2019-2020年高中物理第二章匀速圆周运动阶段验收评估教科版.doc

2019-2020年高中物理第二章匀速圆周运动阶段验收评估教科版一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分。15小题只有一个选项符合题目要求，68小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1市场上出售的苍蝇拍，把手长50 cm的明显比30 cm的使用效果好，这是因为使用把手长的拍子打苍蝇时()A苍蝇看不见苍蝇拍子而易被打B由于拍子转动角速度大而易打到苍蝇C由于拍子转动线速度大而易打到苍蝇D无法确定解析：选C拍苍蝇时手腕转动角速度有限，把手长则拍子线速度大易打到苍蝇。2精彩的F1赛事相信你不会陌生吧！在观众感觉精彩与刺激的同时，车手们却时刻处在紧张与危险之中。假如在一个弯道上高速行驶的赛车突然后轮脱落，则关于脱落的后轮的运动情况，以下说法正确的是()图1A仍然沿着汽车行驶的弯道运动B沿着与弯道垂直的方向飞出C沿着脱离时，轮子前进的方向做直线运动，离开弯道D上述情况都有可能解析：选C后轮脱离后沿前进的方向做离心运动，故选C。3.水平放置的平板表面有一个圆形浅槽，如图2所示。一只小球在水平槽内滚动直至停下，在此过程中()图2A小球受四个力，合力方向指向圆心B小球受三个力，合力方向指向圆心C槽对小球的总作用力提供小球做圆周运动的向心力D槽对小球弹力的水平分力提供小球做圆周运动的向心力解析：选D对小球进行受力分析，小球受到重力、槽对小球的支持力和摩擦力3个力的作用，所以A错误；其中重力和支持力在竖直面内，而摩擦力是在水平面内的，重力和支持力的合力作为向心力指向圆心，但再加上摩擦力三个力的合力就不指向圆心了，所以选项B、C错误，选项D正确。4一箱土豆在转盘上随转盘以角速度做匀速圆周运动，其中一个处于中间位置的土豆质量为m，它到转轴的距离为R，则其他土豆对该土豆的作用力为()AmgBm2RC. D.解析：选C设其他土豆对该土豆的作用力为F，则该土豆受到重力mg和F作用。由于该土豆做匀速圆周运动，所以这两个力的合力提供该土豆做匀速圆周运动的向心力，如图所示。根据直角三角形的关系得F，而F向m2R，所以F，C正确。5如图3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()图3AA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的小解析：选DA、B两个座椅具有相同的角速度。根据公式：vr，A的运动半径小，A的速度就小，故A错误；根据公式：a2r，A的运动半径小，A的向心加速度就小，故B错误；对任一座椅，受力如图，由绳子的拉力与重力的合力提供向心力，则得：mgtan m2r，则得tan ，A的半径r较小，相等，可知A与竖直方向夹角较小，故C错误。A的向心加速度小，A的向心力就小，A对缆绳的拉力就小，故D正确。6.如图4所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍，A和B是前轮和后轮边缘上的点，若车行进时车轮没有打滑，则()图4A两轮转动的周期相等B前轮和后轮的角速度之比为21CA点和B点的线速度大小之比为12DA点和B点的向心加速度大小之比为21解析：选BD根据vr和vAvB，可知A、B两点的角速度之比为21；故B正确；据和前轮与后轮的角速度之比21，求得两轮的转动周期为12，故A错误；A、B分别为同一传动装置前轮和后轮边缘上的一点，所以vAvB，故C错误；由a，可知，向心加速度与半径成反比，则A与B点的向心加速度之比为21，故D正确。7.如图5所示，天车下吊着两个质量都是m的工件A和B，系A的吊绳较短，系B的吊绳较长，若天车匀速运动到某处突然停止，则该时刻两吊绳所受拉力FA、FB及两工件的加速度aA与aB的大小关系是()图5AFAFBBaAaB解析：选AD天车突然停止后，工件A、B由于惯性而做圆周运动，在最低点两工件的线速度大小相同，则有a，由于rAaB，D正确。对工件Fmgm，即Fmgm，结合rAFB，A正确。8.如图6所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度。下列说法正确的是()图6Ab一定比a先开始滑动Ba、b所受的摩擦力始终相等C是b开始滑动的临界角速度D当时，a所受摩擦力的大小为kmg解析：选AC木块相对圆盘不滑动时有Ff静m2r，a、b半径不同，所需的向心力不同，所受摩擦力不同，B错误。