2019-2020年高中物理第二章勻速圓周運(yùn)動(dòng)階段驗(yàn)收評(píng)估教科版.doc

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2019-2020年高中物理第二章勻速圓周運(yùn)動(dòng)階段驗(yàn)收評(píng)估教科版一、選擇題(本題共8小題，每小題7分，共56分。15小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，68小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得4分，有選錯(cuò)的得0分)1市場(chǎng)上出售的蒼蠅拍，把手長(zhǎng)50 cm的明顯比30 cm的使用效果好，這是因?yàn)槭褂冒咽珠L(zhǎng)的拍子打蒼蠅時(shí)()A蒼蠅看不見(jiàn)蒼蠅拍子而易被打B由于拍子轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大而易打到蒼蠅C由于拍子轉(zhuǎn)動(dòng)線速度大而易打到蒼蠅D無(wú)法確定解析：選C拍蒼蠅時(shí)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)角速度有限，把手長(zhǎng)則拍子線速度大易打到蒼蠅。2精彩的F1賽事相信你不會(huì)陌生吧！在觀眾感覺(jué)精彩與刺激的同時(shí)，車手們卻時(shí)刻處在緊張與危險(xiǎn)之中。假如在一個(gè)彎道上高速行駛的賽車突然后輪脫落，則關(guān)于脫落的后輪的運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確的是()圖1A仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng)B沿著與彎道垂直的方向飛出C沿著脫離時(shí)，輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)彎道D上述情況都有可能解析：選C后輪脫離后沿前進(jìn)的方向做離心運(yùn)動(dòng)，故選C。3.水平放置的平板表面有一個(gè)圓形淺槽，如圖2所示。一只小球在水平槽內(nèi)滾動(dòng)直至停下，在此過(guò)程中()圖2A小球受四個(gè)力，合力方向指向圓心B小球受三個(gè)力，合力方向指向圓心C槽對(duì)小球的總作用力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力D槽對(duì)小球彈力的水平分力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力解析：選D對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受到重力、槽對(duì)小球的支持力和摩擦力3個(gè)力的作用，所以A錯(cuò)誤；其中重力和支持力在豎直面內(nèi)，而摩擦力是在水平面內(nèi)的，重力和支持力的合力作為向心力指向圓心，但再加上摩擦力三個(gè)力的合力就不指向圓心了，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。4一箱土豆在轉(zhuǎn)盤(pán)上隨轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)處于中間位置的土豆質(zhì)量為m，它到轉(zhuǎn)軸的距離為R，則其他土豆對(duì)該土豆的作用力為()AmgBm2RC. D.解析：選C設(shè)其他土豆對(duì)該土豆的作用力為F，則該土豆受到重力mg和F作用。由于該土豆做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以這兩個(gè)力的合力提供該土豆做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，如圖所示。根據(jù)直角三角形的關(guān)系得F，而F向m2R，所以F，C正確。5如圖3所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖3AA的速度比B的大BA與B的向心加速度大小相等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的小解析：選DA、B兩個(gè)座椅具有相同的角速度。根據(jù)公式：vr，A的運(yùn)動(dòng)半徑小，A的速度就小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)公式：a2r，A的運(yùn)動(dòng)半徑小，A的向心加速度就小，故B錯(cuò)誤；對(duì)任一座椅，受力如圖，由繩子的拉力與重力的合力提供向心力，則得：mgtan m2r，則得tan ，A的半徑r較小，相等，可知A與豎直方向夾角較小，故C錯(cuò)誤。A的向心加速度小，A的向心力就小，A對(duì)纜繩的拉力就小，故D正確。6.如圖4所示，拖拉機(jī)后輪的半徑是前輪半徑的兩倍，A和B是前輪和后輪邊緣上的點(diǎn)，若車行進(jìn)時(shí)車輪沒(méi)有打滑，則()圖4A兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等B前輪和后輪的角速度之比為21CA點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度大小之比為12DA點(diǎn)和B點(diǎn)的向心加速度大小之比為21解析：選BD根據(jù)vr和vAvB，可知A、B兩點(diǎn)的角速度之比為21；故B正確；據(jù)和前輪與后輪的角速度之比21，求得兩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為12，故A錯(cuò)誤；A、B分別為同一傳動(dòng)裝置前輪和后輪邊緣上的一點(diǎn)，所以vAvB，故C錯(cuò)誤；由a，可知，向心加速度與半徑成反比，則A與B點(diǎn)的向心加速度之比為21，故D正確。