2021年高中物理人教版（新教材）必修第二册第六章 圆周运动 学业质量标准检测 （含解析）.doc

1、第六章 学业质量标准检测 本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，时间 90 分钟。 第卷(选择题 共 40 分) 一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第 16 小 题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分， 选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分) 1(2020 甘肃省天水一中高一下学期段考)对下列图分析不正确的是( D ) 图 1 图 2 图 3 图 4 A图 1 中火车转弯时既不挤压内轨，也不挤压外轨时的行驶速率约为 ghr L ，取决于内、 外轨的高度差 h、内

2、外轨间距 L 及铁路弯道的轨道半径 r B图 2 中汽车过凹形桥时，速度越大，对桥面的压力越大 C图 3 中洗衣机脱水时利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉，纺织厂也用这样的方 法使棉纱、毛线、纺织品干燥 D 图 4 中实验不计一切阻力， 实验中两个球同时落地说明平抛运动水平方向为匀速运动， 竖直方向为自由落体运动 解析：由 mgtanmv 2 r 得 v ghr L ，故 A 正确；对图 2，FNmgmv 2 r ，故 B 正确；选 项 C 叙述正确；图 4 中实验不能说明平抛运动水平方向为匀速运动，故 D 错误。 2图示为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯的情景，运动员在通过弯道时如果

3、 控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线，将运动员与自行车看作一个整体，下列论述正确 的是( B ) A运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与重力的合力提供 B运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供 C发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 D发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力 解析：自行车转弯所需的向心力由地面对车轮的静摩擦力提供，A 错 B 对；发生侧滑是 因为该摩擦力小于所需的向心力，C、D 错。 3如图所示为某一皮带传动装置，M 是主动轮，其半径为 r1，M半径也为 r1，M和 N 在同一轴上，N 和 N的半径都为 r2。已知主动轮做顺时针转动，转速为 n，转

4、动过程中皮带 不打滑。则下列说法正确的是( C ) AN轮做的是逆时针转动 BM轮做的是顺时针转动 CN轮的转速为(r1 r2) 2n DM轮的转速为 (r2 r1) 2n 解析：根据皮带传动关系可以看出，N 轮和 M 轮转动方向相反，N轮和 N 轮的转动方 向相反， 因此 N轮的转动方向为顺时针， 故 A、 B 错误； 皮带与轮边缘接触处的线速度相等， 所以 2nr12n2r2，得 N(或 M)轮的转速为 n2nr1 r2 ，同理 2n2r12n2r2，可得 N轮转 速 n2(r1 r2) 2n，故 C 正确，D 错误。 4如图所示，B 和 C 是一组塔轮，即 B 和 C 半径不同，但固定在

5、同一转动轴上，其半径 之比为 RBRC32，A 轮的半径大小与 C 轮相同，它与 B 轮紧靠在一起，当 A 轮绕过其中 心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B 轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c 分别为三轮边缘 的三个点，则 a、b、c 三点在运动过程中的( D ) A线速度大小之比为 322 B角速度之比为 332 C转速之比为 232 D向心加速度大小之比为 964 解析：轮 A、B 边缘点的线速度相等，故 vavb11。 根据公式 vr，有 ab32。 根据 2n，有 nanb32。 根据 av，有 aaab32。 轮 B、轮 C 是共轴传动，角速度相等，故 bc11。 根据公式 vr，有

6、 vbvc32。 根据 2n，有 nbnc11。 根据 av，有 abac32。 综合得到 vavbvc332，abc322，nanbnc322，aaab ac964。 故选 D。 5甲、乙两名溜冰运动员，M甲80 kg，M乙40 kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的 溜冰表演，如图所示，两人相距 0.9 m，弹簧秤的示数为 9.2 N，下列判断中正确的是( D ) A两人的线速度相同，约为 40 m/s B两人的角速度相同，为 5 rad/s C两人的运动半径相同，都是 0.45 m D两人的运动半径不同，甲为 0.3 m，乙为 0.6 m 解析：甲、乙两人绕共同的圆心做匀速圆周运动，他们间的

7、拉力互为向心力，他们的角 速度相同，半径之和为两人的距离。设甲、乙两人所需向心力为 F向，角速度为 ，半径分别 为 r甲、r乙，则 F向M甲2r甲M乙2r乙9.2 N r甲r乙0.9 m 由两式解得 0.6rad/s，r甲0.3 m，r乙0.6 m，故只有选项 D 正确。 6用一根细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设 小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为 ， 线的张力为 T， 则 T 随 2变化的图像是( C ) 解析：设绳长为 L，锥面与竖直方向夹角为 ，当 0 时，小球静止，受重力 mg、支持 力 N 和绳的拉力 T 而平衡，Tmgcos0，所以 A 项、

