2022-2022學年新教材高中物理第六章圓周運動章末過關(guān)檢測二含解析新人教版必修第二冊

章末過關(guān)檢測(二)(時間：60分鐘分值：100分)一、單項選擇題(此題共6小題，每題6分，共36分．在每題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1．(2022·山東鄒城月考)以下關(guān)于向心力和向心加速度的說法中正確的選項是()A．做勻速圓周運動的物體其向心力是恒定不變的B．向心力不改變做圓周運動物體的線速度的大小C．做圓周運動的物體所受各力的合力一定是向心力D．向心加速度時刻指向圓心，方向不變解析：選B.做勻速圓周運動的物體，其向心力方向始終指向圓心，方向一直在改變，故A錯誤；因為向心力始終指向圓心，與線速度垂直，所以向心力不改變做圓周運動物體的線速度的大小，故B正確；如果物體做變速圓周運動，那么物體所受各力的合力并不指向圓心，因為合力的一個分力提供向心力，另一個分力沿切線改變速度大小，故C錯誤；向心加速度時刻指向圓心，方向時刻改變，故D錯誤．2．如圖是2022年索契冬奧會1500米短道速滑比賽中，運發(fā)動在賽道上以不同線速度轉(zhuǎn)彎的情景．可以把運發(fā)動在轉(zhuǎn)彎時的運動看成是勻速圓周運動，并且運動的軌道半徑相同．運發(fā)動轉(zhuǎn)彎時，線速度越大，那么()A．角速度越大 B．角速度越小C．向心加速度不變 D．向心加速度越小答案：A3．(2022·江蘇丹陽模擬)一越野騎手(可視作質(zhì)點)以勻速率沿陡峭的山坡在豎直面內(nèi)騎行，其軌跡如下圖．從圖中可以看出，其在a、b、c、d四點處加速度最大的點是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：選C.由圖知c處曲率半徑最小，質(zhì)點的速率不變，由公式a＝eq\f(v2,r)，可知c點的加速度最大，應選C.4．(2022·四川遂寧期末)鷹在高空中盤旋時，垂直于翼面的升力和其重力的合力提供向心力，如下圖．當翼面與水平面成θ角并以速率v勻速水平盤旋時的半徑為()A．R＝eq\f(v2,gcosθ) B．R＝eq\f(v2,gtanθ)C．R＝eq\f(v2tanθ,g) D．R＝eq\f(v2,gsinθ)解析：選B.鷹在高空中盤旋時，對其受力分析，如圖：根據(jù)翼面的升力和其重力的合力提供向心力，得：mgtanθ＝meq\f(v2,R)，化簡得：R＝eq\f(v2,gtanθ)，故B正確．5.如下圖，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止．物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),2)(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，盤面與水平面的夾角為30°，g取10m/s2.那么ω的最大值是()A.eq\r(5)rad/s B.eq\r(3)rad/sC．1.0rad/s D．0.5rad/s解析：選C.當小物體轉(zhuǎn)動到最低點時為臨界點，由牛頓第二定律知，μmgcos30°－mgsin30°＝mω2r，解得ω＝1.0rad/s，應選項C正確．6．雜技演員表演“水流星〞，在長為1.6m的細繩的一端，系一個總質(zhì)量為m＝0.5kg的盛水容器，以繩的一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，假設“水流星〞通過最高點的速度為v＝4m/s，那么以下說法正確的選項是(g取10m/s2)()A．“水流星〞通過最高點時，有水沉著器中流出B．“水流星〞通過最高點時，繩的張力及容器底受到的壓力均為零C．“水流星〞通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D．“水流星〞通過最高點時，繩子的拉力大小為5N解析：選B.當繩的張力恰好為零時，對水和容器整體，根據(jù)牛頓第二定律：mg＝meq\f(v2,L)，解得：v＝eq\r(gL)＝eq\r(10×1.6)m/s＝4m/s.可知，“水流星〞通過最高點的速度最小速度為4m/s，繩的張力為零，此時整體的加速度為a＝g，所以水對桶底壓力為零，水不會沉著器中流出，故A、D錯誤，B正確．