当a恰好滑动时，有kmgm0a2l，得0a，同理可得，b恰好滑动时0b，故A、C正确。g，即，离心沉淀就比重力沉淀快。(2)由角速度2n2 rad/s100 rad/s。则2 000。可见离心沉淀比重力沉淀快得多。答案：(1)(2)2 00010. (15分)如图8所示，将一根光滑的细金属棒折成“V”形，顶角为2，其对称轴竖直，在其中一边套上一个质量为m的小金属环P。图8(1)若固定“V”形细金属棒，小金属环P从距离顶点O为x的A点处由静止自由滑下，则小金属环由静止下滑至顶点O需多长时间？(2)若小金属环P随“V”形细金属棒绕其对称轴以每秒n转匀速转动时，则小金属环离对称轴的距离为多少？解析：(1)小金属环在下滑过程中，在重力和金属棒对它的支持力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，设小金属环沿棒运动的加速度为a，滑至O点所需时间为t，由牛顿第二定律得：mgcos ma由运动学公式得：xat2以上两式联立解得：t 。(2)小金属环随“V”形细金属棒绕其对称轴做匀速圆周运动所需的向心力由重力和金属棒对它的支持力的合力提供，如图所示，设小金属环离对称轴的距离为r，由牛顿第二定律和向心力公式得mgcot m2r又2n联立解得r。答案：(1) (2)11. (17分)如图9所示，在质量为M的电动机上，装有质量为m的偏心轮，偏心轮转动的角速度为，当偏心轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零，则偏心轮重心离转轴的距离多大？在转动过程中，电动机对地面的最大压力多大？图9解析：设偏心轮的重心距转轴的距离为r，偏心轮等效为用一长为r的细杆固定质量为m(偏心轮的质量)的质点绕转轴转动。偏心轮的重心在正上方时，由题意知此时偏心轮对电动机向上的作用力大小FMg根据牛顿第三定律，此时轴对偏心轮的作用力向下，大小为FF，其向心力为Fmgm2r联立以上两式得偏心轮重心到转动轴的距离r当偏心轮的重心转到最低点时，电动机对地面的压力最大。对偏心轮有F1mgm2r电动机所受支持力NF1Mg联立解得N2(Mm)g由牛顿第三定律得，电动机对地面的最大压力为2(Mm)g。答案：2(Mm)g平抛运动和圆周运动1.距地面高5 m的水平直轨道上A、B两点相距2 m，在B点用细线悬挂一小球，离地高度为h，如图1。小车始终以4 m/s的速度沿轨道匀速运动，经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至B点时细线被轧断，最后两球同时落地。不计空气阻力，取重力加速度的大小 g10 m/s2。可求得h等于()图1A1.25 mB2.25 mC3.75 m D4.75 m解析：选A根据两球同时落地可得 ，代入数据得h1.25 m，选项A正确。2.如图2，一个匀速转动的圆盘上有a、b、c三点，已知ocoa，则下面说法中错误的是()图2Aa、b、c三点的角速度相同Ba、b两点线速度相同Cc点的线速度大小是a点线速度大小的一半Da、b、c三点的运动周期相同解析：选Ba、b、c三点共轴转动，角速度相等，故A正确；a、b两点的线速度大小相等，方向不同，故B错误；a、c两点的角速度相等，根据vr知，c点的线速度是a点线速度大小的一半，故C正确；a、b、c三点角速度相等，周期相同，故D正确。3.如图3所示为足球球门，球门宽为L。一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)。球员顶球点的高度为h。足球做平抛运动(足球可看成质点，忽略空气阻力)，则()图3A足球位移的大小xB足球初速度的大小v0C足球末速度的大小vD足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan 解析：选B根据几何关系可知，足球做平抛运动的竖直高度为h，水平位移为x水平，则足球位移的大小为：x，选项A错误；由hgt2，x水平v0t，可得足球的初速度为v0，选项B正确；足球落到P点时竖直方向的速度满足vy22gh，可得足球末速度v，选项C错误；初速度方向与球门线夹角的正切值为tan ，选项D错误。4. (多选)如图4所示，两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动。