8、B 项都不正确； 增大时，T 增大，N 减小，当 N0 时，角速度为 0。当 0时，由牛顿第二定律得，TsinNcosm2Lsin， TcosNsinmg，解得 Tm2Lsin2mgcos；当 0时，小球离开锥面，绳与竖直方 向夹角变大，设为 ，由牛顿第二定律得 Tsinm2Lsin，所以 TmL2，可知 T2图线 的斜率变大，所以 C 项正确，D 错误。故选 C。 7在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图 1)，若把这滑铁索过江简化成图 2 的模型，铁索的两个固定点 A、B 在同一水平面内，AB 间的距离为 L80 m，绳索的最低点 离 AB 间的垂直距离为 h8 m，若把绳索看作是

9、圆弧，已知一质量 m52 kg 的人借助滑轮(滑 轮质量不计)滑到最低点的速度为 10 m/s，(取 g10 m/s2)那么( BC ) A人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动 B可求得绳索的圆弧半径为 104 m C人在滑到最低点时对绳索的压力为 570 N D在滑到最低点时人处于失重状态 解析：根据题意，R2402(R8)2 得 R104 m 在最低点 Fmgmv 2 R 得 F570 N 此时人处于超重状态，B、C 选项正确。 8如图甲所示，在光滑水平转台上放一木块 A，用细绳的一端系住木块 A，另一端穿过 转台中心的光滑小孔 O 悬挂另一木块 B。当转台以角速度 匀速转动时，A 恰能

10、随转台一起 做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则( BD ) A当转台的角速度变为 1.5 时，木块 A 将沿图乙中的 a 方向运动 B当转台的角速度变为 1.5 时，木块 A 将沿图乙中的 b 方向运动 C当转台的角速度变为 0.5 时，木块 A 将沿图乙中的 b 方向运动 D当转台的角速度变为 0.5 时，木块 A 将沿图乙中的 c 方向运动 解析：木块 A 以角速度 做匀速圆周运动时的向心力由细绳的拉力提供，大小等于木块 B 所受的重力，而木块 B 所受重力不变，所以转台角速度增大时，木块 A 需要的向心力大于 B 所受的重力，A 做离心运动，故 B 正确；转台角速度减小时，木块 A 需要

11、的向心力小于木块 B 所受的重力，故 D 正确。 9如图甲所示，轻杆一端固定在 O 点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半 径为 R 的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为 F，小球在最高点的速度大 小为 v，其 Fv2图像如乙图所示。则( AD ) A小球的质量为aR b B当地的重力加速度大小为R b Cv2c 时，杆对小球的弹力方向向上 Dv22b 时，小球受到的弹力与重力大小相等 解析：在最高点，若 v0，则 Nmga；若 N0，由图知：v2b，则有 mgmv 2 Rm b R， 解得 gb R，m a bR，故 A 正确，B 错误；由图可知：当 v 2b 时，杆

12、对小球弹力方向向上， 当 v2b 时，杆对小球弹力方向向下，所以当 v2c 时，杆对小球弹力方向向下，故 C 错误； 若 v22b。则 Nmgmv 2 Rm 2b R ，解得 Nmg，即小球受到的弹力与重力大小相等，故 D 正 确。故选 AD。 10 如图所示， 圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动， 当转速达到某一数值时， 物 块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径 R0.6 m，离水平地面的高度 H0.8 m， 物块平抛落地时水平位移的大小 x0.8 m，重力加速度 g10 m/s2。设物块所受的最大静摩擦 力等于滑动摩擦力。则( ABD ) A物块运动到达地面的时间 t0.4 s

13、 B物块做平抛运动的初速度大小 v02 m/s C物块与转台间的动摩擦因数 1 3 D物块落地点与转台圆心在地面的投影点间的距离 d1 m 解析：由 H 1 2gt 2得 t0.4 s，故 A 正确；由 xv 0t，得 v02 m/s，故 B 正确；根据 mg mv 2 0 R，得 2 3，故 C 错误；d R 2x21 m，故 D 正确。 第卷(非选择题 共 60 分) 二、填空题(共 2 小题，共 14 分。把答案直接填在横线上) 11(6 分)物理杨老师在讲向心力大小时，他用如图所示的装置和我们一起探究向心力大 小与哪些因素有关。 该实验采用的科学方法是( B ) A放大法 B控制变量法

14、 C等效替代法 D类比法 通过本实验可以得到的结果有( AC ) A在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比 D在质量和线速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比 解析：使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究 向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和 质量都不变，所以采用的科学方法是控制变量法。所以选项 B 正确。 根据 Fm2r 知，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故 A 正确

15、。根据 Fm2r 知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比， 故 B 错误。根据 Fm2r 知，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比， 故 C 正确；根据 Fmv 2 r 可知，在质量和线速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比， 选项 D 错误。 12(8 分)某同学做验证向心力与线速度关系的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固 定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如 下： 用游标卡尺测出钢球直径 d； 将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为 F1，用米尺量出线长 L; 将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器

16、测出钢球的遮光时间为 t，力传感器示数 的最大值为 F2； 已知当地的重力加速度大小为 g，请用上述测得的物理量表示： (1)钢球经过光电门时的线速度表达式 v_d t_， 向心力表达式 F 向mv 2 R_ F1d2 gt2Ld 2 _； (2)钢球经过光电门时的所受合力的表达式 F合_F2F1_。 解析：(1)钢球的直径为 d，钢球通过光电门时间为 t，故钢球经过光电门的线速度 vd t。 mgF1，半径 RLd 2，所以 F 向mv 2 R F1d2 gt2Ld 2 (2)根据受力分析，F1mg，当钢球到达光电门时， 钢球所受的合力等于 FF2mgF2F1。 三、论述 计算题(共 4 小

