2024-2025學年新教材高中物理第六章圓周運動檢測含解析新人教版必修2

PAGE1-第六章學業(yè)質量標準檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(2024·甘肅省天水一中高一下學期段考)對下列圖分析不正確的是(D)圖1圖2圖3圖4A．圖1中火車轉彎時既不擠壓內(nèi)軌，也不擠壓外軌時的行駛速率約為eq\r(\f(ghr,L))，取決于內(nèi)、外軌的高度差h、內(nèi)外軌間距L及鐵路彎道的軌道半徑rB．圖2中汽車過凹形橋時，速度越大，對橋面的壓力越大C．圖3中洗衣機脫水時利用離心運動把附著在物體上的水分甩掉，紡織廠也用這樣的方法使棉紗、毛線、紡織品干燥D．圖4中試驗不計一切阻力，試驗中兩個球同時落地說明平拋運動水平方向為勻速運動，豎直方向為自由落體運動解析：由mgtanθ＝eq\f(mv2,r)得v＝eq\r(\f(ghr,L))，故A正確；對圖2，F(xiàn)N＝mg＋meq\f(v2,r)，故B正確；選項C敘述正確；圖4中試驗不能說明平拋運動水平方向為勻速運動，故D錯誤。2．圖示為馬路自行車賽中運動員在水平路面上急轉彎的情景，運動員在通過彎道時假如限制不當會發(fā)生側滑而摔離正常競賽路途，將運動員與自行車看作一個整體，下列論述正確的是(B)A．運動員轉彎所需向心力由地面對車輪的支持力與重力的合力供應B．運動員轉彎所需向心力由地面對車輪的摩擦力供應C．發(fā)生側滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心D．發(fā)生側滑是因為運動員受到的合外力大于所需的向心力解析：自行車轉彎所需的向心力由地面對車輪的靜摩擦力供應，A錯B對；發(fā)生側滑是因為該摩擦力小于所需的向心力，C、D錯。3．如圖所示為某一皮帶傳動裝置，M是主動輪，其半徑為r1，M′半徑也為r1，M′和N在同一軸上，N和N′的半徑都為r2。已知主動輪做順時針轉動，轉速為n，轉動過程中皮帶不打滑。則下列說法正確的是(C)A．N′輪做的是逆時針轉動 B．M′輪做的是順時針轉動C．N′輪的轉速為(eq\f(r1,r2))2n D．M′輪的轉速為(eq\f(r2,r1))2n解析：依據(jù)皮帶傳動關系可以看出，N輪和M輪轉動方向相反，N′輪和N輪的轉動方向相反，因此N′輪的轉動方向為順時針，故A、B錯誤；皮帶與輪邊緣接觸處的線速度相等，所以2πnr1＝2πn2r2，得N(或M′)輪的轉速為n2＝eq\f(nr1,r2)，同理2πn2r1＝2n′2πr2，可得N′輪轉速n′2＝(eq\f(r1,r2))2n，故C正確，D錯誤。4．如圖所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉動軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當A輪繞過其中心的豎直軸轉動時，由于摩擦作用，B輪也隨之無滑動地轉動起來。a、b、c分別為三輪邊緣的三個點，則a、b、c三點在運動過程中的(D)A．線速度大小之比為3∶2∶2 B．角速度之比為3∶3∶2C．轉速之比為2∶3∶2 D．向心加速度大小之比為9∶6∶4解析：輪A、B邊緣點的線速度相等，故va∶vb＝1∶1。依據(jù)公式v＝rω，有ωa∶ωb＝3∶2。依據(jù)ω＝2πn，有na∶nb＝3∶2。依據(jù)a＝vω，有aa∶ab＝3∶2。輪B、輪C是共軸傳動，角速度相等，故ωb∶ωc＝1∶1。依據(jù)公式v＝rω，有vb∶vc＝3∶2。依據(jù)ω＝2πn，有nb∶nc＝1∶1。依據(jù)a＝vω，有ab∶ac＝3∶2。綜合得到va∶vb∶vc＝3∶3∶2，ωa∶ωb∶ωc＝3∶2∶2，na∶nb∶nc＝3∶2∶2，aa∶ab∶ac＝9∶6∶4。故選D。5．甲、乙兩名溜冰運動員，M甲＝80kg，M乙＝40kg，面對面拉著彈簧秤做圓周運動的溜冰表演，如圖所示，兩人相距0.9m，彈簧秤的示數(shù)為9.2N，下列推斷中正確的是(D)A．兩人的線速度相同，約為40m/sB．