2020版新教材高中物理 章末综合测评2 新人教版必修2

章末综合测评(二)(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共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题只有一项符合题目要求，第710题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1“神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号”展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有()ABCDA用台秤称量重物的质量B用水杯喝水C用沉淀法将水与沙子分离D给小球一个很小的初速度，小球就可能在竖直面内做圆周运动D重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量物体的质量，故A错误；水杯中的水处于完全失重状态，水不会因重力而倒入嘴中，故B错误；沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，故C错误；小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动，故D正确2如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的其原理可简化为图中所示的模型A、B是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中不正确的是()AA、B两点的线速度大小相等BA、B两点的角速度大小相等CA点的周期大于B点的周期DA点的向心加速度小于B点的向心加速度B同缘传动时，边缘点的线速度相等，即vAvB；根据vr，可知半径大的角速度小，即AB，根据T，则有TATB，根据a，可知半径大的向心加速度小，则有aAaB，故A、C、D正确，B不正确3如图甲是滚筒洗衣机，它的内筒壁上有很多光滑的突起和小孔洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，如图乙a、b、c、d分别为一件小衣物(可理想化为质点)随滚筒转动过程中经过的四个位置，a为最高位置，c为最低位置，b、d与滚筒圆心等高下面说法正确的是()甲乙A衣物在四个位置加速度大小相等B衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大C衣物转到a位置时的脱水效果最好D衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力 方向相反A由于衣物在滚筒内做匀速圆周运动，根据an知，A正确；在a位置：FNamg，在c位置：FNcmg，所以FNaBBvAvB，ABCvAvB，AB DvAvB，ArB，根据vr得线速度vAvB，所以B选项正确5一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙物体质量分别为M和m(Mm)，它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的倍，两物体用一根长为L(LR)的轻绳连在一起如图所示，若将甲物体放在转轴的位置上，甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，则转盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均看作质点)()A. B.C. D.D当m以最大角速度转动时，以M为研究对象FMg，以m为研究对象FmgmL2，可得，选项D正确6如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是()AA的速度比B的大BA与B的向心加速度大小相等C悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小D由图知两根缆绳等长，B的转动半径较大，而转动的角速度相同，由vr，a2r知A、B错误由牛顿第二定律得，向心加速度agtan ，aAaB，所以AB，C错误由FT，得出FTAFTB，D正确7如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是()甲乙丙丁A甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力B乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力C丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力D丁图中，轨道车过最高点的最小速度为 BC在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得，mgNm，即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得，mgFm，即座椅给人施加向下的力，故A错误在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带给人一定是向上的力，故B正确在丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上，故C正确在丁图中，由于轨道车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零，故D错误故选B、C.8如图所示，OMMNR，两球质量都是m，a、b为水平轻绳小球正随水平圆盘以角速度匀速转动，摩擦不计，则绳a、b的拉力为()AFam2R BFa3m2RCFbm2R DFb2m2RBD设绳a和绳b的拉力大小分别为Fa和Fb，根据牛二定律得：对a球：FaFbm2R，对b球Fbm22R，解得Fa3m2R，Fb2m2R，B、D正确9质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A点和C点，绳长分别为la、lb，如图所示当轻杆绕轴BC以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时轻杆停止转动，则()A小球仍在水平面内做匀速圆周运动B在绳b被烧断瞬间，a绳中张力突然增大C若角速度较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动D绳b未被烧断时，绳a的拉力大于mg，绳b的拉力为m2lbBC小球受重力和a绳子给它的拉力，且具有垂直纸面向外的速度，绳b被烧断的同时，若角速度较小，小球在竖直面上摆动，瞬间具有竖直向上的向心力(FFamg)绳b被烧断前，绳a拉力等于小球重力，烧断瞬间，大于重力，即a绳中张力突然增大，则B、C正确10如图所示，竖直平面内有一固定的圆形轨道，质量为m的小球在其内侧做圆周运动，在某圆周运动中，小球以速度v通过最高点时，恰好对轨道没有压力，经过轨道最低点时速度大小为2v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A圆形轨道半径为gv2B小球在轨道最高点的加速度大小为gC小球在轨道最低点受到轨道的支持力大小为4mgD小球在轨道最低点受到轨道的支持力大小为5mgBD小球恰好过最高点由重力提供向心力，根据牛顿第二定律可得：mgm，解得：r，故A错误；在最高点，根据牛顿第二定律：mgma，可得小球在轨道最高点时的加速度大小为：ag，故B正确；小球在最低点，根据牛顿第二定律可得：FNmgm，联立以上各式可得：FN5mg，故C错误，D正确二、非选择题(本题共6小题，共60分，按题目要求作答)11(6分)如图甲所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力甲乙(1)下列说法中正确的是 