2024春新教材高中物理第6章圓周運動達標檢測卷新人教版必修第二冊

第六章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題：本題共20小題，每小題3分，共60分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．1．如圖所示，質量相等的汽車甲和汽車乙，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，汽車甲在汽車乙的外側．兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙．以下說法正確的是()A．Ff甲<Ff乙 B．Ff甲＝Ff乙C．Ff甲>Ff乙 D．Ff甲和Ff乙的大小與汽車速率無關【答案】A【解析】汽車在水平面內做勻速圓周運動，摩擦力供應做勻速圓周運動的向心力，即Ff＝F向＝meq\f(v2,r)，由于r甲>r乙，則Ff甲<Ff乙，A正確．2．如圖所示，質量相等的甲、乙兩人分別站在赤道和緯度為45°的地面上，他們隨地球一起繞地軸做勻速圓周運動，則下列物理量相同的是()A．線速度 B．角速度C．向心力 D．向心加速度【答案】B【解析】甲、乙兩人站在地球上都隨地球轉動，角速度均與地球自轉角速度相等，由v＝rω可知，甲做圓周運動的半徑較大，線速度較大，A錯誤，B正確；做勻速圓周運動的向心力、向心加速度可表示為F＝mrω2，a＝rω2，由于甲、乙做圓周運動的半徑r不相等，則向心力、向心加速度大小均不相等，C、D錯誤．3．如圖所示，兩小孩在玩“蹺蹺板”，O為“蹺蹺板”的支點，A、B為“蹺蹺板”上的兩點，AO大于BO.設“蹺蹺板”轉動過程中A、B兩點線速度的大小分別為vA、vB，角速度分別為ωA、ωB，則()A．vA>vB B．vA<vBC．ωA>ωB D．ωA<ωB【答案】A【解析】兩點同軸轉動，則角速度相等，C、D錯誤；依據(jù)v＝ωr，角速度相等且AO大于BO，則vA>vB，A正確，B錯誤．4．(2024年江蘇學業(yè)考試)如圖所示，質量相等的A、B兩物體緊貼在勻速轉動的圓筒的豎直內壁上，隨圓筒一起做勻速圓周運動，則下列說法中正確的是()A．線速度vA＝vB B．線速度vA＞vBC．周期TA＜TB D．向心加速度aA＝aB【答案】B【解析】由題意可知A、B兩物體角速度相等，A的運動半徑比B的運動半徑大，依據(jù)v＝ωr，T＝eq\f(2π,ω)，a＝ω2r，可知vA＞vB，TA＝TB，aA＞aB，A、C、D錯誤，B正確．5．繩子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面內做勻速圓周運動，下列推斷正確的是()A．每秒轉數(shù)相同，繩短時易斷 B．線速度大小肯定，繩短時易斷C．運動周期肯定，繩短時易斷 D．線速度大小肯定，繩長時易斷【答案】B【解析】由牛頓其次定律，得F＝eq\f(mv2,r)＝4π2mn2r＝eq\f(4π2mr,T2)，B正確，A、C、D錯誤．6．如圖所示，游樂園的嬉戲項目——旋轉飛椅，飛椅從靜止起先緩慢轉動，經過一小段時間，坐在飛椅上的游客的運動可以看作勻速圓周運動．整個裝置可以簡化為如圖所示的模型，忽視轉動中的空氣阻力．設細繩與豎直方向的夾角為θ，則()A．飛椅受到重力、繩子拉力和向心力作用B．θ角越大，小球的向心加速度就越大C．只要線速度足夠大，θ角可以達到90°D．飛椅運動的周期隨著角θ的增大而增大【答案】B【解析】飛椅受到重力和繩子的拉力作用，二者的合力供應向心力，故A錯誤；依據(jù)牛頓其次定律可知mgtanθ＝man，則向心加速度大小為an＝gtanθ，可知θ角越大，小球的向心加速度就越大，故B正確；若夾角可以達到90°，則在水平方向繩子的拉力供應向心力，豎直方向合力為零，但是豎直方向只有重力作用，合力不行能為零，故C錯誤；設繩長為L，則依據(jù)牛頓其次定律可知mgtanθ＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2(Lsinθ＋d)，整理可以得到T＝eq\r(\f(4π2Lsinθ＋d,gtanθ))，當θ增大則T減小，故D錯誤．