.物塊的周期為2?仁

B.小球的周期為2x（

C.物塊的線速度為必？

D.小球的線速度為人碼

10.有關(guān)圓周運動的基本模型，下列關(guān)于插圖的表述正確的是（）

A.圖甲中自行車輪A、8兩點運動周期不同

B.圖乙中汽車在水平路面上安全轉(zhuǎn)彎時，地面對汽車指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力提供向心力

C.圖丙中脫水筒工作時，水與衣物之間的附著力不足以提供向心力，水珠被甩出脫水筒

D.圖丁中火車經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，外側(cè)車輪輪緣一定與外軌發(fā)生擠壓

11.如圖所示，為半徑為R、固定于豎直平面內(nèi)的光滑四分之一圓管軌道，軌道上端切線水平，

。為圓心，。、尸三點在同一水平線上，M的下端與軌道相切處放置豎直向上的彈簧槍?，F(xiàn)發(fā)射

質(zhì)量為m的小鋼珠，小鋼珠恰好從M點離開彈簧槍，從N點飛出落到OP上距。點2R的。點。不

計空氣阻力，重力加速度為g,則該次發(fā)射（）

A.小鋼珠在M點時，處于完全失重

B.小鋼珠經(jīng)過N點時的速度大小為也認(rèn)

C.小鋼珠到達N點時對上管壁的壓力大小為2mg

D.小鋼珠落到。點時的速度方向與O尸間的夾角為45

12.如圖所示，在傾角為。的足夠大的固定斜面上，長度為L的輕繩一端固定在。點，另一端拴連質(zhì)

量為m的小球。小球在最低點A獲得初速度v,并開始在斜面上做圓周運動，小球可通過最高點B.重

力加速度大小為g,輕繩與斜面平行，不計一切摩擦。下列選項正確的是()

A.小球通過B點時,輕繩的彈力可能為。

B.小球通過B點時,最小速度為JgLsin，

C.小球通過A點時,輕繩的彈力可能為0

D.小球通過A點時,斜面對小球的支持力與小球的速度無關(guān)

三、實驗題

13.如圖甲是探究向心力大小的表達式的實驗裝置。已知小球在槽中A、B、C位置做圓周運動的軌

跡半徑之比為1：2：1,變速塔輪自上而下按如圖乙所示三種方式進行組合。

(1)在探究向心力與半徑、質(zhì)量、角速度的關(guān)系時，用到的實驗方法是。

A.微元法B.等效替代法C.控制變量法D.理想實驗法

(2)在探究向心力大小與半徑的關(guān)系時，為了控制角速度相同需要將傳動皮帶調(diào)至第(填

“一”“二,，或“三層塔輪，然后將兩個質(zhì)量相等的鋼球分別放在_________(填“A和3”，“A和或“2

和C')位置，勻速轉(zhuǎn)動手柄，左側(cè)標(biāo)尺露出4格，右側(cè)標(biāo)尺露出2格，則左右兩球所受向心力大小

之比為O

(3)在探究向心力大小與角速度的關(guān)系時，若將傳動皮帶調(diào)至圖乙中的第三層，轉(zhuǎn)動手柄，則左右兩

小球的角速度之比為=

(4)在記錄兩個標(biāo)尺露出的格數(shù)時，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)要同時記錄兩邊的格數(shù)且格數(shù)又不是很穩(wěn)定，不便于

讀取。于是有同學(xué)提出用手機拍照后再通過照片讀出兩邊標(biāo)尺露出的格數(shù)。下列對該同學(xué)建議的評價,

你認(rèn)為正確的是O

A.該方法可行，且不需要勻速轉(zhuǎn)動手柄

B.該方法可行，但仍需要勻速轉(zhuǎn)動手柄

C.該方法不可行，因不能確定拍照時露出的格數(shù)是否已穩(wěn)定

四、解答題

14.某游樂設(shè)施如圖所示，由半圓形APB和直線形BC細圓管組成的軌道固定在水平桌面上(圓半徑

比細圓管內(nèi)徑大得多)。軌道內(nèi)壁光滑，已知部分的半徑R=0.8m,段長L=1.6m。彈射裝

置將一質(zhì)量相=O1kg的小球(可視為質(zhì)點)以水平初速度％從A點彈入軌道，小球從C點離開軌道

后水平拋出，落地點。離C點的水平距離為x=L6m,桌子的高度/z=0.8m,不計空氣阻力，取

g=10m/s2o求：

(1)小球水平初速度%的大?。?/p>

(2)小球在半圓形軌道上運動的角速度。以及從A點運動到C點的時間/；(f取到小數(shù)點后兩位)

