2025版新教材高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)單元素養(yǎng)檢測(cè)新人教版必修第二冊(cè)

單元素養(yǎng)檢測(cè)(第六章)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1．關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的線速度、角速度、周期的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．線速度大的角速度肯定大B．線速度大的周期肯定小C．角速度大的運(yùn)動(dòng)半徑肯定小D．角速度大的周期肯定小2．關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．物體始終不受合外力作用時(shí)，可能做離心運(yùn)動(dòng)B．沿半徑方向合外力突然變大時(shí)，原來(lái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體將做離心運(yùn)動(dòng)C．只要向心力的大小發(fā)生改變，原來(lái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體就將做離心運(yùn)動(dòng)D．沿半徑方向合外力突然消逝或變小時(shí)，原來(lái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體將做離心運(yùn)動(dòng)3．蕩秋千是人們平常寵愛的一項(xiàng)休閑消遣活動(dòng)，如圖所示，某同學(xué)正在蕩秋千，A和B分別為運(yùn)動(dòng)過程中的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，若忽視空氣阻力，則下列說法正確的是()A．在B位置時(shí)，該同學(xué)受到的合力為零B．在A位置時(shí)，該同學(xué)對(duì)秋千板的壓力大于秋千板對(duì)該同學(xué)的支持力C．在由A到B的過程中，該同學(xué)受到的向心力漸漸增大D．在由A到B的過程中，該同學(xué)受到的向心力漸漸減小4.洗手后我們往往都有“甩水”的動(dòng)作，如圖所示是攝像機(jī)拍攝甩水視頻后制作的頻閃畫面，A、B、C是甩手動(dòng)作最終3幀照片指尖的位置．最終3幀照片中，指尖先以肘關(guān)節(jié)M為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到接近B的最終時(shí)刻，指尖以腕關(guān)節(jié)N為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．測(cè)得A、B之間的距離約為24cm，相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為0.04s，則指尖()A．在B點(diǎn)的速度約為3m/sB．在B點(diǎn)的角速度為10rad/sC．在AB段的向心加速度約為36m/s2D．在BC段的向心加速度約為200m/s25．如圖甲為單板滑雪U形場(chǎng)地，可簡(jiǎn)化為如圖乙所示固定在豎直面內(nèi)的半圓形軌道場(chǎng)地，因摩擦作用滑雪運(yùn)動(dòng)員從半圓形場(chǎng)地的坡頂下滑到坡底的過程中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．以下說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員下滑過程中合力的方向始終與運(yùn)動(dòng)軌跡相切B．運(yùn)動(dòng)員下滑過程中的合力是一個(gè)恒力C．運(yùn)動(dòng)員下滑過程中做的是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．運(yùn)動(dòng)員滑到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大于人的重力6．山東艦是我國(guó)首艘自主建立的國(guó)產(chǎn)航母．如圖為山東艦進(jìn)行“180°回轉(zhuǎn)測(cè)試”，以較為穩(wěn)定的航行姿態(tài)，最終在海面上畫了一個(gè)直徑約為1000米左右的浪圈．將山東艦的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，浪圈近似看作其運(yùn)動(dòng)軌跡，忽視山東艦的大小和形態(tài)，設(shè)其航速約為20節(jié)(1節(jié)＝1.852km/h).下列關(guān)于山東艦回轉(zhuǎn)測(cè)試的物理量中，依據(jù)上述信息，不能近似求得的是()A．運(yùn)動(dòng)周期TB．運(yùn)動(dòng)角速度ω的大小C．向心加速度an的大小D．向心力Fn的大小7．如圖所示，光滑固定的水平圓盤中心有一個(gè)光滑的小孔，用一細(xì)繩穿過小孔連接質(zhì)量分別為m1、m2的小球A和B，讓B球懸掛，A球在光滑的圓盤面上繞圓盤中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，則關(guān)于r和ω關(guān)系的圖像正確的是()二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)8．如圖所示是中國(guó)古代玩具飲水鳥的示意圖，它的奇妙之處是，在鳥的面前放上一杯水，鳥就會(huì)俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鳥將圍著O點(diǎn)不停搖擺，一會(huì)兒它又會(huì)俯下身去，再“喝”一口水．P、Q是飲水鳥上兩點(diǎn)，且rPO>rQO，則在搖擺過程中()A．P點(diǎn)的線速度小于Q點(diǎn)的線速度B．P、Q兩點(diǎn)的角速度大小相等C．相同時(shí)間內(nèi)P、Q兩點(diǎn)通過的弧長(zhǎng)相等D．P、Q兩點(diǎn)的線速度方向相反9．關(guān)于如圖所示的圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A.