2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019課后習(xí)題章末測評卷第六章測評

第六章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.(2022江蘇徐州高一期末)如圖所示,操場跑道的彎道部分是半圓形,最內(nèi)圈的半徑大約是36m。一位同學(xué)沿最內(nèi)圈勻速率跑過一側(cè)彎道的時間約為12s,則這位同學(xué)在沿彎道跑步時()A.角速度約為π6rad/s B.線速度約為C.轉(zhuǎn)速約為112r/s D.向心加速度約為π22.洗手后我們往往都有“甩水”的動作,如圖所示是攝像機(jī)拍攝甩水視頻后制作的頻閃畫面,A、B、C是甩手動作最后3幀照片指尖的位置。最后3幀照片中,指尖先以肘關(guān)節(jié)M為圓心做圓周運(yùn)動,到接近B的最后時刻,指尖以腕關(guān)節(jié)N為圓心做圓周運(yùn)動。測得A、B之間的距離約為24cm,B、N之間的距離為15cm,相鄰兩幀之間的時間間隔為0.04s,則指尖()A.經(jīng)過B點時速率約為3m/sB.經(jīng)過B點的角速度約為10rad/sC.在BC段的向心加速度約為240m/s2D.AB段與BC段相比更容易將水甩出3.如圖所示為明代出版的《天工開物》中的牛力齒輪,體現(xiàn)我國古代勞動人民的科學(xué)智慧。圖中A、B、C為該器械的三個齒輪,牛拉動橫桿帶動齒輪A轉(zhuǎn)動,A與B的輪齒接觸良好,B與C通過橫軸連接。已知三個齒輪的半徑關(guān)系為RA=4RB=8RC。當(dāng)牛做勻速轉(zhuǎn)動時,關(guān)于A、B、C三個齒輪邊緣的關(guān)系,下列說法正確的是()A.線速度之比為1∶1∶2B.角速度之比為1∶4∶4C.向心加速度之比為4∶2∶1D.周期之比為1∶1∶24.(2021山東臨沂高二開學(xué)考試)無縫鋼管的制作原理如圖所示,豎直平面內(nèi),管狀模型置于兩個支承輪上,支承輪轉(zhuǎn)動時通過摩擦力帶動管狀模型轉(zhuǎn)動,鐵水注入管狀模型后,由于離心作用,緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上冷卻后就得到無縫鋼管。已知管狀模型內(nèi)壁半徑為R,為使注入鐵水后管狀模型的各部分均對鐵水有彈力,則管狀模型轉(zhuǎn)動的角速度ω至少為()A.g2R B.gR C.2g5.(2021湖南湘西高一期末)關(guān)于如圖所示的四種圓周運(yùn)動模型,說法正確的是()A.圖甲:輕質(zhì)細(xì)繩一端系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,小球在最高點所受的合力不可能為零B.圖乙:汽車過凸形橋最高點時速度越大,對橋面的壓力越大C.圖丙:鐵路彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌,當(dāng)火車的質(zhì)量改變時,規(guī)定的行駛速度也改變D.圖丁:洗衣機(jī)脫水過程中,吸附在衣服上的水所受合力大于所需向心力6.(2021安徽高一期末)一水平放置的木板上放有砝碼,砝碼與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,如果讓木板在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動,假如運(yùn)動中木板始終保持水平,砝碼始終沒有離開木板,且砝碼與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則下列說法正確的是()A.在通過軌道最高點時,木板給砝碼的支持力大于砝碼的重力B.在經(jīng)過軌道最低點時,砝碼對木板的壓力最大,所以砝碼所受摩擦力最大C.勻速圓周運(yùn)動的速率不能超過μgRD.