7．洗衣機的甩干桶勻速轉動時有一衣物附在筒壁上，下列說法不正確的是()A．筒壁對衣物的摩擦力隨筒的轉速的增大而增大B．筒壁對衣服的彈力隨筒的轉速的增大而增大C．衣服隨筒壁做圓周運動的向心力是由所受的合力供應D．衣服受到重力、筒壁的彈力、摩擦力【答案】A【解析】衣物受到重力、筒壁的彈力和摩擦力的作用，靠彈力供應向心力，在豎直方向上，衣服所受的重力和摩擦力平衡，所以摩擦力不變，因彈力供應向心力，由F＝mω2r知，當轉速增大，向心力增大，則彈力F增大，故A錯誤，B、D正確；衣服做勻速圓周運動，向心力是由所受的合力供應，故C正確．8．一物體做勻速圓周運動，其線速度大小為2m/s，則物體在0.5s內通過的弧長為()A．4m B．3mC．2m D．1m【答案】D【解析】物體在0.5s內通過的弧長為s＝vt＝1m.9．(2024年邯鄲學業(yè)考試)如圖所示的皮帶傳動裝置，主動輪1的半徑與從動輪2的半徑之比R1∶R2＝2∶1，A、B分別是兩輪邊緣上的點，假定皮帶不打滑，則下列說法正確的是()A．A、B兩點的線速度之比為vA∶vB＝1∶2B．A、B兩點的線速度之比為vA∶vB＝1∶1C．A、B兩點的加速度之比為aA∶aB＝1∶1D．A、B兩點的加速度之比為aA∶aB＝2∶1【答案】B【解析】A、B為同緣傳動，故A、B線速度大小相等，A錯誤，B正確；依據(jù)a＝eq\f(v2,r)可知，A、B兩點的加速度之比為1∶2，C、D錯誤．10．如圖所示為“感受向心力”的試驗，細繩的一端拴著一個小球，手握細繩的另一端使小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動，通過細繩的拉力來感受向心力．下列說法正確的是()A．只增大小球運動的角速度，細繩的拉力不變B．只增大小球運動的角速度，細繩的拉力減小C．只更換一個質量較大的小球，細繩的拉力不變D．只更換一個質量較大的小球，細繩的拉力增大【答案】D【解析】依據(jù)F＝mω2r，則只增大小球運動的角速度，細繩的拉力變大，只更換一個質量較大的小球，細繩的拉力增大．11．如圖，風力發(fā)電機的一個葉片上有a、b兩點，葉片在風力的作用下轉動．關于a、b兩點在某一時刻的線速度和角速度，下列說法正確的是()A．a、b兩點的線速度大小相等 B．a點的線速度大于b點的線速度C．a點的角速度大于b點的角速度 D．a點的角速度小于b點的角速度【答案】B【解析】由于a、b兩點是同軸轉動，故a點的角速度等于b點的角速度，依據(jù)線速度和角速度的關系v＝ωr，可知，a點的線速度大于b點的線速度，A、C、D錯誤，B正確．12．如圖為“天津之眼”摩天輪，游客A某時刻位于勻速轉動的摩天輪的最頂端，則從今時刻起游客A的向心加速度()A．大小不變 B．漸漸減小C．漸漸增大 D．先減小再增大【答案】A【解析】做圓周運動的向心加速度表達式為an＝eq\f(v2,r)，而游客做勻速圓周運動，則線速度大小不變，故向心加速度大小不變．13．由上海飛往美國洛杉磯(由西向東)的飛機和洛杉磯返航飛往上海(由東向西)的飛機，若來回飛行時間相同，且飛經太平洋上空等高勻速飛行，飛行中兩種狀況相比較，飛機上的乘客對座椅的壓力()A．相等 B．前者肯定稍大于后者C．前者肯定稍小于后者 D．均可能為零【答案】C【解析】飛機速度是相對地球的，地球從西向東轉動，所以上海飛往美國洛杉磯的飛機的速度v1大于返航飛往上海的飛機的速度v2.對人受力分析，G－F＝meq\f(v2,r)，G不變，v大的F就小，所以由上海飛往美國洛杉磯的飛機上的乘客對座椅的壓力較?。