如圖甲，汽車通過拱橋的最高點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)B．如圖乙，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí)，外軌對(duì)外側(cè)車輪的輪緣會(huì)有擠壓作用C．如圖丙，鋼球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，鋼球距懸點(diǎn)的距離為l，則圓錐擺的周期T＝2πeq\r(\f(l,g))D．如圖丁，在水平馬路上行駛的汽車，車輪與路面之間的靜摩擦力供應(yīng)轉(zhuǎn)彎所需的向心力10．如圖所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上．不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A．A的線速度比B的線速度小B．A與B的向心力大小相等C．懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D．懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的纜繩所受的拉力小三、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(7分)探究向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系的試驗(yàn)裝置如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使變速塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．皮帶分別套在塔輪的圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以不同角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂的擋板供應(yīng)，同時(shí)小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y(cè)力套筒下降，從而露出測(cè)力套筒內(nèi)的標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個(gè)小球所受向心力的比值．已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為1∶2∶1.(1)在這個(gè)試驗(yàn)中，利用了________來(lái)探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系；A．志向試驗(yàn)法B．等效替代法C．限制變量法(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量________(填“相同”或“不同”)的小球，分別放在擋板C與________(填“擋板A”或“擋板B”)處，同時(shí)選擇半徑________(填“相同”或“不同”)的兩個(gè)塔輪；(3)當(dāng)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球做試驗(yàn)，調(diào)整長(zhǎng)槽中小球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑是短槽中小球的2倍，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)覺左、右標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為1∶2，則左、右兩邊塔輪的半徑之比為________．12．(9分)DIS向心力試驗(yàn)裝置如圖甲、乙所示，可以用來(lái)探究影響向心力大小的因素，試驗(yàn)中可以用力傳感器測(cè)出小物塊在水平光滑的橫桿上做圓周運(yùn)動(dòng)所須要的向心力大小，用光電門傳感器協(xié)助測(cè)量小物塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．(1)試驗(yàn)測(cè)得擋光條遮光時(shí)間t、擋光條的寬度d、擋光條做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，則小物塊的角速度的表達(dá)式為ω＝________(請(qǐng)用字母t、d、r表示).(2)為了提高試驗(yàn)精度，擋光條的寬度應(yīng)適當(dāng)________(填“小”或“大”)些．(3)圖丙中①②兩條曲線為相同半徑、不同質(zhì)量的小物塊向心力與角速度的關(guān)系圖線，由圖丙可知，曲線①對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量________(填“大于”或“小于”)曲線②對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量．13．(10分)如圖所示，質(zhì)量為20kg的小孩坐在秋千板上，小孩離拴繩子的橫梁間距離為2m，假如秋千板第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)，速度大小為3m/s.小孩可視為質(zhì)點(diǎn)，取g＝10m/s2，求：(1)秋千板第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)小孩的角速度大小；(2)第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)，秋千板對(duì)小孩的支持力大??；(3)若秋千板的質(zhì)量是2kg，每根繩的拉力大小的最大值是多少？14．(12分)一種餐桌的構(gòu)造如圖甲所示，已知圓形玻璃轉(zhuǎn)盤的半徑r＝0.6m，圓形桌面的半徑R＝1m，不計(jì)轉(zhuǎn)盤的厚度，桌面到地面的高度h＝1m．輕繩一端固定在轉(zhuǎn)盤邊緣，另一端連接著質(zhì)量m＝2kg的小物塊，小物塊被輕繩帶動(dòng)沿桌面邊緣一起旋轉(zhuǎn)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，二者角速度相同，俯視圖如圖乙所示．