在通過軌道最低點時,木板給砝碼的支持力小于砝碼的重力7.m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點),A為終端皮帶輪,如圖所示,已知皮帶輪半徑為r,傳送帶與皮帶輪間不會打滑,當(dāng)m可被水平拋出時()A.皮帶的最小速度為2B.皮帶的最小速度為gC.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是1D.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是1二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.(2021河南高一期末)如圖所示,一半徑為r的光滑圓環(huán)固定在豎直面內(nèi),中間有孔、質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上?，F(xiàn)用始終沿圓環(huán)切線方向的外力拉著小球從圖示位置由靜止開始運(yùn)動,第二次通過最高點的速度是第一次通過最高點速度的2倍,兩次圓環(huán)對小球的彈力大小相等,重力加速度大小為g,則下列說法正確的是()A.小球第一次到達(dá)最高點時圓環(huán)對小球的彈力向上B.小球第二次到達(dá)最高點時圓環(huán)對小球的力可能向上C.小球兩次過最高點受到的彈力大小均為2D.小球第一次到達(dá)最高點的速度大小為29.(2022湖北鄂州高一期末)如圖所示為運(yùn)動員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景,轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧,運(yùn)動員始終與自行車在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時,只有當(dāng)?shù)孛鎸嚨淖饔昧νㄟ^車(包括人)的重心時,車才不會傾倒。設(shè)自行車和人的總質(zhì)量為M,輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。下列說法正確的是()A.轉(zhuǎn)彎時車不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為μgRB.轉(zhuǎn)彎時車受到地面的靜摩擦力方向一定垂直于速度方向指向軌跡內(nèi)側(cè)C.轉(zhuǎn)彎時車受到地面的靜摩擦力大小一定為μMgD.轉(zhuǎn)彎速度越大,車所在平面與地面的夾角越小10.如圖所示,水平轉(zhuǎn)臺上有一個質(zhì)量為m的小物塊,用長為L的輕細(xì)繩將物塊連接在通過轉(zhuǎn)臺中心的轉(zhuǎn)軸上,細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角為θ,系統(tǒng)靜止時細(xì)繩繃直但張力為零。物塊與轉(zhuǎn)臺間動摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動,在物塊離開轉(zhuǎn)臺前()A.物塊對轉(zhuǎn)臺的壓力大小等于物塊的重力B.繩中剛出現(xiàn)拉力時,轉(zhuǎn)臺的角速度為μgC.轉(zhuǎn)臺對物塊的摩擦力一直增大D.物塊能在轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為g三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(8分)(2021上海金山中學(xué)高一期中)在研究做圓周運(yùn)動的物體在任意位置的速度方向時,可在桌面上鋪一張白紙,如圖甲所示,讓陀螺在紙上轉(zhuǎn)起來,接著在陀螺的邊緣滴幾滴帶顏色的水,水在紙上甩出的痕跡如圖乙所示,然后再用一張透明膠片做模板,畫一個圓及其幾根切線,如圖丙所示。(1)實驗時,陀螺中心轉(zhuǎn)軸相對于白紙(選填“可以”或“不可以”)移動,圓的半徑與陀螺的半徑的比例應(yīng)為。

