2023年高中物理新教材同步必修第二冊 第6章 章末檢測試卷(二)

章末檢測試卷(二)

(滿分:100分)

一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)

1.(2022.浙江安吉縣高級中學高一開學考試)對于下列圖像的說法正確的是()

小髓AS

大齒輪

(a)(b)

(c)(d)

A.圖(a)中，大齒輪和小齒輪上各點轉動時線速度相同

B.圖(b)中，醫(yī)務人員用離心機分離血清，血漿和紅細胞均受到離心力的作用

C.圖(c)中，汽車在水平路面轉彎時，汽車受到重力、向心力、彈力三個力作用

D.圖(d)中，砂輪不能轉速過高，以防止砂輪破裂而釀成事故

答案D

解析圖(a)中，大齒輪和小齒輪上各點轉動時線速度大小相同，但是方向不一定相同，選項

A錯誤；圖(b)中，醫(yī)務人員用離心機分離血清，混合液不同部分做離心運動是由于外力不足

以提供向心力造成的，不是受到離心力的作用，故B錯誤：圖(c)中，汽車在水平路面轉彎時，

汽車受到重力、摩擦力、彈力三個力作用，其中的摩擦力提供汽車轉彎的向心力，選項C錯

誤；圖(d)中，砂輪上的各點之間的引力提供向心力，F(xiàn)=mr4ivn1,砂輪轉速越高，“越大，

需要的引力越大，則砂輪轉速過高，會破裂而釀成事故，故D正確.

2.(2021?貴州黔西高一期末)如圖所示，一小車在圓形軌道上做勻速圓周運動.下列說法正確

的是()

0

VV

A.小車的速度大小保持不變

B.小車的加速度保持不變

C.小車的合力為零

D.小車處于平衡狀態(tài)

答案A

解析做勻速圓周運動的小車速度大小不變，方向不斷發(fā)生改變，故A正確；做勻速圓周運

動的小車加速度的大小不變，方向時刻改變，所以所受合力大小不變，方向不斷發(fā)生改變，

小車受力不平衡，故B、C、D錯誤.

3.（2020.全國卷I）如圖，一同學表演蕩秋千.己知秋千的兩根繩長均為10m,該同學和秋

千的總質量約為50kg.繩的質量忽略不計.當該同學蕩到秋千支架的正下方時，速度大小為

8m/s,此時每根繩子平均承受的拉力約為（）

A.200NB.400N

C.600ND.800N

答案B

解析取該同學與踏板為研究對象，設每根繩子中的平均拉力為死到達最低點時，受力如

圖所示.

由牛頓第二定律知：2Fmg=~^~

代入數(shù)據得尸=405N,

選項B正確.

4.如圖所示，長為L的細繩一端固定在。點，另一端拴住一個小球.在O點的正下方與。點

21

相距年的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子A.把球拉起使細繩在水平方向伸直，由靜止開始

釋放，在細繩碰到釘子后的瞬間（細繩沒有斷），下列說法中正確的是（）

小球的向心加速度突然增大到原來的3倍

小球的線速度突然增大到原來的3倍

小球的角速度突然增大到原來的1.5倍

D.小球的向心力突然增大到原來的1.5倍

答案A

解析細繩碰到釘子的瞬間，線速度不變，B錯誤：圓周運動的半徑由L變?yōu)槭钟伞?7知,

。增大到原來的3倍，A正確；根據。知角速度①增大到原來的3倍，C錯誤；細繩碰

到釘子前瞬間小球的向心力/向1=/9，碰后瞬間向心力尸向2=〃5=3/向］,D錯誤.

3

5.如圖所示的皮帶傳動裝置中，皮帶與輪之間不打滑?，兩輪半徑分別為R和八且R=3r,A、

8分別為兩輪邊緣上的點，則皮帶運動過程中，關于A、8兩點，下列說法正確的是（）

A.向心加速度大小之比〃A:。8=1:3

B.角速度大小之比0：608=3：1

C.線速度大小之比:加=1:3

D.在相同的時間內通過的路程之比為必：58=3：1

答案A

解析由于兩輪為皮帶傳動，A、3線速度大小相等，由小=7可知，〃n與/?成反比，所以向

V

心加速度大小之比aA-OB=1：3,故A正確，C錯誤；由可知，＜0與廠成反比，所以

角速度大小之比（0A：0B=1：3,故B錯誤；由于A、8的線速度大小相等，在相同的時間內

通過的路程相等，所以“：珈=1：1,故D錯誤.

