高中物理新教材同步必修第二冊 章末檢測試卷（二）

章末檢測試卷（二）

（時間：90分鐘滿分：100分）

一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分.1?8為單項選擇題，9?12為多項選擇題）

1.如圖I所示為某中國運動員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間.假定此時她正沿圓弧形

彎道勻速率滑行，則她（）

圖1

A.所受的合力為零，做勻速運動

B.所受的合力恒定，做勻加速運動

C.所受的合力恒定，做變加速運動

D.所受的合力變化，做變加速運動

答案D

解析運動員做勻速圓周運動，由于合力時刻指向圓心，其方向變化，所以做變加速運動，

D正確.

2.（2018?邢臺市高一下期中）如圖2所示，某籃球運動員以胳膊肘。點為轉(zhuǎn)軸投籃，籃球距。

點距離為廣，籃球出手瞬間手臂轉(zhuǎn)動的角速度為。.籃球出手后做斜上拋運動，則以下說法正

確的是（）

圖2

A.籃球出手的瞬間，線速度大小為強

2

B.籃球出手的瞬間，加速度大小為年

C.籃球在空中運動到最高點時速度為零

D.若籃球未到達籃球筐（籃球運動的距離較?。?，則在不改變其他條件再次投籃時應適當增大

角速度。

答案D

解析根據(jù)線速度與角速度關(guān)系可知，線速度大小為。=。r，故選項A錯誤；根據(jù)向心加速

2

度公式可知，向心加速度大小為an=a>r,故選項B錯誤；由題意可知，籃球出手后做斜上

拋運動，根據(jù)運動的分解可知，籃球在空中運動到最高點時水平方向速度不為零，豎直方向

的速度為零，故選項C錯誤；若籃球未到達籃筐（籃球運動的距離較?。?，則在不改變其他條

件再次投籃時需增大籃球出手瞬間的線速度大小，即在不改變其他條件再次投籃時應適當增

大角速度，故選項D正確.

3.（2018?綿陽市高一檢測）質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓管軌道內(nèi)運動，小球的直徑略小

于圓管的直徑，如圖3所示.已知小球以速度。通過最高點時對圓管的外壁的壓力恰好為mg,

7）

則小球以速度5通過圓管的最高點時（）

A.小球?qū)A管的內(nèi)、外壁均無壓力

B.小球?qū)A管的外壁的壓力等于警

C.小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于竽

D.小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于mg

答案C

若小球以速度/通過圓管的最高點時小球受向下的壓力FN,則有

由①②式解得FN=

上式表明，小球受到向上的支持力，由牛頓第三定律知小球?qū)A管內(nèi)壁有向下的壓力，大小

為登，故C正確.

4.一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，圓盤半徑為R,甲、乙物體質(zhì)量分別為M和

皿”>〃?），它們與圓盤之間的最大靜摩擦力均為正壓力的"倍，兩物體用--根長為L（L<R）的

水平輕繩連在一起.如圖4所示，若將甲物體放在轉(zhuǎn)軸的位置上，甲、乙之間連線剛好沿半徑

方向被拉直，要使兩物體與圓盤不發(fā)生相對滑動，則圓盤旋轉(zhuǎn)的角速度最大不得超過（兩物體

均看做質(zhì)點，重力加速度為g）（）

M

m

圖4

A心亨B小

cy“(M+嬴口嬴

答案D

解析以最大角速度轉(zhuǎn)動時，設輕繩的拉力大小為FT,以甲為研究對象，F(xiàn)giMg,以乙為

研究對象FT+fimg=mLco1,可得'這昔"的，選項D正確.

5.如圖5所示，兩個相同材料制成的靠摩擦傳動的輪A和輪B水平放置(兩輪不打滑)，兩輪

半徑口=2砧，當主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止，若將小

木塊放在B輪上，欲使木塊相對B輪靜止，則木塊距8輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為()

圖5

A.詈B.竽C~2DJB

答案C

v

解析當主動輪A勻速轉(zhuǎn)動時，4、B兩輪邊緣上的線速度大小相等，由0=與得等=勺=?=

ACOB2以

rs

去因A、8材料相同，故木塊與A、8間的動摩擦因數(shù)相同，由于小木塊恰能在A輪邊緣上相

2

對靜止，則由靜摩擦力提供的向心力達到最大值Rm,得Ffm=ma)ArA,設木塊放在B輪上恰

能相對靜止時距B輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為r,則向心力由最大靜摩擦力提供，故

聯(lián)立解得r=(^)2f4=(1)2a=41='^,C正確.