(2)將圓心與紙上O點對準(zhǔn)并覆蓋其上,隨后繞過O點、垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)模板,可觀察到模板上的切線總是與水的痕跡重合,這種判斷的方法通常稱作。

A.控制變量法 B.建模方法 C.等效替代法 D.圖像方法(3)本實驗結(jié)論是:做圓周運(yùn)動的物體的線速度方向總是與方向一致。

(4)與本實驗具有相同物理思想方法的是。

A.研究加速度與力及質(zhì)量關(guān)系的實驗B.質(zhì)點C.平均速度D.心電圖12.(8分)(2021遼寧錦州高一期末)小明和小樂同學(xué)在觀看雙人花樣滑冰比賽時,看到男運(yùn)動員拉著女運(yùn)動員的手以男運(yùn)動員為軸旋轉(zhuǎn)(如圖甲所示),他們開始討論運(yùn)動員旋轉(zhuǎn)快慢跟什么條件有關(guān),于是就設(shè)計了一個實驗來探究影響運(yùn)動員旋轉(zhuǎn)周期的因素。他們在實驗室準(zhǔn)備了鐵架臺、拴有細(xì)繩的小鋼球、毫米刻度尺和秒表,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。該同學(xué)實驗操作步驟如下:(1)將鐵架臺放在水平桌面上,將小球懸掛在鐵架臺橫桿上,按如圖乙所示固定好刻度尺,使刻度尺的零刻度與繩子結(jié)點處于同一高度。(2)給小球一個初速度,并經(jīng)過調(diào)整盡量使小球在水平方向上做圓周運(yùn)動,這樣小球的運(yùn)動可以視為勻速圓周運(yùn)動。小明立刻拿著秒表開始計時并數(shù)小球圓周運(yùn)動的圈數(shù),從他按下秒表的那一刻開始數(shù)0,當(dāng)數(shù)到n時停秒表,秒表顯示的時間為t,則小球做圓周運(yùn)動的周期T0=。在小明數(shù)數(shù)計時的過程中,小樂同學(xué)負(fù)責(zé)從刻度尺上讀出鐵架臺上繩子結(jié)點到圓平面的豎直高度h1,多次測量后取平均值h。

(3)由勻速圓周運(yùn)動規(guī)律,小球做圓周運(yùn)動周期的表達(dá)式為T=(用以上題目所給出的符號表示)。

(4)代入所測數(shù)據(jù)經(jīng)過計算,若T0≈T,則可以證明運(yùn)動員的旋轉(zhuǎn)快慢與有關(guān)。

13.(10分)(2022江蘇無錫高一期末)如圖所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO'重合。轉(zhuǎn)臺以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi),經(jīng)過一段時間后,小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止,它和O點的連線與OO'之間的夾角θ為60°,重力加速度大小為g。(1)若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為0,求ω0。(2)當(dāng)ω=1.2ω0時,小物塊仍與罐壁相對靜止,求小物塊受到的摩擦力的大小和方向。14.(12分)(2021山東東營期中)在用高級瀝青鋪設(shè)的高速公路上,對汽車的設(shè)計限速是30m/s。汽車在這種路面上行駛時,它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的35。(g取10m/s2(1)如果汽車在這種高速公路的水平彎道上轉(zhuǎn)彎,假設(shè)彎道的路面是水平的,其彎道的最小半徑是多少?(2)如果高速公路上設(shè)計了圓弧拱橋作立交橋,要使汽車能夠安全通過(不起飛)圓弧拱橋,這個圓弧拱橋的半徑至少是多少?(3)如果彎道的路面設(shè)計為傾斜(外高內(nèi)低),彎道半徑為120m,要使汽車通過此彎道時不產(chǎn)生側(cè)向摩擦力,則彎道路面的傾斜角度是多少?15.