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1、第三章综合测试答案解析一、1.【答案】A【解析】做匀速圆周运动的物体角速度是不变的，故选项 A 正确；线速度是矢量，在匀速转动圆规画图的过程中，线速度大小不变，方向时刻改变，所以笔尖的线速度是变化的，故选项 B 错误；笔尖的加速度大小不变，方向时刻改变，所以笔尖的加速度是变化的，故选项 C 错误；笔尖在相等时间内转过的路程相等，但转过的位移不一定相等，故选项 D 错误。2.【答案】C【解析】当后轮匀速转动时，由 a = Rw2 知 a、b、c、d 四个位置的向心加速度大小相等，A 错误；在角速度 w 相 同 的 情 况 下 ， 泥 巴 在 a 点 有 F + mg = mw2R ， 在 b、d
2、 两 点 有 F = F = mw2R ， 在 c 点 有a b dF - mg = mw R ，所以泥巴与轮胎在 c 位置的相互作用力最大，最容易被甩下，故 B、D 错误，C 正确。2 c3.【答案】C【解析】木块滑到最低点时的受力分析如图所示：由于mv2N - mg = ，所以Rmv2N = mg + ，由 f = mN 得R v 2f mm g= + R ，故 C 正确。4.【答案】B【解析】由 v = 2p nR 可知 B 轮的线速度为 v = 2p nr ，B、C 线速度大小相等，即 C 的线速度大小为b bv = v = 2p nr ，选项 A 错误。B、C 线速度大小相等，B、C
3、 角速度之比为半径的反比，选项 D 错误。A、c b bB 同轴转动，A、B 角速度相等为 2pn ，c 的角速度为2pnrbrc，与 A、B 不等，A、B 为主动轮，C 为从动轮，A、B 顺时针转动，C 逆时针转动，选项 B 正确，C 错误。5.【答案】C【解析】空间站中宇航员做匀速圆周运动，使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，则根据gmg = mw r ，得w = = 0.1 rad/s ，选项 C 正确，A、B、D 错误。2r高中物理 必修第二册 1 / 56.【答案】C【解析】设大环底端处为重力势能零点，大环半径为 R，小环在最低点速度为 v ，由于小环运动过程中只受弹力和
4、重力，弹力和运动方向始终垂直，所以弹力不做功，只有重力做功，所以根据机械能守恒可得12mv = 2mgR ，解得 v = 4 gR = 2 gR ，当小环到达大环最低点时，分析小环的受力得2mv2F mg支 - = ，R把 v = 2 gR 代入得 F = 5mg支 ，分析大环的受力，大环受到自身重力和小环竖直向下的压力 5mg ，故大环对轻杆的拉力为 Mg + 5mg ，选项 C 正确。7.【答案】C【 解 析 】恰 好 通 过竖 直 光 滑 轨 道的 最 高 点 C 时 ， 在 C 点 有mgmv2= ， 对 小 球， 由 动 能 定 理得RW - 2mgR = -mv ，联立解得W =
5、2.5mgR ，选项 C 正确。28.【答案】D【解析】如图所示，小环在水平面内做匀速圆周运动，由重力和杆的支持力的合力充当向心力，若使杆转动的角速度增大，小环所需要的向心力增大，而外界提供的合外力不变，所以小环做离心运动，小环向上运动，半径 r 增大，由 F = mw2r 可知需要的向心力更大，继续做离心运动，选项 A、B、C 错误，D 正确。二、9.【答案】AC【解析】物体恰好被水平抛出时，在皮带轮最高点满足mgmv2= ，即速度最小为 gr ，选项 A 正确；又r因为 v = 2prn ，可得n1 g= ，选项 C 正确。2p r10.【答案】【解析】细绳碰到钉子的瞬间，线速度不变，B
6、错误；圆周运动的半径由 L 变为L3，由av2= 知， a 增大r高中物理 必修第二册 2 / 5到原来的 3 倍，A 正确；根据 v = rw 知角速度w 增大到原来的 3 倍，C 正确；细绳碰到钉子前瞬间小球的向心力v2F向 = m ，碰后瞬间向心力1Lv2F = m = 3F向 向 ，D 错误。L12311.【答案】BD【解析】摩天轮的座舱在竖直面内做匀速圆周运动，故运动周期为T2p= ，线速度为 v = Rw ，选项 A 错误，wB 正确；座舱在竖直方向做圆周运动，受摩天轮的作用力不可能始终为自身重力 mg ，选项 C 错误；根据牛顿第二定律，座舱受到的合力大小始终为 mRw2 ，选项
7、 D 正确。12.【答案】AC【解析】由题意知，人和车运动中速率不变，做匀速圆周运动，由公式 av2= 知，向心加速度大小不变，r选项 A 正确；摩托车通过最低点 A 时，重力和支持力的合力提供向心力，有v2N - mg = m ，得rv2N = mg + m ，r故轨道的支持力一定大于重力 mg ，根据牛顿第三定律，轨道受到的压力大于 mg ，选项 B 错误；由 D 点到A 点的过程中，人的指向圆心的加速度分解到竖直方向，有向上的分加速度，则人处于超重状态，选项 C正确；摩托车通过最高点 C 时，重力和支持力的合力提供向心力，有v2N + mg = m ，得rv2N = m mg ，结r合牛
