2018-2019學(xué)年高中物理滬科版必修二教師用書：章末檢測試卷（二）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測試卷(二）(時間：90分鐘滿分:100分)一、選擇題（本題共12小題，每小題4分,共48分)1．關(guān)于平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動,下列說法正確的是()A．平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動B．勻速圓周運(yùn)動是速度不變的運(yùn)動C．圓周運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動D．做平拋運(yùn)動的物體落地時的速度一定是豎直向下的答案A解析平拋運(yùn)動的加速度恒定，所以平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動，A正確；平拋運(yùn)動的水平方向是勻速直線運(yùn)動，所以落地時速度一定有水平分量，不可能豎直向下，D錯誤；勻速圓周運(yùn)動的速度方向時刻變化，B錯誤；勻速圓周運(yùn)動的加速度始終指向圓心，也就是方向時刻變化，所以不是勻變速運(yùn)動，C錯誤．2．如圖1所示，當(dāng)汽車通過拱形橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f（3,4),如果要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時,不受摩擦力作用，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為(g＝10m/s2）（)圖1A．15m/s B．20m/sC．25m/s D．30m/s答案B解析速度為10m/s時,車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3，4），對汽車受力分析：受重力與支持力（由牛頓第三定律知支持力大小為車重的eq\f（3,4)),運(yùn)動分析:做圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律可得：mg－N＝meq\f（v2，R）,得R＝40m，當(dāng)汽車不受摩擦力時，mg＝meq\f(v\o\al(2,0)，R），可得：v0＝20m/s，B正確．3．如圖2所示,質(zhì)量為m的石塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中，如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變，那么()圖2A．因?yàn)樗俾什蛔儯允瘔K的加速度為零B．石塊下滑過程中受到的合外力越來越大C．石塊下滑過程中的摩擦力大小不變D．石塊下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心答案D解析石塊做勻速圓周運(yùn)動，合外力提供向心力，大小不變,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度大小不變，方向始終指向球心，而石塊受到重力、支持力、摩擦力作用，其中重力不變，所受支持力在變化，則摩擦力變化,故A、B、C錯誤，D正確．4．質(zhì)量分別為M和m的兩個小球，分別用長2l和l的輕繩拴在同一轉(zhuǎn)軸上,當(dāng)轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，拴質(zhì)量為M和m的小球的懸線與豎直方向夾角分別為α和β,如圖3所示，則（)圖3A．cosα＝eq\f（cosβ，2） B．cosα＝2cosβC．tanα＝eq\f(tanβ,2） D．tanα＝tanβ答案A解析對于球M，受重力和繩子拉力作用，這兩個力的合力提供向心力,如圖所示．設(shè)它們轉(zhuǎn)動的角速度是ω,由Mgtanα＝M·2lsinα·ω2，可得:cosα＝eq\f(g,2lω2）.同理可得cosβ＝eq\f（g,lω2）,則cosα＝eq\f(cosβ，2)，所以選項(xiàng)A正確．【考點(diǎn)】圓錐擺類模型【題點(diǎn)】類圓錐擺的動力學(xué)問題分析5．如圖4所示，用長為l的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是（)圖4A．小球在圓周最高點(diǎn)時所受的向心力一定為重力B．小球在最高點(diǎn)時繩子的拉力不可能為零C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則其在最高點(diǎn)的速率為0D．小球過最低點(diǎn)時繩子的拉力一定大于小球重力答案D解析小球在圓周最高點(diǎn)時，向心力可能等于重力也可能等于重力與繩子的拉力之和，取決于小球的瞬時速度的大小,A錯誤;小球在圓周最高點(diǎn)時，如果向心力完全由重力充當(dāng)，則可以使繩子的拉力為零,B錯誤；小球剛好能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則在最高點(diǎn)，重力提供向心力，v＝eq\r（gl），C錯誤；小球在圓周最低點(diǎn)時,具有豎直向上的向心加速度，處于超重狀態(tài),拉力一定大于重力，故D正確．6．