“水流星〞通過最高點時，僅受重力，重力恰好完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，故C錯誤．二、多項選擇題(此題共4小題，每題6分，共24分．在每題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分)7．(2022·北交大附中期末)如下圖，一輛可視為質(zhì)點的汽車以恒定的速率駛過豎直面內(nèi)的凸形橋．凸形橋面是圓弧形柱面，那么以下說法中正確的選項是()A．汽車在凸形橋上行駛的過程中，其所受合力始終為零B．汽車在凸形橋上行駛的過程中，其始終處于失重狀態(tài)C．汽車從橋底行駛到橋頂?shù)倪^程中，其角速度恒定D．汽車從橋底行駛到橋頂?shù)倪^程中，其加速度不變解析：選BC.汽車在凸形橋上行駛的過程中因為做勻速圓周運動，汽車的合力始終不為零；汽車的向心加速度有豎直向下的加速度分量，所以處于失重狀態(tài)，故A錯誤，B正確；汽車從橋底行駛到橋頂?shù)倪^程中，因速率恒定，做勻速圓周運動，故角速度不變，加速度大小不變，方向一直在改變，故C正確，D錯誤．8．(2022·廣東佛山期末)如圖四幅圖為生活中與向心力知識相關(guān)的情景，有關(guān)說法正確的選項是()A．圖甲為火車轉(zhuǎn)彎的軌道，內(nèi)低外高以防止脫軌B．圖乙為小車過拱橋的情景，此過程小車處于失重狀態(tài)C．圖丙為“旋轉(zhuǎn)秋千〞，人與座椅整體受到重力、繩子拉力和向心力D．圖丁為汽車在凹凸不平的地面上行駛，應快速通過此路面解析：選AB.火車軌道彎道處設計成外高內(nèi)低，讓火車的重力和支持力的合力提供圓周運動所需的向心力，防止脫軌，應選項A正確；汽車過拱形橋時，受到的重力和支持力的合力提供向心力，加速度向下，處于失重狀態(tài)，應選項B正確；向心力屬于效果力，不是性質(zhì)力，由其他力提供，應選項C不正確；汽車在凹凸不平的地面上行駛時，速度越大，對地面的壓力越大，根據(jù)牛頓第三定律可知，地面對輪胎的支持力越大，易爆胎，應選項D不正確．9．(2022·清華附中期末)小桶中盛滿水，用繩系著，然后讓其在豎直平面內(nèi)做圓周運動．要使小桶運動到軌跡最高點(桶口朝下)時，水不會從桶中流出，假設小桶運動的軌道半徑為R，那么小桶到最高點時()A．速度不小于eq\r(Rg)B．角速度不小于eq\r(\f(g,R))C．向心加速度不小于gD．繩對小桶的拉力不小于小桶的重力解析：選ABC.小桶運動到軌跡最高點時，水不會從桶中流出的臨界條件是重力提供向心力，根據(jù)mg＝meq\f(v2,R)可知，最小速度vmin＝eq\r(gR)；根據(jù)v＝ωR可知，最小角速度ωmin＝eq\r(\f(g,R))，故A、B正確；根據(jù)分析可知，F(xiàn)n≥mg，所以向心加速度不小于g，故C正確；繩對小桶的拉力最小可以為零，故D錯誤．10.如圖，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.假設圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，以下說法正確的選項是()A．b一定比a先開始滑動B．a(chǎn)、b所受的摩擦力始終相等C．ω＝eq\r(\f(kg,2l))是b開始滑動的臨界角速度D．當ω＝eq\r(\f(2kg,3l))時，a所受摩擦力的大小為kmg解析：選AC.小木塊a、b做圓周運動時，由靜摩擦力提供向心力，即Ff＝mω2R.當角速度增加時，靜摩擦力增大，當增大到最大靜摩擦力時，發(fā)生相對滑動，對木塊a：Ffa＝mωeq\o\al(2,a)l，當Ffa＝kmg時，kmg＝mωeq\o\al(2,a)l，ωa＝eq\r(\f(kg,l))；對木塊b：Ffb＝mωeq\o\al(2,b)·2l，當Ffb＝kmg時，kmg＝mωeq\o\al(2,b)·2l，ωb＝eq\r(\f(kg,2l))，所以b先到達最大靜摩擦力，選項A正確；兩木塊滑動前轉(zhuǎn)動的角速度相同，那么Ffa＝mω2l，F(xiàn)fb＝mω2·2l，F(xiàn)fa<Ffb，選項B錯誤；當ω＝eq\r(\f(kg,2l))時b剛開始滑動，選項C正確；當ω＝eq\r(\f(2kg,3l))時，a沒有滑動，那么Ffa＝mω2l＝eq\f(2,3)kmg，選項D錯誤．三、非選擇題(此題共3小題，共40分．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11.