7.如圖5所示，天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B，系A(chǔ)的吊繩較短，系B的吊繩較長(zhǎng)，若天車勻速運(yùn)動(dòng)到某處突然停止，則該時(shí)刻兩吊繩所受拉力FA、FB及兩工件的加速度aA與aB的大小關(guān)系是()圖5AFAFBBaAaB解析：選AD天車突然停止后，工件A、B由于慣性而做圓周運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)兩工件的線速度大小相同，則有a，由于rAaB，D正確。對(duì)工件Fmgm，即Fmgm，結(jié)合rAFB，A正確。8.如圖6所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤(pán)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(pán)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。若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。下列說(shuō)法正確的是()圖6Ab一定比a先開(kāi)始滑動(dòng)Ba、b所受的摩擦力始終相等C是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度D當(dāng)時(shí)，a所受摩擦力的大小為kmg解析：選AC木塊相對(duì)圓盤(pán)不滑動(dòng)時(shí)有Ff靜m2r，a、b半徑不同，所需的向心力不同，所受摩擦力不同，B錯(cuò)誤。當(dāng)a恰好滑動(dòng)時(shí)，有kmgm0a2l，得0a，同理可得，b恰好滑動(dòng)時(shí)0b，故A、C正確。g，即，離心沉淀就比重力沉淀快。(2)由角速度2n2 rad/s100 rad/s。則2 000?？梢?jiàn)離心沉淀比重力沉淀快得多。答案：(1)(2)2 00010. (15分)如圖8所示，將一根光滑的細(xì)金屬棒折成“V”形，頂角為2，其對(duì)稱軸豎直，在其中一邊套上一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬環(huán)P。圖8(1)若固定“V”形細(xì)金屬棒，小金屬環(huán)P從距離頂點(diǎn)O為x的A點(diǎn)處由靜止自由滑下，則小金屬環(huán)由靜止下滑至頂點(diǎn)O需多長(zhǎng)時(shí)間？(2)若小金屬環(huán)P隨“V”形細(xì)金屬棒繞其對(duì)稱軸以每秒n轉(zhuǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則小金屬環(huán)離對(duì)稱軸的距離為多少？解析：(1)小金屬環(huán)在下滑過(guò)程中，在重力和金屬棒對(duì)它的支持力作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)小金屬環(huán)沿棒運(yùn)動(dòng)的加速度為a，滑至O點(diǎn)所需時(shí)間為t，由牛頓第二定律得：mgcos ma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：xat2以上兩式聯(lián)立解得：t 。(2)小金屬環(huán)隨“V”形細(xì)金屬棒繞其對(duì)稱軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由重力和金屬棒對(duì)它的支持力的合力提供，如圖所示，設(shè)小金屬環(huán)離對(duì)稱軸的距離為r，由牛頓第二定律和向心力公式得mgcot m2r又2n聯(lián)立解得r。答案：(1) (2)11. (17分)如圖9所示，在質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)上，裝有質(zhì)量為m的偏心輪，偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，當(dāng)偏心輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力剛好為零，則偏心輪重心離轉(zhuǎn)軸的距離多大？在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓力多大？圖9解析：設(shè)偏心輪的重心距轉(zhuǎn)軸的距離為r，偏心輪等效為用一長(zhǎng)為r的細(xì)桿固定質(zhì)量為m(偏心輪的質(zhì)量)的質(zhì)點(diǎn)繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心輪的重心在正上方時(shí)，由題意知此時(shí)偏心輪對(duì)電動(dòng)機(jī)向上的作用力大小FMg根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)軸對(duì)偏心輪的作用力向下，大小為FF，其向心力為Fmgm2r聯(lián)立以上兩式得偏心輪重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離r當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力最大。