如圖5所示,兩個相同材料制成的靠摩擦傳動的輪A和輪B水平放置（兩輪不打滑)，兩輪半徑rA＝2rB,當(dāng)主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時,在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止，若將小木塊放在B輪上，欲使木塊相對B輪能靜止，則木塊距B輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為（）圖5A.eq\f(rB，4） B。eq\f（rB,3）C.eq\f（rB,2) D．rB答案C解析當(dāng)主動輪勻速轉(zhuǎn)動時，A、B兩輪邊緣上的線速度大小相等，由ω＝eq\f(v,R)得eq\f（ωA，ωB)＝eq\f（\f(v,rA），\f（v,rB)）＝eq\f(rB,rA）＝eq\f（1,2）.因A、B材料相同,故木塊與A、B間的動摩擦因數(shù)相同，由于小木塊恰能在A邊緣上相對靜止，則由靜摩擦力提供的向心力達(dá)到最大值fm，得fm＝mωA2rA①設(shè)木塊放在B輪上恰能相對靜止時距B輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為r，則向心力由最大靜摩擦力提供,故fm＝mωB2r②由①②式得r＝（eq\f（ωA，ωB）)2rA＝(eq\f（1，2)）2rA＝eq\f（rA,4)＝eq\f（rB，2),C正確．【考點(diǎn)】水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動分析【題點(diǎn)】水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動分析7．如圖6所示,半徑為L的圓管軌道（圓管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于軌道半徑）豎直放置，管內(nèi)壁光滑,管內(nèi)有一個小球(小球直徑略小于管內(nèi)徑）可沿管轉(zhuǎn)動，設(shè)小球經(jīng)過最高點(diǎn)P時的速度為v,則（)圖6A．v的最小值為eq\r(gL）B．v若增大，軌道對球的彈力也增大C．當(dāng)v由eq\r（gL)逐漸減小時,軌道對球的彈力也減小D．當(dāng)v由eq\r(gL)逐漸增大時，軌道對球的彈力也增大答案D解析由于小球在圓管中運(yùn)動，最高點(diǎn)速度可為零,A錯誤；因?yàn)閳A管既可提供向上的支持力也可提供向下的壓力，當(dāng)v＝eq\r（gL)時,圓管受力為零，故v由eq\r（gL）逐漸減小時，軌道對球的彈力增大，B、C錯誤；v由eq\r(gL）逐漸增大時,軌道對球的彈力也增大，D正確．8．(多選)如圖7所示，在水平圓盤上沿半徑方向放置用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的A、B兩個物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))．A和B距軸心O的距離分別為rA＝R，rB＝2R，且A、B與轉(zhuǎn)盤之間的最大靜摩擦力都是fm，兩物塊A和B隨著圓盤轉(zhuǎn)動時，始終與圓盤保持相對靜止．則在圓盤轉(zhuǎn)動的角速度從0緩慢增大的過程中，下列說法正確的是（）圖7A．B所受合外力一直等于A所受合外力B．A受到的摩擦力一直指向圓心C．B受到的摩擦力一直指向圓心D．A、B兩物塊與圓盤保持相對靜止的最大角速度為eq\r(\f(2fm，mR)）答案CD解析A、B都做勻速圓周運(yùn)動，合外力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得F合＝mω2R，角速度ω相等，B的半徑較大,所受合外力較大，A錯誤．最初圓盤轉(zhuǎn)動角速度較小，A、B隨圓盤做圓周運(yùn)動所需向心力較小,可由A、B與盤面間靜摩擦力提供，靜摩擦力指向圓心．由于B所需向心力較大，當(dāng)B與盤面間靜摩擦力達(dá)到最大值時(此時A與盤面間靜摩擦力還沒有達(dá)到最大)，若繼續(xù)增大角速度，則B將有做離心運(yùn)動的趨勢,而拉緊細(xì)線，使細(xì)線上出現(xiàn)張力，角速度越大,細(xì)線上張力越大，使得A與盤面間靜摩擦力先減小后反向增大，所以A受到的摩擦力先指向圓心，后背離圓心,而B受到的摩擦力一直指向圓心，B錯誤，C正確．當(dāng)A與盤面間靜摩擦力恰好達(dá)到最大時，A、B將開始滑動，則根據(jù)牛頓第二定律得，對A有T－fm＝mRωm2，對B有T＋fm＝m·2Rωm2。解得最大角速度ωm＝eq\r(\f（2fm，mR）)，D正確．【考點(diǎn)】水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動的動力學(xué)分析【題點(diǎn)】水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動的動力學(xué)分析9．（多選）在云南省某些地方到現(xiàn)在還要依靠滑鐵索過江，若把這滑鐵索過江簡化成如圖8所示的模型，鐵索的兩個固定點(diǎn)A、B在同一水平面內(nèi)，AB間的距離為L＝80m．鐵索的最低點(diǎn)離AB間的垂直距離為H＝8m，若把鐵索看做是圓弧，已知一質(zhì)量m＝52kg的人借助滑輪（滑輪質(zhì)量不計(jì))滑到最低點(diǎn)的速度為10m/s.（取g＝10m/s2，人的質(zhì)量對鐵索形狀無影響)那么()圖8A．人在整個鐵索上的運(yùn)動可看成是勻速圓周運(yùn)動B．可求得鐵索的圓弧半徑為104mC．人在滑到最低點(diǎn)時對鐵索的壓力約為570ND．