兩人的角速度相同，為5rad/sC．兩人的運動半徑相同，都是0.45mD．兩人的運動半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6m解析：甲、乙兩人繞共同的圓心做勻速圓周運動，他們間的拉力互為向心力，他們的角速度相同，半徑之和為兩人的距離。設甲、乙兩人所需向心力為F向，角速度為ω，半徑分別為r甲、r乙，則F向＝M甲ω2r甲＝M乙ω2r乙＝9.2N①r甲＋r乙＝0.9m②由①②兩式解得ω≈0.6rad/s，r甲＝0.3m，r乙＝0.6m，故只有選項D正確。6．用一根細線一端系一可視為質點的小球，另一端固定在一光滑錐頂上，如圖所示，設小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的角速度為ω，線的張力為T，則T隨ω2改變的圖像是(C)解析：設繩長為L，錐面與豎直方向夾角為θ，當ω＝0時，小球靜止，受重力mg、支持力N和繩的拉力T而平衡，T＝mgcosθ≠0，所以A項、B項都不正確；ω增大時，T增大，N減小，當N＝0時，角速度為ω0。當ω＜ω0時，由牛頓其次定律得，Tsinθ－Ncosθ＝mω2Lsinθ，Tcosθ＋Nsinθ＝mg，解得T＝mω2Lsin2θ＋mgcosθ；當ω＞ω0時，小球離開錐面，繩與豎直方向夾角變大，設為β，由牛頓其次定律得Tsinβ＝mω2Lsinβ，所以T＝mLω2，可知T－ω2圖線的斜率變大，所以C項正確，D錯誤。故選C。7．在云南省某些地方到現(xiàn)在還要依靠滑鐵索過江(如圖1)，若把這滑鐵索過江簡化成圖2的模型，鐵索的兩個固定點A、B在同一水平面內(nèi)，AB間的距離為L＝80m，繩索的最低點離AB間的垂直距離為h＝8m，若把繩索看作是圓弧，已知一質量m＝52kg的人借助滑輪(滑輪質量不計)滑到最低點的速度為10m/s，(取g＝10m/s2)那么(BC)A．人在整個繩索上運動可看成是勻速圓周運動B．可求得繩索的圓弧半徑為104mC．人在滑到最低點時對繩索的壓力為570ND．在滑到最低點時人處于失重狀態(tài)解析：依據(jù)題意，R2＝402＋(R－8)2得R＝104m在最低點F－mg＝meq\f(v2,R)得F＝570N此時人處于超重狀態(tài)，B、C選項正確。8．如圖甲所示，在光滑水平轉臺上放一木塊A，用細繩的一端系住木塊A，另一端穿過轉臺中心的光滑小孔O懸掛另一木塊B。當轉臺以角速度ω勻速轉動時，A恰能隨轉臺一起做勻速圓周運動，圖乙為其俯視圖，則(BD)A．當轉臺的角速度變?yōu)?.5ω時，木塊A將沿圖乙中的a方向運動B．當轉臺的角速度變?yōu)?.5ω時，木塊A將沿圖乙中的b方向運動C．當轉臺的角速度變?yōu)?.5ω時，木塊A將沿圖乙中的b方向運動D．當轉臺的角速度變?yōu)?.5ω時，木塊A將沿圖乙中的c方向運動解析：木塊A以角速度ω做勻速圓周運動時的向心力由細繩的拉力供應，大小等于木塊B所受的重力，而木塊B所受重力不變，所以轉臺角速度增大時，木塊A須要的向心力大于B所受的重力，A做離心運動，故B正確；轉臺角速度減小時，木塊A須要的向心力小于木塊B所受的重力，故D正確。9．如圖甲所示，輕桿一端固定在O點，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動。小球運動到最高點時，桿與小球間彈力大小為F，小球在最高點的速度大小為v，其F－v2圖像如乙圖所示。則(AD)A．小球的質量為eq\f(aR,b)B．當?shù)氐闹亓铀俣却笮閑q\f(R,b)C．v2＝c時，桿對小球的彈力方向向上D．v2＝2b時，小球受到的彈力與重力大小相等解析：在最高點，若v＝0，則N＝mg＝a；若N＝0，由圖知：v2＝b，則有mg＝meq\f(v2,R)＝meq\f(b,R)，解得g＝eq\f(b,R)，m＝eq\f(a,b)R，故A正確，B錯誤；由圖可知：當v2＜b時，桿對小球彈力方向向上，當v2＞b時，桿對小球彈力方向向下，所以當v2＝c時，桿對小球彈力方向向下，故C錯誤；若v2＝2b。