(3)小球在半圓形軌道上運動時細圓管對小球的作用力尸的大小。

15.如圖所示，用內(nèi)壁粗糙的薄壁細管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi)，其彎曲部分是由兩個半

徑均為R=0.8m的半圓平滑對接而成(圓的半徑遠大于細管內(nèi)徑)，軌道底端。點與水平地面相切，

現(xiàn)有一輛質(zhì)量為m=2kg的玩具小車在恒定的拉力F=10N作用下從E點由靜止開始出發(fā)，經(jīng)過一段

時間到達。點時撤去外力F,此時小車對“S”形軌道壓力為420N,小車進入“S”形軌道后從軌道的最

高點飛出，恰好垂直撞在固定斜面B上的C點，C點與下半圓的圓心。等高。已知小車在水平軌道

即段運動過程中受到的阻力是車重的0.1倍，斜面的傾角為30。。求：(glXlOm/s2)

(1)小車從￡點到。點的距離；

(2)小車到達C點時的速度大?。?/p>

(3)在A點小車對軌道的彈力。

A

16.一種離心測速器的簡化工作原理如圖所示。細桿的一端固定在豎直轉(zhuǎn)軸OO'上的。點，并可隨

軸一起轉(zhuǎn)動。桿上套有一輕質(zhì)彈簧，彈簧一端固定于。點，另一端與套在桿上的圓環(huán)相連。當(dāng)測速

器穩(wěn)定工作時，圓環(huán)將相對細桿靜止，通過圓環(huán)的位置可以確定細桿勻速轉(zhuǎn)動的角速度。已知細桿長

度L=0.2m,桿與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角。始終為60。，彈簧原長x°=0.1m,彈簧勁度系數(shù)4=100N/m,圓

環(huán)質(zhì)量相=lkg；彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小取10m/s2,摩擦力可忽略不計

（1）若細桿和圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，求圓環(huán)到。點的距離；

（2）求彈簧處于原長時，細桿勻速轉(zhuǎn)動的角速度大??；

（3）求圓環(huán)處于細桿末端尸時，細桿勻速轉(zhuǎn)動的角速度大小。

參考答案

1.C

A.乘客勻速圓周運動，線速度大小不變，方向時刻發(fā)生變化，故A錯誤；

B.乘客勻速圓周運動，加速度大小不變，方向總是指向圓心，所以乘客不是做勻變速曲線運動，故

B錯誤；

C.乘客的線速度大小為

c180

Qx-----

---------m/s2?0.31m/s

T30x60

故C正確；

D.到達最低處時，乘客具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故D錯誤。

故選Co

2.A

由題意可知，兩個齒輪之間屬于齒輪傳動，其兩齒輪邊緣的線速度大小相等。

故選A?

3.C

A.兩球均受到重力、支持力和繩子的拉力作用，向心力是三個力的合力，選項A錯誤；

B.兩球的重力均與支持力平衡，由繩的拉力提供向心力，則P球受到的向心力等于Q球受到的向心

力,故B錯誤；

C.根據(jù)向心力大小相等得到

mpa)p￡9rp=mQ(D(^7rQ

由于角速度相同，此方程與角速度無關(guān)