(12分)(2022·山東鄒城月考)如下圖，同學們分小組探究影響向心力大小的因素．同學們用細繩系一個小沙袋在空氣中甩動，使小沙袋在水平面內(nèi)做圓周運動，來感受向心力．(1)以下說法中正確的選項是________．A．保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力將不變B．保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力將增大C．保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將不變D．保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將增大(2)如圖，繩上離小沙袋重心40cm處打一個繩結(jié)A，80cm處打一個繩結(jié)B，學習小組中一位同學用手表計時，另一位同學操作，其余同學記錄實驗數(shù)據(jù)：操作一：手握繩結(jié)A，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。僮鞫菏治绽K結(jié)B，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。僮魅菏治绽K結(jié)A，使小沙袋在水平方向每秒運動2周，體會向心力的大?。僮魉模菏治绽K結(jié)A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。僮鞫c一相比擬：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動________有關(guān)；操作三與一相比擬：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與________有關(guān)；操作四與一相比擬：角速度、半徑相同，向心力大小與________有關(guān)．解析：(1)由題意，根據(jù)向心力公式F向＝mω2r與牛頓第二定律，那么有T拉＝mω2r；保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，ω＝2πn，角速度變大，根據(jù)公式可知，繩對手的拉力將增大，故A錯誤，B正確；保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，據(jù)公式可知，繩對手的拉力將變大，故C錯誤，D正確．(2)本實驗采取的方法是控制變量法．操作二與一相比擬：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān)；操作三與一相比擬：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；操作四與一相比擬：角速度、半徑相同，向心力大小與質(zhì)量有關(guān)．答案：(1)BD(2)半徑大小角速度的大小質(zhì)量12.(14分)(2022·北京海淀區(qū)期末)一根長40cm的輕桿，一端固定于O點，另一端拴著一個質(zhì)量為2kg的小球，繞O點在豎直面內(nèi)運動，在最高點時，求：(取g＝10m/s2)(1)當桿對小球施加拉力的大小為25N時，小球的速度大??；(2)當小球的速度大小為1m/s時，桿對小球的作用力．解析：(1)小球通過最高點時由拉力和小球的重力提供向心力，那么有：F＋mg＝meq\f(v2,L)代入數(shù)據(jù)解得：v＝3m/s.(2)當小球速度大小為1m/s，設此時桿與球的作用力為FN，那么有：FN＋mg＝meq\f(veq\o\al(2,1),L)代入數(shù)據(jù)解得：FN＝－15N，負號表示桿對球的作用力方向與重力方向相反，即桿對球的作用力為支持力，方向豎直向上．答案：(1)3m/s(2)15N，方向豎直向上13．(14分)如下圖，半徑為R，內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置．兩個質(zhì)量均為m的小球a、b以不同的速度進入管內(nèi)，a通過最高點A時，對管壁上部的壓力為3mg，b通過最高點A時，對管壁下部的壓力為0.75mg，求a、b兩球落地點間的距離．解析：兩個小球在最高點時，受重力和管壁的作用力，這兩個力的合力提供向心力，離開