某時(shí)刻輕繩突然斷裂，小物塊沿桌面邊緣飛出后的落地點(diǎn)到桌面和轉(zhuǎn)盤共同圓心O的距離s＝eq\r(3)m，重力加速度g取10m/s2.求：(1)小物塊飛出桌面邊緣的速度大小v0；(2)小物塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.15．(16分)如圖所示為風(fēng)靡于小摯友之間的風(fēng)火輪賽車競(jìng)速軌道的部分示意圖．一質(zhì)量m＝0.5kg的賽車(視為質(zhì)點(diǎn))從A處動(dòng)身，以速率v1＝0.1m/s駛過半徑R1＝0.1m的凸形橋B的頂端，經(jīng)CD段直線加速后進(jìn)入半徑為R2＝0.2m的豎直圓軌道，并以某速度v2駛過圓軌道的最高點(diǎn)E，此時(shí)賽車對(duì)軌道的作用力恰好為零，g取10m/s2，試計(jì)算：(1)賽車在B點(diǎn)受到軌道支持力的大??；(2)賽車經(jīng)過E點(diǎn)時(shí)的速率v2；(3)若賽車以2v2的速率經(jīng)過E點(diǎn)，求軌道所受來(lái)自賽車的彈力大?。畣卧仞B(yǎng)檢測(cè)(第六章)1．答案：D解析：由v＝ωr知，r肯定時(shí)，v與ω成正比；v肯定時(shí)，ω與r成反比，故A、C錯(cuò)誤．由v＝eq\f(2πr,T)知，r肯定時(shí)，v越大，T越小，故B錯(cuò)誤．由ω＝eq\f(2π,T)可知，ω越大，T越小，故D正確．2．答案：D解析：若物體始終不受合外力的作用，物體將靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而不是做離心運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；沿半徑方向的合外力突然變大時(shí)，物體受到的合外力大于物體須要的向心力，物體就要做向心運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；當(dāng)合外力大于須要的向心力時(shí)，物體要做向心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力小于須要的向心力時(shí)，物體要做離心運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)向心力的大小發(fā)生改變時(shí)，物體既可能做離心運(yùn)動(dòng)，也可能做向心運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；沿半徑方向的合外力突然消逝或變小時(shí)，物體受到的合外力不足以供應(yīng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)須要的向心力，物體就要遠(yuǎn)離圓心，做離心運(yùn)動(dòng)，D正確．3．答案：D解析：在B位置時(shí)，該同學(xué)的速度為零，向心力為零，即合力沿繩子方向的分力為零，但合力沿圓弧在B點(diǎn)的切線方向的分力不為零，故A錯(cuò)誤；依據(jù)牛頓第三定律可知，在A位置時(shí)，該同學(xué)對(duì)秋千板的壓力大小等于秋千板對(duì)該同學(xué)的支持力的大小，B錯(cuò)誤；在由A到B過程中，該同學(xué)的速度漸漸減小，由Fn＝meq\f(v2,r)分析知，該同學(xué)受到的向心力漸漸減小，C錯(cuò)誤，D正確．4．答案：D解析：從幀A到幀B的時(shí)間間隔是t＝0.04s，A點(diǎn)到B點(diǎn)之間的實(shí)際距離為L(zhǎng)＝24cm，由題意知其弧長(zhǎng)與弦長(zhǎng)近似相等，依據(jù)線速度的定義有vB≈eq\f(L,t)＝eq\f(0.24m,0.04s)＝6m/s，人的腕關(guān)節(jié)到指尖的距離為NC長(zhǎng)約18cm，肘關(guān)節(jié)到指尖的距離MB長(zhǎng)約40cm，角速度ω＝eq\f(vB,rMB)≈15rad/s，故A、B錯(cuò)誤；在AB段，an＝eq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B)),rMB)≈90m/s2，故C錯(cuò)誤；在BC段的向心加速度約為a′n＝eq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B)),rNC)≈200m/s2，故D正確．5．答案：D解析：運(yùn)動(dòng)員下滑過程中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其合力的大小不變，合力方向總是指向圓心，所以合力是變力，故A、B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在下滑過程中速率不變，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)an＝eq\f(v2,r)可知，加速度大小不變，方向始終指向圓心，即方向時(shí)刻在變，加速度不恒定，運(yùn)動(dòng)員做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員滑到最低點(diǎn)時(shí)加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，則對(duì)軌道的壓力大于人的重力，故D正確．6．答案：D解析：由題意可知山東艦做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的直徑d≈1000m，及線速度v＝eq\f(20×1.852,3.6)m/s≈10m/s，依據(jù)T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(πd,v)，可得周期T≈314s，依據(jù)ω＝eq\f(v,r)＝eq\f(2v,d)，可得角速度大小ω≈0.02rad/s，依據(jù)an＝eq\f(v2,r)＝eq\f(2v2,d)，可得向心加速度大小an≈0.2m/s2，但是由于不知道山東艦的質(zhì)量，所以無(wú)法求山東艦所受向心力Fn的大小，故選D.7．答案：B解析：依據(jù)m2g＝m1rω2得r＝eq\f(m2g,m1)·eq\f(1,ω2)，可知r與eq\f(1,ω2)成正比，即r與ω2成反比，故A錯(cuò)誤，B正確；又有eq\f(1,r)＝eq\f(m1,m2g)ω2，則eq\f(1,r)與ω2成正比，故C、D錯(cuò)誤．