但=%=1_

rQmp2

故C正確；

D.根據(jù)向心力大小相等得到

mpcopz9rp=mQCo^7rQ

由于角速度相同，此方程與角速度無關(guān)，所以當(dāng)。增大時，兩球半徑不變，P球不會向桿外運動，Q

球也不會向沿桿向外運動.故D錯誤。

故選C。

4.B

A.光滑水平面上，質(zhì)量為相的小球在拉力廠作用下做勻速圓周運動，若拉力突然消失，小球?qū)⒀厍?/p>

線方向做勻速直線運動，即沿軌跡尸。做離心運動，故A錯誤；

BD.若拉力突然變小，拉力不足以提供所需的向心力，小球?qū)⒆鲭x心運動，軌跡位于圓與切線之間，

即小球?qū)⒀剀壽E尸。做離心運動，故B正確，D錯誤；

C.若拉力突然變大，拉力大于所需的向心力，小球?qū)⒆鼋倪\動，故C錯誤。

故選B。

5.D

B.五位同學(xué)都是繞障礙物做圓周運動，角速度相等，故B錯誤；

A.根據(jù)

v=cor

可得最外側(cè)同學(xué)的線速度最大，故A錯誤；

C.根據(jù)

a=?2r

可得最外側(cè)同學(xué)的向心加速度最大，故C錯誤；

D.做勻速圓周運動的物體由合外力提供向心力，即合外力指向圓心，故D正確。

故選D。

6.B

對小球C分析可知豎直方向

TACCOS300=mg

解得

4c=當(dāng)空2c為定值且小于最大拉力，則AC不可能被拉斷；當(dāng)被拉斷時

V2

TBC+TACCOS60°=m——

rBC

解得

v=zVlOm/s

故選B。

7.C

A.衣物做勻速圓周運動，所受合外力提供向心力，衣物所受合力的大小始終為

4萬2

F^m—R

故A錯誤；

B.脫水過程中衣物上的水脫離衣物向外運動，可知脫水過程中衣物上的水做離心運動，故B錯誤;

C.衣物經(jīng)過的最高位置。和最低位置。時，根據(jù)牛頓第二定律有

4萬2

mg+Na=m—R

4/

Nb-mg=m—R

則

Na<Nb

可知衣物轉(zhuǎn)到b位置時的脫水效果最好，故C正確；

D.根據(jù)牛頓第三定律定律及以上分析可知，衣物在6位置對滾筒壁的壓力大于比g,衣物在。位置對

滾筒壁的壓力不一定大于機g,故D錯誤。

故選Co

8.C

AB.小物體在最高點時，由牛頓第二定律得

mgsin30°+f=marr

解得

Imgsin30°+/

V。=\m1-r---------

當(dāng)了=。時

當(dāng)。<J|rad/s時，/<0,即摩擦力方向背離圓心，。越大，則小物體受到的摩擦力越小；當(dāng)o>&ad/s

時，/>0,即摩擦力方向指向圓心，。越大，則小物體受到的摩擦力越大；故AB錯誤；

CD.小物體在最低點摩擦力達到滑動摩擦力時，此時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度最大，由牛頓第二定律得

/bimgcos30°-mgsin30°=m①2r

將〃=咚，r=2m代入上式得，最大角速度

CD=——rad/s

2

故C正確，D錯誤；

故選C。

9.BC

A.物塊剛好不沿著筒壁向下滑動，則有

叭=mg

2?

Ih

于

結(jié)合

〃=0.5

聯(lián)立解得

2h

T\=兀.

g

A錯誤;

B.設(shè)小球的擺線與豎直方向的夾角為。，對小球受力分析，由力的合成和牛頓第二定律有

mgtan0=ma

設(shè)小球勻速圓周運動的半徑為r,由勻速圓周運動的規(guī)律有

由幾何關(guān)系可得

tan0--

h

可得

2端

B正確;

C.物塊的線速度為

v=^-h=^2gh

C正確;

D.由于小球做圓周運動的半徑未知，所以無法求出小球的線速度，D錯誤。

故選BC?

10.BC

A.圖甲中自行車輪A、B兩點共軸轉(zhuǎn)動，運動周期相同。故A錯誤；

B.圖乙中汽車在水平路面上安全轉(zhuǎn)彎時，地面對汽車指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力提供向心力。故B正確;

C.圖丙中脫水筒工作時，水與衣物之間的附著力不足以提供向心力，水珠做離心運動被甩出脫水筒。

故C正確；

D.圖丁中火車經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎大于規(guī)定速度行駛時，重力和支持力的合力

不足提供向心力時，外軌對外側(cè)車輪的輪緣會有擠壓作用。故D錯誤。

故選BC?