6.用如圖6中所示的裝置研究平拋運動，每次將質(zhì)量為加的小球從半徑為R的四分之一圓弧

形軌道不同位置由靜止釋放，在圓弧形軌道最低點水平部分裝有壓力傳感器，由其測出小球

對軌道壓力的大小E已知斜面與水平地面之間的夾角9=45°,實驗時獲得小球在斜面上的不

同水平射程x,最后作出了如圖乙所示的尸一x圖像，g取10m/s2,則由圖可求得圓弧形軌道

的半徑R為()

圖6

A.0.125mB.0.25m

C.0.50mD.l.Om

答案B

解析設小球水平拋出時的速度為v0,軌道對小球的支持力大小為入，由牛頓第二定律得

FN-mg=n^-,

由牛頓第三定律得：FN=F

由平拋運動規(guī)律有，小球的水平射程

小球的豎直位移),=女尸,

由幾何關(guān)系有y=xtan0,

聯(lián)立可得F=，wg+溫x,

代入圖像中數(shù)據(jù)可得R=0.25m,B正確，A、C、D錯誤.

7.質(zhì)量分別為M和m的兩個小球，分別用長2/和/的輕繩拴在同一轉(zhuǎn)軸上，當轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動

時，拴質(zhì)量為M和，”的小球的懸線與豎直方向夾角分別為a和夕，如圖7所示，貝11()

(1)

m

圖7

cosB

A.cosa—2B.cosa=2cos[3

_tanB

C.tana=?D.tana=tanP

答案A

解析兩球繞同一轉(zhuǎn)軸做圓周運動，故它們的角速度相同.對于球M,受重力和繩子拉力作用,

這兩個力的合力提供向心力，如圖所示.設它們轉(zhuǎn)動的角速度是切，由Mgtana=M?2/sin

QQCOS/?

可得：cos同理可得cos￡=^,則cosQ=,所以選項A正確，C>D錯誤.

8.（2018.玉溪市高一月考）如圖8所示，輕質(zhì)細繩長為3掛一個質(zhì)量為根的小球，球離地的

高度h=2L,當繩受到大小為2mg的拉力時就會斷裂，繩的上端系一質(zhì)量不計的環(huán)，環(huán)套在

光滑水平桿上，現(xiàn)讓環(huán)與球一起以速度向右勻速運動，在A處環(huán)被擋住而立即停止,

A離墻的水平距離也為3球在以后的運動過程中，球第一次與墻的碰撞點離墻角8點的距

離△”是（不計空氣阻力）（）

圖8

ALR區(qū)c紅D乂

/A.D.3Vx*32

答案D

解析環(huán)被擋住的瞬間，小球做圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得F—”?=，"了，又。=迎,

解得F=2〃?g,故繩斷裂，之后小球做平拋運動.假設小球直接落地，則有人=上產(chǎn)，球的水平

位移x="=2L>L,所以小球先與墻壁發(fā)生碰撞：設球做平拋運動到墻的時間為/,則，'

=§=、《,小球下落的高度〃'2=與,則球第一次與墻的碰撞點離墻角8點的距離

L3

=h—h'=2L—]=3乙故選D.

9.（2019?杭州二中期中）如圖9所示為學員駕駛汽車在水平面上繞O點做勻速圓周運動的俯視

圖.已知質(zhì)量為60kg的學員在A點位置，質(zhì)量為70kg的教練員在8點位置，A點的轉(zhuǎn)彎半

徑為5.0m,B點的轉(zhuǎn)彎半徑為4.0m,則學員和教練員（均可視為質(zhì)點）（）

O

o

圖9

A.運動周期之比為5：4

B.運動線速度大小之比為5:4

C.向心加速度大小之比為4：5

D.受到的合力大小之比為15：14

答案BD

解析A、B兩點做圓周運動的角速度相等，根據(jù)7=普知，周期相等，故A錯誤；根據(jù)。

=rs,半徑之比為5：4,知線速度大小之比為5：4,故B正確；根據(jù)所=〃。2知，向心加速

度大小之比為5：4,故C錯誤；根據(jù)尸m=根小，向心加速度大小之比為5：4,質(zhì)量之比為

6:7,知合力大小之比為15：14,故D正確.