已知两物块的质量相等，杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等，开始时绳子处于自然长度(绳子恰好伸直但无弹力)，物块B到OO1轴的距离为物块A到OO1轴距离的两倍。现让该装置从静止开始转动，使转速逐渐增大，在从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中，下列说法正确的是()图4A物块A受到的静摩擦力一直增大B物块B受到的静摩擦力先增大，后保持不变C物块A受到的静摩擦力先增大后减小D物块A受到的合外力一直增大解析：选BD物块A所受的合外力提供它做圆周运动的向心力，所以随着转动速度的增大，物块A所受的合外力一直增大，选项D正确。由题意可知，A、B两物块转动的角速度相同，则两物块的向心力之比为12，在轻绳张紧前，两物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，由fAm2rA和fBm2rB可知，两物块所受的静摩擦力在轻绳张紧前随转速的增大而增大，当物块B所受的静摩擦力达到最大值后，向心力由摩擦力与绳子拉力的合力提供，故物块B所受的静摩擦力先增大后保持不变，选项B正确，A、C错误。5.如图5所示，将质量为m的小球从倾角为的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出(v0CD)，小球运动到B点，已知A点的高度为h。求：图5 (1)小球到达B点时的速度大小。(2)小球到达B点的时间。解析：小球从A点抛出后在斜面上做类平抛运动。由牛顿第二定律得mgsin ma小球沿水平方向做匀速直线运动，有vxv0小球在沿斜面向下的方向做初速度为零的匀加速直线运动，有vyat，at2小球到达B点时的速度大小vB ，联立以上各式得t ，vB 。答案：(1) (2) 6.滑板运动员在U形槽中的运动可以简化为运动员在半径为R的半圆弧槽中的运动，若滑板运动员以一定的水平初速度从A点跳入槽内，下落h高度落在最低点B左边的槽壁上，之后滑到槽最低点B的速度为v，人和滑板的质量为m，滑板与圆弧槽的动摩擦因数为，求：图6(1)人从A点跳入槽内时的初速度大小。(2)人在圆弧槽最低点的加速度大小。解析：(1)人下落h高度，用的时间t水平位移xR因此初速度v0。(2)人和滑板在半圆弧槽底部时受到重力、槽底对滑板向上的支持力F和向左的滑动摩擦力，由牛顿第二定律得Fmgm则Fmgm人在圆弧槽最低点时的向心加速度大小为：a1切向加速度大小为a2因此人在圆弧槽最低点的加速度为a。答案：(1)(2) 7.如图7所示，细绳一端系着质量M0.6 kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m0.3 kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2 m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2 N。现使此平面绕中心轴线方向转动，角速度在什么范围内，m会处于静止状态？(取g10 m/s2)图7解析：设物体M和水平面保持相对静止，当具有最小值时，M有向着圆心O运动的趋势。所以M受到的静摩擦力方向沿半径向外。当静摩擦力等于最大静摩擦力时，对M受力分析有FfM12r，又Fmg，由可得1 ，代入数据得12.9 rad/s。当具有最大值时，M有离开圆心O运动的趋势。M受的最大静摩擦力指向圆心，对M受力分析有FfM22r，又Fmg，由得2 ，26.5 rad/s，所以的范围是2.9 rad/s6.5 rad/s。答案：2.9 rad/s6.5 rad/s8.如图8所示，一个小球质量为m，从半径为R的光滑圆形管内的顶部A点水平飞出，恰好又从管口B点射入管内，已知O为圆心，且OB水平，OA竖直，则：图8(1)小球在A点对上侧管壁有弹力作用还是对下侧管壁有弹力作用？作用力多大？(重力加速度为g)(2)若要使小球对上侧管壁弹力大小等于重力，则小球在A点的速度应为多少？解析：(1)从A运动到B，小球做平抛运动，则有RvAt，Rgt2，得vA。若小球对上、下管壁均无弹力，则mg，v，因为vAs，所以小球离开B点后能落在斜面上。假设小球第一次落在斜面上F点，BF长为L，小球从B点到F点的时间为t2Lcos vBt2Lsin gt22联立两式得t20.4 sL1.13 m。答案：(1)2 m(2)6 N(3)见解析