11.ABD

A.小鋼珠恰好從M點離開彈簧槍，此時小鋼珠只受重力作用，重力加速度方向豎直向下，處于完全

失重，A正確；

B.小鋼珠從N點到。點，做平拋運動，在水平方向則有

2R=vNt

在豎直方向則有

R=；g尸

聯(lián)立解得

vN^^2gR

B正確；

C.小鋼珠到達N點時，由牛頓第二定律可得

,VN

rF+mg=

NR

解得

FN=mg

由牛頓第三定律可知，小鋼珠到達N點時對上管壁的壓力大小為機g,C錯誤；

D.設(shè)小鋼珠落到。點時的速度方向與0P間的夾角為仇則有

解得

0=45°

D正確。

故選ABD?

12.ABD

A.小球通過8點，當(dāng)小球的重力和斜面對小球的支持力的合力恰好提供向心力時，輕繩的彈力為零,

故A正確；

B.小球通過B點時，當(dāng)繩上拉力恰好為零時，對應(yīng)的速度最小，由牛頓第二定律可得

.?Vg

mgsinc/=m—

解得

V-=JgLsin-

故B正確；

C.小球通過A點時，若輕繩的彈力為零，小球的重力和斜面對小球的支持力的合力不可能沿斜面向

上指向圓心，故C錯誤；

D.斜面對小球的支持力始終等于重力沿垂直于斜面方向的分量，與小球的速度無關(guān)，即

N=mgcos0

故D正確。

故選ABD?

13.(1)C

(2)一B和C2：1

⑶1：3

⑷A

(1)本實驗探究向心力尸的大小與小球質(zhì)量機關(guān)系時，保持八。不變；探究向心力廠的大小與角

速度。的關(guān)系時，保持廠，機不變；探究向心力廠的大小和半徑r之間的關(guān)系時，保持相、。不變,

所以實驗中采用的實驗方法是控制變量法。

故選C。

(2)變速塔輪邊緣處的線速度相等，根據(jù)

v=a)r

在探究向心力大小與半徑的關(guān)系時，需控制小球質(zhì)量、角速度相同，運動半徑不同，故需要將傳動皮

帶調(diào)至第一層塔輪，將兩個質(zhì)量相等的鋼球分別放在3和C位置。露出格數(shù)比即為向心力之比，即

左右兩球所受向心力大小之比為2：1。

(3)變速塔輪邊緣處的線速度相等，根據(jù)

v=cor

左右兩小球的角速度之比為

①左:①右=1:3

(4)因為任意時刻兩邊標(biāo)尺露出的格數(shù)比都與左右兩球所受向心力大小之比相等，所以該方案可行，

且不需要勻速轉(zhuǎn)動手柄。

故選A?

14.(1)4nVs；(2)5rad/s,1.03s；(3)逐N

(1)小球離開軌道后做平拋運動，則豎直方向有

%=；g產(chǎn)

水平方向有

聯(lián)立可得小球水平初速度大小為

m/s=4m/s

(2)小球在半圓形軌道上運動時的角速度為

小球從A到B的時間為

從2到C做勻速直線運動，時間為

因此從A點運動到C點的時間為

t=tx+t2=0.628s+0.4s?1.03s

(3)根據(jù)牛頓第二定律得，圓管對小球的水平方向作用力大小為

v242

F=m-^=QAx——N=2N

xR0.8

豎直方向作用力大小為

F=mg=IN

則細圓管對小球的作用力大小為

F=JF；+F；=VF+FN=遂N

15.(1)20m；(2)8m/s；(3)20N；方向豎直向上

(1)小車從E到。由牛頓第二定律得

F-0.Img=ma

由位移公式知

在。點由牛頓第二定律得

FD—mg=m-

由牛頓第三定律得小車在D點對軌道的壓力等于軌道對小車的支持力

凡=FD=420N

所以得即間距離

x=20m

(2)把小車在C點的速度分解為沿水平方向的分速度乙和沿豎直方向的分速度三,有

Vy=2gx3R,v=---