蔆正確，A、B、D錯誤．14．關于下列四幅圖說法正確的是()A．如圖甲，汽車通過拱橋的最高點時處于超重狀態(tài)B．如圖乙，直筒洗衣機脫水時，被甩出去的水滴受到離心力作用C．如圖丙，火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，外軌對輪緣會有擠壓作用D．如圖丁，小球在水平面內做勻速圓周運動的過程中，所受的合外力不變【答案】C【解析】汽車過拱橋最高點時，加速度的方向向下，處于失重狀態(tài)，A錯誤；直筒洗衣機脫水時，被甩出去的水是因為所受的合外力不足以供應水做圓周運動所需的向心力，所以被甩出去了，B錯誤；火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，重力和支持力的合力不夠供應向心力，外軌受到擠壓，C正確；小球做勻速圓周運動，合外力供應向心力，方向始終指向圓心，時刻在變更，所以合外力是變更的，D錯誤．15．如圖所示，天車下吊著兩個質量都是m的工件A和B，整體一起向左勻速運動．系A的吊繩較短，系B的吊繩較長，若天車運動到P處突然停止，重力加速大小為g，則兩吊繩所受瞬間拉力FA、FB的大小是()A．FA>FB>mg B．FA<FB<mgC．FA＝FB＝mg D．FA＝FB>mg【答案】A【解析】當天車突然停止時，A、B工件均繞懸點做圓周運動．由F－mg＝meq\f(v2,r)，得拉力F＝mg＋meq\f(v2,r)，因為m相等，A的繩長小于B的繩長，即rA<rB，則A受的拉力大于B受的拉力，即FA>FB>mg，故A正確．16．如圖所示，一輛可視為質點的小汽車沿著兩個相同的圓弧組成的豎直軌道以恒定的速率從A點經B、C、D點運動到E點，其中A、C、E在同一水平面上，B、D兩點分別為軌道的最低點和最高點，下列說法正確的是()A．小汽車的合外力始終為零B．小汽車在從A到C的過程中加速度大小不變C．小汽車從A到C的平均速度大于從C到E的平均速度D．B、D兩點軌道對小車的支持力相等【答案】B【解析】小汽車做勻速圓周運動，所受合力供應向心力用于變更速度的方向，A錯誤；小汽車做勻速圓周運動，合力供應向心加速度，其大小不變，方向沿徑向變更，B正確；小汽車從A到C和從C到E的位移相同，做勻速圓周運動的時間相同，依據(jù)eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)，可知兩過程的平均速度相同，C錯誤；小汽車在B點加速度向上，處于超重，可知支持力大于其重力；小汽車在D點的加速度向下，處于失重，可知支持力小于重力，則B、D兩點軌道對小車的支持力不相等，D錯誤．17．變速自行車靠變換齒輪組合來變更行駛速度．如圖所示是某一變速自行車齒輪轉動結構示意圖，圖中A輪有48齒，B輪有42齒，C輪有18齒，D輪有12齒，則()A．當B輪與D輪組合時，兩輪的角速度之比ωB∶ωD＝21∶6B．當B輪與D輪組合時，兩輪邊緣的線速度大小之比vB∶vD＝6∶21C．當A輪與D輪組合時，兩輪的轉速之比nA∶nD＝4∶1D．該自行車可變換四種不同擋位【答案】D【解析】輪子的齒數(shù)之比等于半徑之比，當B輪與D輪組合時，兩輪邊緣的線速度相等，依據(jù)v＝ωr，可得兩輪的角速度之比ωB∶ωD＝6∶21，A、B錯誤；當A輪與D輪組合時，兩輪邊緣的線速度相等，依據(jù)v＝2πnr，可得兩輪的轉速之比nA∶nD＝1∶4，C錯誤；該自行車可變換四種不同擋位，即BD組合，BC組合，AC組合，AD組合，D正確．18．如圖為學員駕駛汽車在水平面上繞O點做勻速圓周運動的俯視示意圖．已知質量為60kg的學員在A點位置，質量為70kg的教練員在B點位置，A點的轉彎半徑為5.0m，B點的轉彎半徑為4.0m，學員和教練員(均可視為質點)()A．運動周期之比為5∶4 B．運動線速度大小之比為1∶1C．向心加速度大小之比為4∶5 D．