8、顿第三定律知，摩托车通过 A、C 两点时，轨道受到的压力大小和方向均不同，选项 D 错误。三、13.【答案】（1）tn（2）4p n d 2 2m r - t 22 【解析】（1）小钢球完成一次完整的圆周运动所用的时间是一个周期，则Tt= 。n（2）小钢球做圆周运动的半径应为小钢球的球心到圆心 O 的距离，则半径dR = r - ，小钢球做圆周运动2的向心力v2F = m ，而 vR2p R= ，所以T4p 4p n d 2 2 2F = m R = m r - T t 22 2 。14.【答案】（1）B高中物理 必修第二册 3 / 5（2）0.18【解析】（1）实验中研究向心力和速度的关系，
9、保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选 B。（2）作出 F - v2 图线，如图所示。根据v2F = m 知，图线的斜率rkm= ，代入数据解得 m = 0.18 kg 。r15.【答案】（1）由题意可知，B 球受到的弹簧弹力充当 B 球做圆周运动的向心力。设弹簧伸长 DL ，满足kDL = m w L + L ，解得2 ( )2 1 2m (L L )w +2DL = 。2 1 2k（2）对 A 球，绳的弹力和弹簧弹力的合力充当 A 球做匀速圆周运动的向心力。有 F - kDL = m w2 L ，绳1 1子的弹力为 ( )F = m w L + L + mw L 。
10、2 22 1 2 1 116.【答案】（1）小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动，则小球通过 A 点时细线的拉力刚好为零，根据v2向心力公式有 mg = m ，解得 v = gL 。AALv2（2）小球在 B 点时根据牛顿第二定律有T - mg = m ，其中T = 6mg ，解得小球在 B 点的速度大小为，BL1v = 5gL ，细线断裂后，小球从 B 点开始做平抛运动，则由平抛运动的规律得，竖直方向上：1.9L - L = gt ，2 B2水平方向上：x = v t ，解得 x = 3L ，即小球落地点到 C 点的距离为 3L。B17.【答案】（1）车沿平直路面做匀速运动时，小球处于平衡状
11、态，传感器的示数为F = mg = ，得到0 4 Nm = 0.4 kg ，该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，地面对其摩擦力提供向心力，为了防止侧滑，向心力不能超过最大静摩擦力，即mv2mmg ，代入数据得 v mgR = 8 m/s ，故 v = 8 m/s 。mR（2）小球受力如图所示，重力 mg = 4 N ，方向竖直向下，拉力 F = 5 N ，二者的合力沿水平方向提供向心力，根据几何关系得到mv2F2 - (mg)2 = = 3 N ，代入数据得 v = 60 m/s = 2 15 m/s8 m/s ，所以没有R高中物理 必修第二册 4 / 5侧滑，运动半径不变，mv R23t
12、anq = = ，得到q = 37 。 mg 418.【答案】（1）设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v ，根据动能定理得11 1-mmgL - 2mgR = mv - mv ，小球在最高点受到重力 mg 和轨道对它的作用力 F，根据牛顿第二定律2 2 1 1 1 02 2有v2F + mg = m ，代入数据解得轨道对小球作用力的大小 F =10.0 N 。1R1（2）设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v ，小球恰能通过第二圆形轨道，根据牛顿第二定律有2v 1 12mg m -umg L + L - 2mgR = mv - mv ，代入数据解得 B、C 间距 L =12.5 m 。=
13、 2 ，根据动能定理 ( )2 2 1 2 2 0R 2 22高中物理 必修第二册 5 / 5第三章综合测试一、单项选择题（本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每个小题中只有一个选项是正确的）1.如图所示，在圆规匀速转动画圆的过程中（ ）A.笔尖的角速度不变B.笔尖的线速度不变C.笔尖的加速度不变D.笔尖在相等的时间内转过的位移不变2.雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”。如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就会被甩下来。如图所示，图中 a、b、c、d 为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则（ ）
14、A.泥巴在图中 a、c 位置的向心加速度大于 b、d 位置的向心加速度B.泥巴在图中的 b、d 位置时最容易被甩下来C.泥巴在图中的 c 位置时最容易被甩下来D.泥巴在图中的 a 位置时最容易被甩下来3.质量为 m 的小木块从半球形的碗口下滑，如图所示，已知木块与碗内壁间的滑动摩擦系数为 m ，木块滑到最低点时的速度为 v ，那么木块在最低点受到的摩擦力为（ ）A. mmg B.umv2R v 2C.um g + R D.04.机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上，高中物理 必修第二册 1 / 7可在原地沿前进方向加速，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员把车加速到一定程度，持续一定时间，