6.輕質細桿0A長為0.5m,A端有一質量為2kg的小球，小球以O點為圓心，在豎直平面內

做圓周運動，如圖所示，小球通過最高點時的速度為2m/s,g取10m/s2,則此時輕桿OA將

（）

A

r\n/

''、一」

A.受到4N的拉力

B.受到4N的壓力

C.受到36N的拉力

D.受到36N的壓力

答案B

解析小球到達最高點時，受重力和桿的彈力，先假設為向下的彈力，由牛頓第二定律得尸

22

+mg=m—,解得F=〃r：—zng=2X而N—2X10N=-4N<0,故彈力的方向與假設的方向

相反，為向上的4N的支持力，根據牛頓第三定律，球對桿有向下的4N的壓力.故選B.

7.在空間站中，宇航員長期處于失重狀態(tài).為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，科學家設想建造一

種環(huán)形空間站，如圖所示.圓環(huán)繞中心勻速旋轉，宇航員站在旋轉艙內的側壁上，可以受到

與他站在地球表面時相同大小的支持力.已知地球表面的重力加速度為g,圓環(huán)的半徑為，,

宇航員可視為質點.下列說法正確的是（）

A.宇航員處于平衡狀態(tài)

B.宇航員的向心加速度大小應為g

C.旋轉艙繞其軸線轉動的角速度大小應為詼

D.旋轉艙繞其軸線轉動的線速度大小應為'器

答案B

解析旋轉艙中的宇航員做勻速圓周運動，圓環(huán)繞中心勻速旋轉使宇航員感受到與地球一樣

的“重力”是向心力所致，向心加速度大小應為g,合力指向圓心，處于非平衡狀態(tài)；根據g

=ca2r=y,解得cu=\器，v=y[gr,故B正確，A、C、D錯誤.

8.（2021?山東高二學業(yè)考試）圖甲為游樂場中一種叫“魔盤”的娛樂設施，游客坐在轉動的

“魔盤”上，當“魔盤”轉速增大到一定值時，游客就會滑向盤邊緣，其裝置可以簡化為圖

乙.若“魔盤”轉速緩慢增大，則游客在滑動之前（）

甲乙

A.游客受到“魔盤”的摩擦力緩慢增大

B.游客始終處于平衡狀態(tài)

C.游客受到“魔盤”的支持力緩慢增大

D.游客受到的合外力大小不變

答案A

解析對游客受力分析如圖

22

分別對水平和豎直方向列方程，水平方向Fb-FNx=m47tnr

豎直方向Ffy+FN，=〃?g

則隨著“魔盤”轉速緩慢增大，游客需要的向心力增大，但必須保證豎直方向受力平衡，因

為重力不變，則Ff、FN兩個力只能一個增大一個減小，結合水平方向，只能Ff增大，F(xiàn)N減

小.故A正確，C錯誤；滑動之前，游客在豎直方向受力平衡，水平方向的向心力即為合外

力，隨著轉速緩慢增大，需要的向心力增大，即合外力增大，故B、D錯誤.