10.有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁高速行

駛，做勻速圓周運動.如圖10所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為人

下列說法中正確的是（）

AJ?越高，摩托車對側(cè)壁的壓力將越大

B./7越高，摩托車做圓周運動的線速度將越大

C.〃越高，摩托車做圓周運動的周期將越大

D./?越高，摩托車做圓周運動的向心力將越大

答案BC

解析摩托車受力分析如圖所示.

所以摩托車受到側(cè)壁的支持力與高度無關(guān)，保持不變，摩托車對側(cè)壁的壓力也不變，A錯誤：

4兀2

由E）=〃?gtan6=nr7=/n32，=〃r產(chǎn)/知人變化時，向心力人不變，但高度升高，r變大，所

以線速度變大，角速度變小，周期變大，選項B、C正確，D錯誤.

11.如圖11甲所示，一長為R的輕繩，一端系在過。點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量未

知的小球，整個裝置繞。點在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，小球通過最高點時，繩對小球的拉力F與其速

度平方"的關(guān)系圖像如圖乙所示，圖線與縱軸的交點坐標為“，下列判斷正確的是（）

圖11

D

A.利用該裝置可以得出重力加速度，且g=J

B.繩長不變，用質(zhì)量較大的球做實驗，得到的圖線斜率更大

C.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，得到的圖線斜率更大

D.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，圖線與縱軸的交點坐標不變

答案CD

02FR

解析小球在最高點，根據(jù)牛頓第二定律得mg+F=,?,解得。2=詈+gR；由題圖乙知,

縱軸截距“=8穴，解得重力加速度8=生，故A錯誤；由02=（^+gR知，圖線的斜率上=5,

繩長不變，用質(zhì)量較大的球做實驗，得到的圖線的斜率更小，故B錯誤：用質(zhì)量較小的球做

實驗，得到的圖線斜率更大，故C正確；由02=（^+gR知，縱軸截距為gR,繩長不變，則

圖線與縱軸交點坐標不變，故D正確.

12.（2018?達州市高一檢測）如圖12所示，放于豎直面內(nèi)的光滑金屬細圓環(huán)半徑為R,質(zhì)量為加

的帶孔小球穿在環(huán)上，同時有一長為R的細繩一端系于球上，另一端系于圓環(huán)最低點，繩上

的最大拉力為2,咫，當圓環(huán)以角速度。繞豎直直徑轉(zhuǎn)動，且細繩伸直時，則3可能為（）

答案BC

解析當圓環(huán)旋轉(zhuǎn)且細繩伸直時，因為圓環(huán)光滑，所以小球受重力、環(huán)對球的支持力，還可

能受繩子的拉力，根據(jù)幾何關(guān)系可知，此時細繩與豎直方向的夾角為60°,小球繞豎直軸做

圓周運動，向心力由水平方向的合力提供，其大小為：F=mw2r,其中r=Rsin60。一定，所

以當角速度越大時，所需要的向心力越大，繩子拉力越大，所以對應的第一個臨界條件是小

球在此位置剛好不受拉力，此時角速度最小，需要的向心力最小，對小球進行受力分析得：

尸min=，"gtan60°,即，"gtan6O°="7tUmi；Rsin60°,解得：助江產(chǎn)^^■.當繩子拉力達到2，*g時，

此時雨速度最大，對小球進行受力分析得，豎直方向：FNsin30。一（2mg）sin30。一噂=0,水

平方向：FNCOS30°+（2nzg）cos30°=〃?0nm'（Rsin60°）,解得：comax="\J^,故A、D錯誤，B、

C正確.

二、實驗題（本題共2小題，共12分）

13.（6分）如圖13甲所示是某同學探究做圓周運動的物體的質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度

關(guān)系的實驗裝置，圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運動.力傳感器測量向心力凡速

度傳感器測量圓柱體的線速度大小。，該同學通過保持圓柱體質(zhì)量和運動半徑不變，來探究

甲乙

圖13

（1）該同學采用的實驗方法為.