17、题，共 46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算 步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13 (10 分)(2020 辽宁省铁岭市六校高一下学期期中联考)如图所示， 用内壁光滑的薄壁细 圆管弯成的由半圆形 APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线 BC 组成的轨道固定在水平桌面 上，已知 APB 部分的半径 R1.0 m，BC 段长 L1.5 m。弹射装置将一个质量为 0.1 kg 的小 球(可视为质点)以 v03 m/s 的水平初速度从 A 点射入轨道，小球从 C 点离开轨道随即水平抛 出，桌子的高度 h0.8 m，不计空气阻力，g 取

18、10 m/s2。求： (1)小球在半圆轨道上运动时的角速度 、向心加速度 a 的大小及圆管在水平方向上对小 球的作用力大小； (2)小球从 A 点运动到 B 点的时间 t； (3)小球在空中做平抛运动的时间及落到地面 D 点时的速度大小。 答案：(1)3 rad/s 9 m/s2 0.9 N (2)1.05 s (3)0.4 s 5 m/s 解析：(1)小球做匀速圆周运动，角速度为： v0 R 3 1rad/s3 rad/s 向心加速度为：av 2 0 R 32 1 m/s29 m/s2 圆管对球作用力为：Fma0.19 N0.9 N (2)小球从 A 到 B 的时间为：t1R v0 3.14

19、1 3 s1.05 s。 (3)小球在竖直方向做自由落体运动， 根据 h1 2gt 2得： t 2h g 20.8 10 s0.4 s 落地时竖直方向的速度为： vygt100.4 m/s4 m/s， 落地的速度大小为： v v20v2y 916 m/s5 m/s。 14(11 分)一战斗机飞行员驾驶飞机在万米高空的竖直平面内做匀速圆周运动，飞行速度 为 1 080 km/h, 已知在最低点时飞机的加速度为 60 m/s2， (取 g10 m/s2， 不考虑加速度随高度 的变化) (1)则飞机飞行的半径是多少； (2)质量为 70 kg 的飞行员在最低点时对座椅的压力； (3)在最高点时飞机上

20、脱落一个零件，求飞机飞行半圈时，零件的速度大小。(不考虑零件 受到的空气阻力) 答案：(1)1 500 m (2)4 900 N (3)340 m/s 解析：(1)1 080 km/h300 m/s， 根据 av 2 r 知，飞机飞行的半径为：rv 2 a 1 500 m (2)根据牛顿第二定律得：Nmgma， 解得：Nmgma70(1060) N4 900 N。 根据牛顿第三定律知，飞行员在最低点对座椅的压力为 4 900 N。 (3)在最高点脱落的零件做平抛运动，飞机飞行半圈所需的时间为：tr v 5 s， 此时竖直分速度为：vygt50 m/s， 根据平行四边形定则知：v v2yv20

21、2 500290 000 m/s340 m/s。 15(12 分)(2020 黑龙江省哈尔滨市六中高一下学期期中)如图所示，半径为 R，内径很小 的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为 m 的小球 A、B 以不同速率进入管内，A 通过最高点 C 时，对管壁上部的压力为 3mg，B 通过最高点 C 时，对管壁下部的压力为 0.75mg。求 A、B 两球落地点间的距离。 答案：3R 解析：两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，离 开轨道后两球均做平抛运动，A、B 两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差。 通过最高点 C 时，对 A 球：3mgmgmv 2 A R

22、 vA 4gR 对 B 球：mg0.75mgmv 2 B R vB 1 4gR sAvAtvA 4R g 4R sBvBtvB 4R g R sAsB3R 16(13 分)如图所示，平台上的小球从 A 点水平抛出，恰能无碰撞地进入光滑的斜面 BC， 经 C 点进入光滑水平面 CD 时速率不变，最后进入悬挂在 O 点并与水平面等高的弧形轻质筐 内。已知小球质量为 m，A、B 两点高度差为 h，BC 斜面高 2h，倾角 45 ，悬挂弧形轻质 筐的轻绳长为 3h，小球可看成质点，弧形轻质筐的重力忽略不计，且其高度远小于悬线长度， 重力加速度为 g，试求： (1)B 点与抛出点 A 的水平距离 x； (2)小球运动至 C 点速度 vC的大小； (3)小球进入轻质筐后瞬间，轻质筐所受拉力 F 的大小。 答案：(1)2h (2)2 2gh (3)11 3 mg 解析：(1)小球在 B 点速度与斜面平行 vyv0 vy 2th v0tx x2h (2)小球在斜面上加速度 agsin45 2 2 g vB 2v02 gh v2Cv2B2a 2h sin45 vC2 2gh (3)Fmgmv 2 C 3h F11 3 mg