二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分）

9.如圖所示是一個玩具陀螺.〃、人和c是陀螺表面上的三個點.d、e是放在陀螺上表面的兩

個相同的滑塊，陀螺上表面水平且粗糙.d滑塊離軸線比e離軸線稍遠.當陀螺繞垂直于地

面的軸線以角速度。旋轉時系統(tǒng)穩(wěn)定，則下列說法正確的是（）

A.a,b兩點的向心加速度相等且大于c

B.若。繼續(xù)變大e滑塊將比d滑塊先滑離陀螺表面

C.此時“滑塊和e滑塊向心力大小相等

D.穩(wěn)定運行中d滑塊所受的摩擦力是變力

答案AD

解析根據題意知“、b、c、4和e點是同軸轉動，角速度相等，因為“=廠。2,ri＞＞相所

以為=恁＞痣，故A正確；因為功＞小，所以4滑塊比e滑塊所需的向心力大，而靜摩擦力

提供向心力，所以。繼續(xù)變大，d滑塊先達到最大靜摩擦力，故d滑塊先滑離陀螺表面，故

B、C錯誤；穩(wěn)定時給"滑塊提供向心力的是其所受到的摩擦力，而d滑塊受到的摩擦力大

小不變，但是方向不斷變化，是變力，故D正確.

10.（2022?南京市大廠高級中學高一開學考試）有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕

駛摩托車沿圓臺形表演臺的側壁高速行駛，做勻速圓周運動.如圖所示，圖中虛線表示摩托

車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為兒下列說法中正確的是（）

A.〃越大，摩托車對側壁的壓力越大

B./?越大，摩托車做圓周運動的線速度越大

C.〃越大，摩托車做圓周運動的周期越大

D.6越大，摩托車做圓周運動的向心力越大

答案BC

解析摩托車做勻速圓周運動，合外力提供向心力，摩托車在豎直方向上受力平衡，F(xiàn)NCOS0

=mg,可知側壁對摩托車的支持力與高度//無關，根據牛頓第三定律可知摩托車對側壁的壓

2

力不變，故A錯誤；根據牛頓第二定律可知"?gtan夕=解得o=dgrtan0,高度〃越大，r

4九2

越大，摩托車運動的線速度越大，B正確；根據牛頓第二定律可知mgtang阡r,解得T

=27r高度〃越大，r越大，摩托車運動的周期越大，c正確；摩托車的向心力大小

為zngtan0,與/?無關，D錯誤.

11.（2022.浙江安吉縣高級中學高一開學考試）某人站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩的一

端，繩的另一端系有質量為團=0.55kg的小球，使球在豎直平面內以手為圓心做圓周運動.當

球某次運動到最低點時，繩恰好受到所能承受的最大拉力被拉斷，球以繩斷時的速度水平飛

出，通過水平距離x=1.2m后落地.已知握繩的手離地面高度為d=1.0m,手與球之間的繩

長為r=0.55m,重力加速度g=10m/s2,忽略空氣阻力.則（）

A.從繩斷到小球落地的時間為0.3s

B.小球落地時的速度大小為4m/s

C.繩子能承受的最大拉力為16N

D.繩子能承受的最大拉力為21.5N

答案AD

解析小球在豎直方向上做自由落體運動，有］一「=%巴得從繩斷到小球落地的時間為t

卡“3選項A正確;

小球拋出時的水平速度加=彳="|m/s=4m/s,則落地時的速度大小為v=yjvo1+g2t2=5m/s,

選項B錯誤：

小球運動到圓周運動最低點時Fr-mg=/7號，又由牛頓第三定律，可得繩子能承受的最大拉

2

力為FT'=FT=mg+nry=21.5N,選項C錯誤，D正確.

12.（2021?黑龍江實驗中學開學考試）如圖所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管

道里有一個直徑略小于管道內徑的小球，小球在管道內做圓周運動，從8點脫離后做平拋運

動，經過0.2s后又恰好垂直撞上傾角為45。的斜面.已知半圓形管道的半徑為R=0.5m,B

小球可看做質點且其質量為團=1kg,g取lOm/s?.則（）

A.小球在斜面上的碰撞點C與B點的水平距離是0.9m

B.小球在斜面上的碰撞點C與B點的水平距離是0.4m

C.小球經過管道的8點時，受到管道的作用力尸N8的大小是1N

D.小球經過管道的8點時，受到管道的作用力FNB的大小是2N

答案BD

解析根據平拋運動的規(guī)律和運動的合成可知tan45。=?,則小球在C點豎直方向的分速度

vy

和水平分速度相等，得Ux=vy=gt=2m/s,則B點與C點的水平距離為x=tM=2X0.2m=

0.4m,故A錯誤，B正確；B點的速度為2m/s,根據牛頓運動定律，在B點設軌道對球的

2

作用力方向向下，則由尺8+，〃8=生胃，代入解得FNB=-2N,負號表示軌道對球的作用力

方向向上，故C錯誤，D正確.