(16分)(2022江蘇海門高一期末)在籃球比賽中,投籃的角度太大或太小,都會影響投籃的命中率。在某次投籃中,運(yùn)動員恰好將籃球以45°的傾角準(zhǔn)確投入籃筐,設(shè)運(yùn)動員起跳投籃時,投球點和籃筐正好在同一水平面上,如圖甲所示,設(shè)從拋出籃球到籃球入筐的時間為2s,不考慮空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)籃球到達(dá)最高點時相對籃筐的豎直高度h;(2)籃球進(jìn)入籃筐時速度v的大小;(3)所有曲線運(yùn)動,都能把曲線分割成許多很短的小段,每一小段的運(yùn)動都可以視為圓周運(yùn)動的一部分。這個圓的半徑就是最接近該點處的曲線的圓弧的半徑,即曲率半徑,用字母ρ表示。如果我們把籃球運(yùn)動到最高點附近的一小段距離視為圓的一部分,如圖乙所示,求籃球在最高點處的曲率半徑ρ的大小。第六章測評1.D由題意知,同學(xué)在沿彎道跑步時角速度約為ω=π12rad/s,故A錯誤;根據(jù)v=ωr可得線速度約為v=3πm/s,故B錯誤;根據(jù)n=ω2π得轉(zhuǎn)速約為n=124r/s,故C錯誤;根據(jù)a=ω2r得向心加速度約為a=π242.C從幀A到幀B的時間間隔是t=0.04s,幀A指尖到幀B指尖之間的實際距離為L=24cm,由題意知其弧長與弦長近似相等,根據(jù)線速度的定義有vB=Lt=0.24m0.04s=6m/s,A錯誤;NB長約15cm,在B點的角速度約為ω=vBrNB=4rad/s,B錯誤;在BC段的向心加速度約為a=vB2rNB=240m/s2,C3.B齒輪A與齒輪B是同緣傳動,邊緣點線速度相等,vA=vB,根據(jù)公式v=ωr可知ωAωB=RBRA=14,而B與C是同軸傳動,角速度相等,ωB=ωC,根據(jù)公式v=ωr可知vBvC=RBRC=21,三個點的線速度大小之比為2∶2∶1,故A錯誤;三個點的角速度之比為1∶4∶4,故B正確;根據(jù)向心加速度a=v2r=ω2r可知aAaB4.B在最高點,重力恰好提供向心力時,為臨界條件。由牛頓第二定律得mg=mω2R,解得ω=gR,故選B5.A因為輕質(zhì)細(xì)繩一端系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,小球在最高點所受的合力必須不為零,否則小球不能夠做圓周運(yùn)動,A正確。汽車過拱橋,在最高點,根據(jù)牛頓第二定律得mgFN=mv2r,解得FN=mgmv2r,汽車過凸形橋最高點時速度越大,對橋面的壓力越小,B錯誤?；疖囈砸?guī)定的速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時,受到的重力和軌道的支持力的合力恰好等于向心力時,設(shè)傾角為θ,則mgtanθ=mv2r,解得v=grtanθ,當(dāng)火車的質(zhì)量改變時,規(guī)定的行駛速度不變,C錯誤。吸附在衣服上的水所受合力大于所需的向心力時6.C在通過軌道最高點時,向心加速度豎直向下,砝碼處于失重狀態(tài),木板對砝碼的支持力小于砝碼的重力,故A錯誤;在最低點,向心加速度豎直向上,砝碼對木板的壓力最大,此時水平方向上沒有力,所以摩擦力為零,故B錯誤;木板和砝碼在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,則所受合外力提供向心力,砝碼受到重力mg、木板支持力FN和靜摩擦力Ff作用,重力mg和支持力FN在豎直方向上,因此只有當(dāng)砝碼所需向心力在水平方向上時靜摩擦力才可能有最大值,此時木板和砝碼運(yùn)動到與圓心在同一水平面上,最大靜摩擦力必須大于或等于砝碼所需的向心力,即μmg≥mv2R,解得v≤μgR,故C正確;在通過軌道最低點時,向心加速度向上,砝碼處于超重狀態(tài),所以木板給砝碼的支持力大于砝碼的重力,故7.C物體恰好被水平拋出時,在皮帶輪最高點滿足mg=mv2r,即速度最小為gr,選項A、B錯誤;又因為v=2πrn,可得n=12πg(shù)8.AD由分析可知,兩次彈力的方向不同,第一次經(jīng