A.等效替代法B.控制變量法C.理想化模型法

（2）改變線速度大小0,多次測量，該同學測出了五組F、。數(shù)據(jù)，如下表所示:

^/(m-s')1.01.52.02.53.0

F/N0.882.003.505.507.90

該同學對數(shù)據(jù)分析后，在圖乙坐標紙上描出了五個點.

①作出尸一。2圖線；

②若圓柱體運動半徑r=0.2m,由作出的F—"的圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=kg.（結(jié)

果保留兩位有效數(shù)字）

答案（1）B（2分）（2）①如圖所示（2分）

F/N

10—n

4

2

0

24681()^/(m2s-2)

②0.18(2分)

14.（6分）（2018?廈門外國語學校高一下學期期中）在“用圓錐擺驗證向心力的表達式”實驗中,

如圖14甲所示，細繩的懸點剛好與一個豎直的刻度尺的零刻度線平齊.將畫著幾個同心圓的

白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時剛好位于圓心.用手帶動鋼球在水平面上做圓錐擺運動，

設法使它剛好對紙面無壓力，且沿紙上某個半徑為r的圓周運動，鋼球的質(zhì)量為如重力加

速度為g.

圖14

（1）用停表記錄運動n圈的總時間為3那么小球做圓周運動時需要的向心力表達式為Fn=

（2）通過刻度尺測量小球運動的軌道平面距懸點的高度為h,那么小球做圓周運動時合外力提

供的向心力表達式為F=.

（3）改變小球做圓周運動的半徑，多次實驗，得到如圖乙所示的關(guān)系圖像，可以達到粗略驗證

向心力表達式的目的，該圖線的斜率表達式為.

4兀,〃~r4兀一

答案（Dmr"?-（2分）（2）瓶即（2分）（3火=?（2分）

解析（1）根據(jù)向心力公式：Fn=m：

b2nr2itrn

而0="y=—~

得:…亨

（2）如圖所示，由幾何關(guān)系可得:

r

（3）由上面分析得：F=Fn

r4兀

即m

p4兀2

整理得：%=優(yōu)"；

4元2

故斜率表達式為：k#~.

?

三、計算題（本題共4小題，共40分）

15.（8分）（2018?鄭州一中高一下期中）如圖15是馬戲團上演的飛車節(jié)目，圓軌道半徑為R表演

者騎著車在圓軌道內(nèi)做圓周運動.已知人和車的總質(zhì)量均為，力當乙車以荻的速度過

軌道最高點3時，甲車以。2=小5的速度經(jīng)過最低點A.忽略其他因素影響，求：

圖15

（1）乙在最高點B時受軌道的彈力大??；

（2）甲在最低點4時受軌道的彈力大小.

答案（l）mg（2）7，"g

解析（1）乙在最高點的速度必＞病，故受軌道彈力方向向下（2分）

由牛頓第二定律得：Fb+a2g="玲（2分）

解得：FB=mg（｝分）

（2）甲在最低點A時，由牛頓第二定律得：

FA-mg—m-^（2分）

解得：FA=lmg.（\分）

16.（10分）如圖16所示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速達到某一

數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運動.現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R=0.5m,離水平地面的高度H

=0.8m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.4m.設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩

擦力,重力加速度g取10m/s?.求:

（1）物塊做平拋運動的初速度大小5）;

（2）物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)

答案（1）1m/s（2）0.2

解析（1）物塊做平拋運動

豎直方向有”=家①（2分）

水平方向有s=vot?（2分）

聯(lián)立①②兩式得%=八，^=1m/s.③（1分）

（2）物塊恰好離開轉(zhuǎn)臺時，最大靜摩擦力提供向心力，

2

有〃加g=，端④（3分）

聯(lián)立③④得〃=款=0.2.（2分）

17.（10分）如圖17所示，在光滑水平面上豎直固定一半徑為R的光滑半圓槽軌道，其底端恰

與水平面相切.質(zhì)量為m的小球以大小為如的初速度經(jīng)半圓槽軌道最低點B滾上半圓槽，小

球恰好能通過最高點C后落回到水平面上的A點.不計空氣阻力，重力加速度為g,求：

C

AB

圖17

（1）小球通過B點時對半圓槽的壓力大??；

（2）A、8兩點間的距離；

（3）小球落到A點時速度方向與水平面夾角的正切值.

答案（2）2/?（3）2

解析（1）在B點，由牛頓第二定律尸N-；"g=，淺（I分）

得