8．答案：BD解析：鳥將圍著O點(diǎn)不停搖擺，P、Q是飲水鳥上兩點(diǎn)，屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，P點(diǎn)離O點(diǎn)更遠(yuǎn)，繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑大．依據(jù)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大小相等知，P、Q兩點(diǎn)的角速度大小相等，故B正確；P、Q兩點(diǎn)的角速度大小相等，P點(diǎn)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑大，依據(jù)v＝ωr知，P點(diǎn)的線速度較大，故A錯(cuò)誤；P、Q兩點(diǎn)的線速度大小不同，故相同時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)不相等，故C錯(cuò)誤；P、Q在O點(diǎn)兩端，兩點(diǎn)的線速度方向均與桿垂直．故兩點(diǎn)的線速度方向相反，選項(xiàng)D正確．9．答案：ABD解析：題圖甲中，汽車通過拱橋的最高點(diǎn)時(shí)，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；題圖乙中，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí)，支持力在水平方向分力不足以供應(yīng)向心力，外軌對(duì)外側(cè)車輪的輪緣會(huì)有擠壓作用，選項(xiàng)B正確；題圖丙中鋼球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓其次定律可知mgtanθ＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)lsinθ，解得圓錐擺的周期T＝2πeq\r(\f(lcosθ,g))，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁中，在水平馬路上行駛的汽車，車輪與路面之間的靜摩擦力供應(yīng)汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力，選項(xiàng)D正確．故選A、B、D.10．答案：AD解析：當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A與B的角速度相等，A的運(yùn)動(dòng)半徑比B的小，由v＝ωr得，A的線速度比B的線速度小，A正確；由Fn＝mω2r得，A的向心力比B的小，B錯(cuò)誤；設(shè)纜繩與豎直方向的夾角為θ，座椅受重力mg和拉力FT的作用，其合力供應(yīng)向心力，有mgtanθ＝mω2r，得tanθ＝eq\f(ω2r,g)，由于ωA＝ωB，rA<rB，故懸掛A的纜繩與豎直方向的夾角比B的小，C錯(cuò)誤；拉力FT＝eq\f(mg,cosθ)，由于θA<θB，故FTA<FTB，由牛頓第三定律知懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的纜繩所受的拉力小，D正確．11．答案：(1)C(2)相同擋板B相同(3)2∶1解析：(1)在這個(gè)試驗(yàn)中，利用限制變量法來(lái)探究向心力的大小與小球質(zhì)量、角速度、半徑之間的關(guān)系；(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量相同的小球(限制質(zhì)量不變)，分別放在擋板C與擋板B處(限制半徑不同)，選擇半徑相同的兩個(gè)塔輪(限制角速度不變)；(3)當(dāng)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球做試驗(yàn)，調(diào)整長(zhǎng)槽中小球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑是短槽中小球的2倍，即r左∶r右＝2∶1，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)覺左、右標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為1∶2，即Fn左∶Fn右＝1∶2，由向心力Fn＝mω2r，解得ω左∶ω右＝1∶2，由于左、右兩塔輪用皮帶傳動(dòng)，兩塔輪邊緣的線速度大小相等，由v＝ωR可知，則左、右兩邊塔輪的半徑之比為R左∶R右＝2∶1.12．答案：(1)eq\f(d,rt)(2)小(3)小于解析：(1)擋光條處的線速度v＝eq\f(d,t)，由v＝ωr得ω＝eq\f(v,r)＝eq\f(d,rt)；(2)擋光條寬度越窄，經(jīng)過光電門時(shí)擋光時(shí)間越短，則平均速度越接近瞬時(shí)速度；(3)若保持角速度和半徑都不變，由牛頓其次定律F＝ma＝mω2r，可以知道，質(zhì)量大的砝碼須要的向心力大，所以曲線①對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量小于曲線②對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量．13．答案：(1)1.5rad/s(2)290N(3)159.5N解析：(1)由圓周運(yùn)動(dòng)的線速度和角速度的關(guān)系得ω＝eq\f(v,R)＝eq\f(3m/s,2m)＝1.5rad/s；(2)對(duì)小孩受力分析知，在最低點(diǎn)時(shí)小孩受重力和秋千板的支持力的合力供應(yīng)向心力．可得F合＝FN－mg＝eq\f(mv2,R)，即FN＝mg＋meq\f(v2,R)＝20×10N＋20×eq\f(32,2)N＝290N；(3)將小孩和秋千板視為一個(gè)整體，在最低點(diǎn)時(shí)速度最大，由拉力和重力的合力供應(yīng)向心力，此時(shí)拉力最大，由牛頓其次定律可得F拉－(m板＋m)g＝(m板＋m)eq\f(v2,R)，即F拉＝(2＋20)×10N＋(2＋20)×eq\f(32,2)N＝319N，則每根繩子供應(yīng)的拉力F＝eq\f(F拉,2)＝eq\f(319,2)N＝159.5N．14．答案：(1)eq\r(5)m/s(2)e