三、非選擇題（本題共6小題，共60分）

13.（6分）（2021?宿遷市高一期末）某同學利用如圖所示的向心力演示器”探究小球做勻速圓周

運動向心力尸的大小與小球質量機、轉速〃和運動半徑r之間的關系”.勻速轉動手柄1,

可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動，槽內的小球也隨之做勻速圓周運動.使

小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的彈力提供.球對擋板的反作用力，通

過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8.根據標尺8上露出的紅白相間等

分標記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值.實驗過程如下：

（1）把兩個質量相同的小球分別放在長槽和短槽上，使它們的運動半徑相同，調整塔輪上的皮

帶的位置，探究向心力的大小與的關系，將實驗數(shù)據記錄在表格中；

⑵保持兩個小球質量不變，調整塔輪上皮帶的位置，使與皮帶相連的左、右兩輪半徑，充

廠右（選填“>”“=”或“<”），保證兩輪轉速相同，增大長槽上小球的運動半徑，

探究向心力的大小與運動半徑的關系，將實驗數(shù)據記錄在表格中；

（3）使兩小球的運動半徑和轉速相同，改變兩個小球的質量，探究向心力的大小與質量的關系,

將實驗數(shù)據記錄在表格中:

球的質量m/g運動半徑A7cm向心力大小F/紅白格數(shù)

次數(shù)轉速之比產生

〃右

m左m右—左尸右FA：F右

111212201042

211224101024

321212101082

（4）根據表中數(shù)據，向心力F的大小與小球質量"?、轉速〃和運動半徑r之間的關系是.

A.F^mnrB.F0^mn2r

0c2

C.尸zM212rD.F^mni

答案（1）轉速（2分）（2）=（2分）（4汨（2分）

解析（1）根據題意知控制小球的質量和運動半徑相同，探究向心力的大小與轉速的關系；

（2）需保持兩個小球質量不變，調整塔輪上皮帶的位置，使與皮帶相連的左、右兩輪半徑/?左

=r*保證兩輪轉速相同，增大長槽上小球的運動半徑，探究向心力的大小與運動半徑的關系；

m左12r￡_20_2FA_4_2

⑷根據表中數(shù)據第1次：￡=]嬴=五=1

結論1:轉速相等，質量相等時，向心力的大小與運動半徑成正比，即；

,nA,rt10?m&121Ft21

a弟2次：￡=1^7o=1薪=N=E工=4=2

結論2：轉速相等，運動半徑相等時，向心力的大小與質量成正比，即產8根;

空加左12r左10〃左2尸在84（2%

弟3次：嬴=五=1屋=而=1J

結論3:質量相等，運動半徑相等，向心力的大小與轉速的平方成正比，即尸8層；

綜上所述：向心力Z7的大小與小球質量加、轉速〃和運動半徑〃之間的關系是尸0cm//?,故

選B.

14.（7分）（2021?安徽高一期中）某同學設計了一個探究向心力F的大小與角速度co和半徑r

之間關系的實驗.選一根圓珠筆桿，取一根2.5m長的尼龍細線，一端系一個小鋼球，另一

端穿過圓珠筆桿，吊上若干質量相同的鉤碼，如圖所示.調節(jié)尼龍細線，使小鋼球距圓珠筆

桿的頂口（筆尖部）的線長為0.5m.握住圓珠筆桿，并在該同學頭部的上方盡量使小鋼球穩(wěn)定

在一個水平面內做勻速圓周運動.

0

（1）為了讓小球做勻速圓周運動的向心力大小近似等于懸掛鉤碼的重力，應該保證圓珠筆桿的

頂口盡量光滑，且筆尖上方的尼龍細線盡可能水平，此時鉤碼的質量應該小球質量.