在滑到最低點(diǎn)時人處于失重狀態(tài)答案BC解析從最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)的過程中速度在增大，所以不可能是勻速圓周運(yùn)動，故A錯誤；≈570N，由牛頓第三定律知人對鐵索的壓力約為570N，故C正確；在最低點(diǎn)，人對鐵索的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)，故D錯誤．10．（多選)如圖9所示，一根細(xì)線下端拴一個金屬小球P，細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶光滑小孔的水平桌面上．小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動（圓錐擺）．現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(圖上未畫出)，兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止．則后一種情況與原來相比較，下列判斷中正確的是（）圖9A．Q受到的桌面的靜摩擦力變大B．Q受到的桌面的支持力不變C．小球P運(yùn)動的角速度變小D．小球P運(yùn)動的周期變大答案AB解析金屬塊Q保持在桌面上靜止，對金屬塊和小球的整體，豎直方向上沒有加速度，根據(jù)平衡條件知，Q受到的桌面的支持力等于兩個物體的總重力，保持不變，故B正確．設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，細(xì)線的拉力大小為T，細(xì)線的長度為L。P球做勻速圓周運(yùn)動時，由重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，如圖，則有T＝eq\f(mg,cosθ），mgtanθ＝mω2Lsinθ，得角速度ω＝eq\r（\f（g，Lcosθ））,周期T時＝eq\f(2π,ω)＝2πeq\r（\f（Lcosθ，g))，現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動時,θ增大，cosθ減小，則細(xì)線拉力增大，角速度增大,周期減?。畬，由平衡條件知，f＝Tsinθ＝mgtanθ,知Q受到的桌面的靜摩擦力變大,故A正確,C、D錯誤．11．（多選)m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，A為終端皮帶輪，如圖10所示，已知皮帶輪半徑為r,傳送帶與皮帶輪間不會打滑，當(dāng)m可被水平拋出時()圖10A．皮帶的最小速度為eq\r（gr)B．皮帶的最小速度為eq\r（\f（g,r)）C．A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1，2π)eq\r（\f(g,r）)D．A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1,2π）eq\r(gr）答案AC解析物體恰好被水平拋出時，在皮帶輪最高點(diǎn)滿足mg＝eq\f(mv2，r），即速度最小為eq\r(gr)，選項(xiàng)A正確；又因?yàn)関＝2πrn,可得n＝eq\f（1，2π)eq\r(\f(g，r)）,選項(xiàng)C正確．12．(多選）水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切,一小球以初速度v0沿直軌道向右運(yùn)動,如圖11所示，小球進(jìn)入圓形軌道后剛好能通過c點(diǎn)，然后落在直軌道上的d點(diǎn),則（不計(jì)空氣阻力)（)圖11A．小球到達(dá)c點(diǎn)的速度為eq\r（gR)B．小球在c點(diǎn)將向下做自由落體運(yùn)動C．小球在直軌道上的落點(diǎn)d與b點(diǎn)距離為2RD．小球從c點(diǎn)落到d點(diǎn)需要的時間為2eq\r（\f（R,g））答案ACD解析小球在c點(diǎn)時由牛頓第二定律得：mg＝eq\f(mv\o\al(2,c)，R)，vc＝eq\r(gR），A項(xiàng)正確；小球在c點(diǎn)具有水平速度，它將做平拋運(yùn)動，并非做自由落體運(yùn)動，B錯誤;小球由c點(diǎn)平拋，得：s＝vct,2R＝eq\f(1,2)gt2,解得t＝2eq\r(\f(R,g））,s＝2R，C、D項(xiàng)正確．二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共10分)13．（4分）航天器繞地球做勻速圓周運(yùn)動時處于完全失重狀態(tài)，物體對支持面幾乎沒有壓力，所以在這種環(huán)境中已經(jīng)無法用天平稱量物體的質(zhì)量．假設(shè)某同學(xué)在這種環(huán)境中設(shè)計(jì)了如圖12所示的裝置（圖中O為光滑小孔）來間接測量物體的質(zhì)量:給待測物體一個初速度，使它在桌面上做勻速圓周運(yùn)動．假設(shè)航天器中具有基本測量工具．圖12(1）實(shí)驗(yàn)時需要測量的物理量是__________________．(2）待測物體質(zhì)量的表達(dá)式為m＝________________。答案(1）彈簧測力計(jì)示數(shù)F、圓周運(yùn)動的半徑R、圓周運(yùn)動的周期T（2）eq\f(FT2，4π2R）解析需測量物體做圓周運(yùn)動的周期T、半徑R以及彈簧測力計(jì)的示數(shù)F,則有F＝meq\f(4π2，T2）R，所以待測物體質(zhì)量的表達(dá)式為m＝eq\f(FT2，4π2R）。