A保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)如图乙所示，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小则：操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；操作四与一相比较： 相同， 向心力大小与 有关；物理学中此种实验方法叫 法解析(1)由题意，根据向心力公式F向m2r，由牛顿第三定律，则有FTm2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确(2)根据向心力公式F向m2r，由牛顿第三定律，则有FTm2r；操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关；物理学中此种实验方法叫控制变量法答案(1)BD(2)角速度、半径质量控制变量12(6分)如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，表格中是所得数据，图乙为Fv图象、Fv2图象、Fv3图象，甲ABC乙v/(ms1)11.522.53F/N0.8823.55.57.9(1)数据表格和图乙中的三个图象是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r0.1 m的条件下得到的研究图象后，可得出向心力F和圆柱体线速度v的关系式 (2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量 不变(3)若已知向心力公式为Fm，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为 解析(1)研究数据表格和题图乙中B图，不难得出Fv2，进一步研究知，题图乙B中图线的斜率k0.88，故F与v的关系式为F0.88v2.(2)还应保持线速度v不变(3)因Fm0.88v2，r0.1 m，则m0.088 kg.答案(1)F0.88v2(2)线速度v(3)0.088 kg13(10分)如图所示，一光滑的半径为R的半圆形轨道固定在水平面上，一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道，然后小球从轨道上端B点飞出，最后落在水平面上已知小球落地点C距B点的距离为3R，求小球对轨道上端B点的压力为多大解析设小球经过B点时速度为v0，从B到C所用的时间为t，则小球平抛的水平位移为xR由2Rgt2，得tv0对小球过B点时，由牛顿第二定律得Fmgm解得Fmg由牛顿第三定律得FFmg.答案mg14(12分)如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过1 s后，又恰好垂直与倾角为45的斜面相碰已知半圆形管道的半径为R5 m，小球可看作质点且其质量为m5 kg，重力加速度为g.求：(1)小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离；(2)小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小和方向解析根据平抛运动的规律：(1)小球在C点的竖直分速度vygt10 m/s水平分速度vxvytan 4510 m/s则B点与C点的水平距离为xvxt10 m.(2)在B点设管道对小球的作用力方向向下，根据牛顿第二定律，有FNBmgm，vBvx10 m/s，解得FNB50 N，管道对小球的作用力方向向下答案(1)10 m(2) 50 N，方向竖直向下15(12分)汽车行驶在半径为50 m的圆形水平跑道上，速度为10 m/s.已知汽车的质量为1 000 kg，汽车与地面的最大静摩擦力为车重的0.8倍求：(g取10 m/s2)(1)汽车的角速度是多少？(2)汽车受到的向心力是多大？(3)汽车绕跑道一圈需要的时间是多少？ (4)要使汽车不打滑，则其速度最大不能超过多少？解析(1)由vr可得，角速度为 rad/s0.2 rad/s.(2)向心力的大小为F向m1 000 N2 000 N.(3)汽车绕一周的时间即是指周期，由v得T s31.4 s.(4)汽车做圆周运动的向心力由车与地面之间的静摩擦力提供随车速的增加，需要的向心力增大，静摩擦力随着一直增大到最大值为止由牛顿第二定律得：F向fm，又F向mfm0.8G联立式解得，汽车过弯道允许的最大速度为v m/s20 m/s答案(1)0.2 rad/s(2)2 000 N(3)31.4 s(4)20 m/s16(14分)如图所示，用一根长为l1 m的细线，一端系一质量为m1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角37，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时，细线的张力为FT.求：(g取10 m/s2，结果可用根式表示)(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度0至少为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60，则小球的角速度为多大？解析(1)若要小球刚好离开锥面，则小球只受到重力和细线的拉力，如图所示小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面内，故向心力水平，运用牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan mlsin 解得：0 rad/s.(2)当细线与竖直方向成60角时，由牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan m2lsin 解得：2 rad/s.答案(1) rad/s(2)2 rad/s10