)過最高點速度較小,所需向心力較小,重力大于所需的向心力,故彈力向上,第二次經(jīng)過最高點速度較大,重力不足以提供向心力,所以第二次彈力向下,故A正確,B錯誤;設(shè)第一次過最高點小球的速度為v,則第二次小球過最高點速度為2v,根據(jù)牛頓第二定律有mgF=mv2r,mg+F=m4v2r,聯(lián)立解得v=2gr5,F=9.AD轉(zhuǎn)彎過程中不發(fā)生側(cè)滑,即不會發(fā)生離心運(yùn)動,此時合力應(yīng)該不小于向心力,為μMg≥Mv2R,解得v≤μgR,A正確;車勻速轉(zhuǎn)彎時,所受地面摩擦力垂直速度直線軌跡內(nèi)側(cè),如果轉(zhuǎn)彎的速度變化,地面摩擦力沿前進(jìn)方向的分量與速度方向相同,地面摩擦力指向軌跡內(nèi)側(cè)與前進(jìn)方向成銳角,地面摩擦力沿前進(jìn)方向的分量與速度方向相反,地面摩擦力指向軌跡內(nèi)側(cè)與前進(jìn)方向成鈍角,B錯誤;轉(zhuǎn)彎過程中,向心力來源于摩擦力,又車與地面發(fā)生相對運(yùn)動趨勢,其中的靜摩擦力最大值應(yīng)為μMg,C錯誤;面對自行車的彈力FN與摩擦力Ff的合力過人與車的重心,設(shè)車所在平面與地面的夾角為θ,則1tanθ=FfMg,又Ff=Mv210.BD當(dāng)轉(zhuǎn)臺達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后,物塊受到繩的拉力、重力和轉(zhuǎn)臺的支持力,豎直方向受力平衡,則有Fcosθ+FN=mg,根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對轉(zhuǎn)臺的壓力大小等于轉(zhuǎn)臺對物塊的支持力大小,所以此種情況下物塊對轉(zhuǎn)臺的壓力大小小于物塊的重力,故A錯誤;當(dāng)繩中剛出現(xiàn)拉力時,有μmg=mω2Lsinθ,得ω=μgLsinθ,故B正確;在細(xì)線產(chǎn)生張力前,滑塊所需向心力由摩擦力的分力提供,隨著轉(zhuǎn)臺角速度的增大,摩擦力增大,當(dāng)細(xì)繩張力產(chǎn)生后,在豎直方向產(chǎn)生分力,滑塊和轉(zhuǎn)臺間彈力減小,摩擦力減小,當(dāng)物塊即將離開轉(zhuǎn)臺時,摩擦力減為零,故C錯誤;當(dāng)物塊和轉(zhuǎn)臺之間摩擦力為零時,物塊開始離開轉(zhuǎn)臺,有mgtanθ=mω2Lsinθ,所以物塊能在轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為ω=gL11.答案(1)不可以1∶1(2)B(3)圓周的切線(4)B解析(1)實驗時,陀螺中心轉(zhuǎn)軸相對于白紙不可以移動,否則陀螺邊緣的運(yùn)動軌跡就不是圓。陀螺的邊緣上的水以切線方向飛出,所以圓的半徑與陀螺的半徑的比例應(yīng)為1∶1。(2)本題通過建立模型,觀察到模板上的切線總是與水的痕跡重合,得出了圓周運(yùn)動的物體在任意位置的速度方向,所以這種方法稱為建模方法。故選B。(3)做圓周運(yùn)動的物體的線速度方向總是與圓周的切線方向一致。(4)質(zhì)點是為了研究問題的方便而建立的理想模型。12.答案(2)tn(3)2πhg(4)懸掛點到圓周運(yùn)動圓心的豎直高度有關(guān)(解析(2)因為從計時開始數(shù)0,所以數(shù)到n時經(jīng)歷了n個周期,故T0=tn(3)根據(jù)實驗?zāi)Ｐ?由繩在水平方向的分力提供向心力mgtanθ=m2πT2Lcosθ,其中θ為繩與豎直方向的夾角,L為繩長,故T=2πhg(4)根據(jù)(3)中結(jié)論,周期與懸掛點到圓周運(yùn)動圓心的豎直高度有關(guān),即運(yùn)動員的旋轉(zhuǎn)快慢與懸掛點到圓周運(yùn)動圓心的豎直高度有關(guān)(男運(yùn)動員肩部與女運(yùn)動員重心的高度差)。13.答案(1)2gR(2)0.223mg解析(1)根據(jù)mg