14．(6分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時的速度的實(shí)驗(yàn)．所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器（圓弧部分的半徑為R＝0。20m)．圖13完成下列填空：(1）將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖13（a）所示,托盤秤的示數(shù)為1。00kg；(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時，托盤秤的示數(shù)如圖(b）所示，該示數(shù)為___kg；（3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)，此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示:序號12345m（kg)1.801。751.851.751.90（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為______N;小車通過最低點(diǎn)時的速度大小為______m/s。（重力加速度大小取9。80m/s2，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案(2）1.40(4)7.91。4解析（2）由題圖(b)可知托盤稱量程為10kg，指針?biāo)傅氖緮?shù)為1。40kg。（4)由多次測出的m值，利用平均值可求m＝1.81kg。而模擬器的重力為G＝m0g＝9.8N，所以小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為N＝mg－m0g≈7.9N；根據(jù)徑向合力提供向心力，即7.9N－(1.40－1.00）×9。8N＝eq\f(0。4v2,R)，解得v≈1.4m/s.三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分,解答時應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15．（10分）如圖14所示是馬戲團(tuán)中上演的飛車節(jié)目,在豎直平面內(nèi)有半徑為R的圓軌道．表演者騎著摩托車在圓軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動．已知人和摩托車的總質(zhì)量為m，人以v1＝eq\r(2gR）的速度過軌道最高點(diǎn)B,并以v2＝eq\r（3)v1的速度過最低點(diǎn)A。求在A、B兩點(diǎn)摩托車對軌道的壓力大小相差多少？(不計(jì)空氣阻力)圖14答案6mg解析在B點(diǎn)，F(xiàn)B＋mg＝meq\f（v\o\al（12)，R），解得FB＝mg，根據(jù)牛頓第三定律,摩托車對軌道的壓力大小FB′＝FB＝mg在A點(diǎn)，F(xiàn)A－mg＝meq\f（v\o\al（22)，R）解得FA＝7mg，根據(jù)牛頓第三定律，摩托車對軌道的壓力大小FA′＝FA＝7mg所以在A、B兩點(diǎn)車對軌道的壓力大小相差FA′－FB′＝6mg?！究键c(diǎn)】向心力公式的簡單應(yīng)用【題點(diǎn)】豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的動力學(xué)問題16．（16分)如圖15所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放置兩個用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的小物體A、B，它們到轉(zhuǎn)軸的距離分別為rA＝20cm、rB＝30cm,A、B與盤間的最大靜摩擦力均為重力的k＝0.4倍，現(xiàn)極其緩慢地增加轉(zhuǎn)盤的角速度，試求：（g＝10m/s2，答案可用根號表示）圖15（1)當(dāng)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力時，圓盤的角速度ω0。(2)當(dāng)A開始滑動時，圓盤的角速度ω。(3)當(dāng)A即將滑動時，燒斷細(xì)線，A、B運(yùn)動狀態(tài)如何？答案(1）eq\f(2，3）eq\r（30)rad/s（2）4rad/s（3）見解析解析(1)當(dāng)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力時，B與圓盤之間的靜摩擦力達(dá)到最大值．對B：mω02rB＝kmg即ω0＝eq\r（\f（kg，rB)）＝eq\r（\f(0。4×10,0。3))rad/s＝eq\f（2，3）eq\r(30）rad/s(2）當(dāng)A開始滑動時，A、B所受靜摩擦力均達(dá)最大，設(shè)此時細(xì)線張力為T，對B:T＋kmg＝mω2rB對A：kmg－T＝mω2rA聯(lián)立解得:ω＝eq\r(\f（2kg，rA＋rB）)＝eq\r（\f(2×0.4×10，0.2＋0。3））rad/s＝4rad/s（3)燒斷細(xì)線時，線的拉力消失，B所受靜摩擦力不足以提供所需向心力,故將遠(yuǎn)離圓心；對A，拉力消失后，靜摩擦力變小，提供所需向心力，故繼續(xù)做圓周運(yùn)動．17．（16分)如圖16所示，軌道ABCD