A.遠小于B.等于C.遠大于

（2）在滿足上述條件的情況下，該同學做了如下實驗：

①保持鉤碼個數(shù)不變，調節(jié)水平部分尼龍細線的長度為原來的4倍，此時鋼球做勻速圓周運

動的頻率應為原來的倍.

②保持水平部分尼龍細線的長度不變，改變鉤碼的個數(shù)，發(fā)現(xiàn)此時鋼球勻速轉動的頻率為原

來的2倍，此時鉤碼個數(shù)為原來的倍.

（3）在該實驗中我們主要用到了物理學中的.

A.理想實驗法B.等效替代法

C.控制變量法D.演繹法

答案（1）C（2分）（2）①0.5（2分）②4（2分）（3）C（1分）

解析（1）小球做勻速圓周運動的向心力大小近似等于懸掛鉤碼的重力，細線的拉力與小球的

重力的合力等于向心力，此時鉤碼的質量應遠大于小球的質量，尼龍細線容易處于水平，也

便于小球的角速度增大，A、B錯誤，C正確.

（2）①由題意可知/必，細線的長度變?yōu)樵瓉淼?倍，即小球做圓周運動的

半徑r變成原來的4倍，其他條件不變，㈤變成原來的0.5倍，由”=2正得頻率/變成原

來的0.5倍.

②由3=2妙可知，頻率變成原來的2倍，角速度變成原來的2倍，小球的質量和小球做

圓周運動的半徑都不變，由尸向=機02r可知，向心力變成原來的4倍，由平衡條件可得，鉤

碼的個數(shù)變成原來的4倍.

（3）實驗中主要用到了物理學中的控制變量法，A、B、D錯誤，C正確.

15.（10分）（2022.南京市大廠高級中學高一開學考試）如圖所示，有一可繞豎直中心軸轉動的

水平圓盤，上面放置勁度系數(shù)％=46N/m的彈簧，彈簧的一端固定于軸。上，另一端連接質

量機=1.0kg的小物塊A,物塊與圓盤間的動摩擦因數(shù)〃=0.20,開始時彈簧未發(fā)生形變，長

度/o=O.5Om,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2,求：

3述

(1)圓盤的角速度為多大時，物塊A開始滑動；

(2)當圓盤角速度緩慢地增加到4.0rad/s時，彈簧的伸長量是多少？(彈簧始終在彈性限度內且

物塊未脫離圓盤)

答案(1)2rad/s(2)0.2m

解析(1)設圓盤的角速度為coo時，物塊A將開始滑動，此時物塊的最大靜摩擦力提供向心

力，則有〃〃名二機的2/。，(3分)

解得3o="\J^=2rad/s(2分)

⑵設此時彈簧的伸長量為Ax,物塊受到的摩擦力和彈簧的彈力的合力提供向心力，則有卬密

+k^x=ma>2(lo+^x),(3分)

代入數(shù)據解得AJV=0.2m.(2分)

16.(11分)(2021?鹽城市高一期末)如圖所示，一長/=1m的輕桿一端固定在水平轉軸上，另

一端固定一質量機=1kg的小球.輕桿隨轉軸。在豎直平面內做順時針的勻速圓周運動、角

速度0=5rad/s,重力加速度g=10m/s?.則小球運動到

A

C

(1)最高點A時，求小球加速度〃的大小；

⑵水平位置B時，求桿對球的作用力外的大??；

⑶最低點C與最高點A時，求桿對小球的作用力丘、出的大小之差.

答案(1)25m/s2(2)5^29N(3)20N

解析(1)依題意，可得最高點A時，小球加速度a的大小為

a=la)2=1X52m/s2=25m/s2(2分)

⑵在水平位置B時，小球重力和桿對小球的作用力的合力提供小球做勻速圓周運動的向心

力，則可得

F/，=、(，”4)2+("?g)2=、252+1()2N=5亞N(2分)

(3)最高點A時，根據牛頓第二定律有

mg+FA=ma（2分）

代入數(shù)據解得FA=15N（1分）

最低點C時，根據牛頓第二定律有

Fc~mg=nui（2分）

解得Fc=35N（1分）

故桿對小球的作用力Fc、昂的大小之差為

△尸=&一尸A=2