則N＋mg＝meq\f(v2,R)＝meq\f(2b,R)，解得N＝mg，即小球受到的彈力與重力大小相等，故D正確。故選AD。10．如圖所示，圓形水平轉臺邊緣的小物塊隨轉臺加速轉動，當轉速達到某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉臺起先做平拋運動?，F(xiàn)測得轉臺半徑R＝0.6m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地時水平位移的大小x＝0.8m，重力加速度g＝10m/s2。設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則(ABD)A．物塊運動到達地面的時間t＝0.4sB．物塊做平拋運動的初速度大小v0＝2m/sC．物塊與轉臺間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(1,3)D．物塊落地點與轉臺圓心在地面的投影點間的距離d＝1m解析：由H＝eq\f(1,2)gt2得t＝0.4s，故A正確；由x＝v0t，得v0＝2m/s，故B正確；依據(jù)μmg＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，得μ＝eq\f(2,3)，故C錯誤；d＝eq\r(R2＋x2)＝1m，故D正確。

第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案干脆填在橫線上)11．(6分)物理楊老師在講向心力大小時，他用如圖所示的裝置和我們一起探究向心力大小與哪些因素有關。①該試驗采納的科學方法是(B)A．放大法 B．限制變量法C．等效替代法 D．類比法②通過本試驗可以得到的結果有(AC)A．在半徑和角速度肯定的狀況下，向心力的大小與質量成正比B．在質量和半徑肯定的狀況下，向心力的大小與角速度成反比C．在質量和角速度肯定的狀況下，向心力的大小與半徑成正比D．在質量和線速度肯定的狀況下，向心力的大小與半徑成正比解析：①運用向心力演示器探討向心力大小與質量的關系時半徑和角速度都不變，探討向心力大小與半徑的關系時質量和角速度都不變，探討向心力大小與角速度的關系時半徑和質量都不變，所以采納的科學方法是限制變量法。所以選項B正確。②依據(jù)F＝mω2r知，在半徑和角速度肯定的狀況下，向心力的大小與質量成正比，故A正確。依據(jù)F＝mω2r知，在質量和半徑肯定的狀況下，向心力的大小與角速度的平方成正比，故B錯誤。依據(jù)F＝mω2r知，在質量和角速度肯定的狀況下，向心力的大小與半徑成正比，故C正確；依據(jù)F＝meq\f(v2,r)可知，在質量和線速度肯定的狀況下，向心力的大小與半徑成反比，選項D錯誤。12．(8分)某同學做驗證向心力與線速度關系的試驗。裝置如圖所示，一輕質細線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時剛好位于光電門中心。主要試驗步驟如下：①用游標卡尺測出鋼球直徑d；②將鋼球懸掛靜止不動，此時力傳感器示數(shù)為F1，用米尺量出線長L;③將鋼球拉到適當?shù)母叨忍庒尫?，光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t，力傳感器示數(shù)的最大值為F2；已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請用上述測得的物理量表示：(1)鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達式v＝__eq\f(d,t)__，向心力表達式F向＝meq\f(v2,R)＝__eq\f(F1d2,gt2L＋\f(d,2))__；(2)鋼球經(jīng)過光電門時的所受合力的表達式F合＝__F2－F1__。解析：(1)鋼球的直徑為d，鋼球通過光電門時間為t，故鋼球經(jīng)過光電門的線速度v＝eq\f(d,t)。