對(duì)偏心輪有F1mgm2r電動(dòng)機(jī)所受支持力NF1Mg聯(lián)立解得N2(Mm)g由牛頓第三定律得，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓力為2(Mm)g。答案：2(Mm)g平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)1.距地面高5 m的水平直軌道上A、B兩點(diǎn)相距2 m，在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛一小球，離地高度為h，如圖1。小車始終以4 m/s的速度沿軌道勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)細(xì)線被軋斷，最后兩球同時(shí)落地。不計(jì)空氣阻力，取重力加速度的大小 g10 m/s2。可求得h等于()圖1A1.25 mB2.25 mC3.75 m D4.75 m解析：選A根據(jù)兩球同時(shí)落地可得 ，代入數(shù)據(jù)得h1.25 m，選項(xiàng)A正確。2.如圖2，一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上有a、b、c三點(diǎn)，已知ocoa，則下面說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()圖2Aa、b、c三點(diǎn)的角速度相同Ba、b兩點(diǎn)線速度相同Cc點(diǎn)的線速度大小是a點(diǎn)線速度大小的一半Da、b、c三點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期相同解析：選Ba、b、c三點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，故A正確；a、b兩點(diǎn)的線速度大小相等，方向不同，故B錯(cuò)誤；a、c兩點(diǎn)的角速度相等，根據(jù)vr知，c點(diǎn)的線速度是a點(diǎn)線速度大小的一半，故C正確；a、b、c三點(diǎn)角速度相等，周期相同，故D正確。3.如圖3所示為足球球門，球門寬為L(zhǎng)。一個(gè)球員在球門中心正前方距離球門s處高高躍起，將足球頂入球門的左下方死角(圖中P點(diǎn))。球員頂球點(diǎn)的高度為h。足球做平拋運(yùn)動(dòng)(足球可看成質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力)，則()圖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足球初速度的方向與球門線夾角的正切值tan 解析：選B根據(jù)幾何關(guān)系可知，足球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為h，水平位移為x水平，則足球位移的大小為：x，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由hgt2，x水平v0t，可得足球的初速度為v0，選項(xiàng)B正確；足球落到P點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度滿足vy22gh，可得足球末速度v，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；初速度方向與球門線夾角的正切值為tan ，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4. (多選)如圖4所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，整個(gè)裝置能繞過(guò)CD中點(diǎn)的軸OO1轉(zhuǎn)動(dòng)。已知兩物塊的質(zhì)量相等，桿CD對(duì)物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等，開(kāi)始時(shí)繩子處于自然長(zhǎng)度(繩子恰好伸直但無(wú)彈力)，物塊B到OO1軸的距離為物塊A到OO1軸距離的兩倍?，F(xiàn)讓該裝置從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)速逐漸增大，在從繩子處于自然長(zhǎng)度到兩物塊A、B即將滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖4A物塊A受到的靜摩擦力一直增大B物塊B受到的靜摩擦力先增大，后保持不變C物塊A受到的靜摩擦力先增大后減小D物塊A受到的合外力一直增大解析：選BD物塊A所受的合外力提供它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以隨著轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增大，物塊A所受的合外力一直增大，選項(xiàng)D正確。