受到的合力大小之比為15∶14【答案】D【解析】汽車上A、B兩點隨汽車做勻速圓周運動的角速度和周期均相等，由v＝ωr可知，學員和教練員做圓周運動的線速度大小之比為5∶4，故A、B錯誤．依據(jù)a＝rω2，學員和教練員做圓周運動的半徑之比為5∶4，則學員和教練員做圓周運動的向心加速度大小之比為5∶4，故C錯誤．依據(jù)F＝ma，學員和教練員做圓周運動的向心加速度大小之比為5∶4，質量之比為6∶7，則學員和教練員受到的合力大小之比為15∶14，故D正確．19．(2024年河北學業(yè)考試)某按摩磁石呼啦圈如圖所示，在圈外有一個用細桿相連的重力錘，因為該呼啦圈的直徑可依據(jù)人的胖瘦調整，若有一個偏胖的人和一個偏瘦的人用同樣一個呼啦圈熬煉，使重力錘以相同的角速度ω轉動，設重力錘轉動時細桿與豎直方向的夾角分別為α和β，則下列說法正確的是()A．α＝β B．α>βC．α<β D．條件不足，無法推斷【答案】B【解析】對重力錘進行受力分析，如圖所示，設重力錘的質量為m，轉動時細桿與豎直方向的夾角為θ，則有mgtanθ＝mrω2，設圖中重力錘所在水平面與等效懸點間的高度差為h，則tanθ＝eq\f(r,h)，解得ω＝eq\r(\f(g,h))，因偏胖的人和偏瘦的人轉動時角速度相同，所以h相同，但偏胖的人的腰比偏瘦的人的腰粗，即r胖>r瘦，所以α>β，B正確，A、C、D錯誤．20．如圖所示，一個內壁光滑的彎管處于豎直平面內，其中管道半徑為R.現(xiàn)有一個半徑略小于彎管橫截面半徑的光滑小球在彎管里運動，小球通過最高點時的速率為v0，重力加速度為g，則下列說法中錯誤的是()A．若v0＝eq\r(gR)，則小球對管內壁無壓力B．若v0>eq\r(gR)，則小球對管內上壁有壓力C．若0<v0<eq\r(gR)，則小球對管內下壁有壓力D．不論v0多大，小球對管內下壁都有壓力【答案】D【解析】在最高點，只有重力供應向心力時，由mg＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，解得v0＝eq\r(gR)，此時小球對管內壁無壓力，A正確；若v0>eq\r(gR)，則有mg＋FN＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，表明小球對管內上壁有壓力，B正確；若0＜v0＜eq\r(gR)，則有mg－FN＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，表明小球對管內下壁有壓力，C正確，D錯誤．二、非選擇題：本題共3小題，共40分．21．(10分)圖甲是“DIS向心力試驗器”，探討向心力與哪些因素有關．當質量為m的物體隨旋轉臂一起做半徑為r的圓周運動時，同時獲得一組向心力F和角速度ω的數(shù)據(jù)后，連成平滑的曲線如圖丙，經過驗證為一條拋物線，變更試驗條件重復三次試驗(三次試驗的數(shù)據(jù)見表乙)，得到的拋物線分別如圖丙中的①、②、③所示．甲試驗次序123半徑r/m0.10.10.1質量m/kg0.0220.0440.066乙(1)試驗中，若擋光片的擋光寬度為Δs，某次擋光片經過傳感器時的遮光時間為Δt，則計算機計算角速度ω的計算式為ω＝.(2)分析比較表格和圖像可得到的結論為()A．勻速圓周運動物體所受向心力與質量成正比B．勻速圓周運動物體所受向心力與角速度的平方成正比C．半徑相同，肯定質量的物體做圓周運動，物體所受向心力與角速度的平方成正比D．在質量相同的狀況下，圓周運動物體所受向心力與半徑成正比【答案】(1)eq\f(Δs,rΔt)(2)C【解析】(1)物體轉動的線速度v＝eq\f(Δs,Δt).依據(jù)ω＝eq\f(v,r)，解得ω＝eq\f(Δs,rΔt).(2)題圖中拋物線說明向心力F和ω2成正比，再結合表格數(shù)據(jù)可知：在半徑相同的狀況下，肯定質量