mg＝F1，半徑R＝L＋eq\f(d,2)，所以F向＝meq\f(v2,R)＝eq\f(F1d2,gt2L＋\f(d,2))(2)依據(jù)受力分析，F(xiàn)1＝mg，當鋼球到達光電門時，鋼球所受的合力等于F＝F2－mg＝F2－F1。三、論述·計算題(共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)(2024·遼寧省鐵嶺市六校高一下學期期中聯(lián)考)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成的由半圓形APB(圓半徑比細管的內(nèi)徑大得多)和直線BC組成的軌道固定在水平桌面上，已知APB部分的半徑R＝1.0m，BC段長L＝1.5m。彈射裝置將一個質量為0.1kg的小球(可視為質點)以v0＝3m/s的水平初速度從A點射入軌道，小球從C點離開軌道隨即水平拋出，桌子的高度h＝0.8m，不計空氣阻力，g取10m/s2。求：(1)小球在半圓軌道上運動時的角速度ω、向心加速度a的大小及圓管在水平方向上對小球的作用力大?。?2)小球從A點運動到B點的時間t；(3)小球在空中做平拋運動的時間及落到地面D點時的速度大小。答案：(1)3rad/s9m/s20.9N(2)1.05s(3)0.4s5m/s解析：(1)小球做勻速圓周運動，角速度為：ω＝eq\f(v0,R)＝eq\f(3,1)rad/s＝3rad/s向心加速度為：a＝eq\f(v\o\al(2,0),R)＝eq\f(32,1)m/s2＝9m/s2圓管對球作用力為：F＝ma＝0.1×9N＝0.9N(2)小球從A到B的時間為：t1＝eq\f(πR,v0)＝eq\f(3.14×1,3)s＝1.05s。(3)小球在豎直方向做自由落體運動，依據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2得：t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×0.8,10))s＝0.4s落地時豎直方向的速度為：vy＝gt＝10×0.4m/s＝4m/s，落地的速度大小為：v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(9＋16)m/s＝5m/s。14．(11分)一戰(zhàn)斗機飛行員駕駛飛機在萬米高空的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，飛行速度為1080km/h,已知在最低點時飛機的加速度為60m/s2，(取g＝10m/s2，不考慮加速度隨高度的改變)(1)則飛機飛行的半徑是多少；(2)質量為70kg的飛行員在最低點時對座椅的壓力；(3)在最高點時飛機上脫落一個零件，求飛機飛行半圈時，零件的速度大小。(不考慮零件受到的空氣阻力)答案：(1)1500m(2)4900N(3)340m/s解析：(1)1080km/h＝300m/s，依據(jù)a＝eq\f(v2,r)知，飛機飛行的半徑為：r＝eq\f(v2,a)＝1500m(2)依據(jù)牛頓其次定律得：N－mg＝ma，解得：N＝mg＋ma＝70×(10＋60)N＝4900N。依據(jù)牛頓第三定律知，飛行員在最低點對座椅的壓力為4900N。(3)在最高點脫落的零件做平拋運動，飛機飛行半圈所需的時間為：t＝eq\f(πr,v)＝5πs，此時豎直分速度為：vy＝gt＝50πm/s，依據(jù)平行四邊形定則知：v′＝eq\r(v\o\al(2,y)＋v\o\al(2,0))＝eq\r(2500π2＋90000)m/s≈340m/s。15．(12分)(2024·黑龍江省哈爾濱市六中高一下學期期中)如圖所示，半徑為R，內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置，兩個質量均為m的小球A、B以不同速率進入管內(nèi)，A通過最高點C時，對管壁上部的壓力為3mg，B通過最高點C時，對管壁下部的壓力為0.75mg。求A、B兩球落地點間的距離。答案：3R解析：兩個小球在最高點時，受重力和管壁的作用力，這兩個力的合力作為向心力，離