由題意可知，A、B兩物塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同，則兩物塊的向心力之比為12，在輕繩張緊前，兩物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由靜摩擦力提供，由fAm2rA和fBm2rB可知，兩物塊所受的靜摩擦力在輕繩張緊前隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，當(dāng)物塊B所受的靜摩擦力達(dá)到最大值后，向心力由摩擦力與繩子拉力的合力提供，故物塊B所受的靜摩擦力先增大后保持不變，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤。5.如圖5所示，將質(zhì)量為m的小球從傾角為的光滑斜面上A點(diǎn)以速度v0水平拋出(v0CD)，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知A點(diǎn)的高度為h。求：圖5 (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小。(2)小球到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間。解析：小球從A點(diǎn)拋出后在斜面上做類平拋運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律得mgsin ma小球沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有vxv0小球在沿斜面向下的方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有vyat，at2小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB ，聯(lián)立以上各式得t ，vB 。答案：(1) (2) 6.滑板運(yùn)動(dòng)員在U形槽中的運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為運(yùn)動(dòng)員在半徑為R的半圓弧槽中的運(yùn)動(dòng)，若滑板運(yùn)動(dòng)員以一定的水平初速度從A點(diǎn)跳入槽內(nèi)，下落h高度落在最低點(diǎn)B左邊的槽壁上，之后滑到槽最低點(diǎn)B的速度為v，人和滑板的質(zhì)量為m，滑板與圓弧槽的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：圖6(1)人從A點(diǎn)跳入槽內(nèi)時(shí)的初速度大小。(2)人在圓弧槽最低點(diǎn)的加速度大小。解析：(1)人下落h高度，用的時(shí)間t水平位移xR因此初速度v0。(2)人和滑板在半圓弧槽底部時(shí)受到重力、槽底對(duì)滑板向上的支持力F和向左的滑動(dòng)摩擦力，由牛頓第二定律得Fmgm則Fmgm人在圓弧槽最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為：a1切向加速度大小為a2因此人在圓弧槽最低點(diǎn)的加速度為a。答案：(1)(2) 7.如圖7所示，細(xì)繩一端系著質(zhì)量M0.6 kg的物體，靜止在水平面上，另一端通過(guò)光滑小孔吊著質(zhì)量m0.3 kg的物體，M的中點(diǎn)與圓孔距離為0.2 m，并知M和水平面的最大靜摩擦力為2 N?，F(xiàn)使此平面繞中心軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度在什么范圍內(nèi)，m會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？(取g10 m/s2)圖7解析：設(shè)物體M和水平面保持相對(duì)靜止，當(dāng)具有最小值時(shí)，M有向著圓心O運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。所以M受到的靜摩擦力方向沿半徑向外。當(dāng)靜摩擦力等于最大靜摩擦力時(shí)，對(duì)M受力分析有FfM12r，又Fmg，由可得1 ，代入數(shù)據(jù)得12.9 rad/s。當(dāng)具有最大值時(shí)，M有離開(kāi)圓心O運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。M受的最大靜摩擦力指向圓心，對(duì)M受力分析有FfM22r，又Fmg，由得2 ，26.5 rad/s，所以的范圍是2.9 rad/s6.5 rad/s。答案：2.9 rad/s6.5 rad/s8.如圖8所示，一個(gè)小球質(zhì)量為m，從半徑為R的光滑圓形管內(nèi)的頂部A點(diǎn)水平飛出，恰好又從管口B點(diǎn)射入管內(nèi)，已知O為圓心，且OB水平，OA豎直，則：圖8(1)小球在A點(diǎn)對(duì)上側(cè)管壁有彈力作用還是對(duì)下側(cè)管壁有彈力作用？作用力多大？(重力加速度為g)(2)若要使小球?qū)ι蟼?cè)管壁彈力大小等于重力，則小球在A點(diǎn)的速度應(yīng)為多少？解析：(1)從A運(yùn)動(dòng)到B，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，則有RvAt，Rgt2，得vA。若小球?qū)ι?、下管壁均無(wú)彈力，則mg，v，因?yàn)関As，所以小球離開(kāi)B點(diǎn)后能落在斜面上。假設(shè)小球第一次落在斜面上F點(diǎn)，BF長(zhǎng)為L(zhǎng)，小球從B點(diǎn)到F點(diǎn)的時(shí)間為t2Lcos vBt2Lsin gt22聯(lián)立兩式得t20.4 sL1.13 m。答案：(1)2 m(2)6 N(3)見(jiàn)解析