2022-2023学年新教材高中物理 单元素养评价（二）第六章 圆周运动 新人教版必修第二册.docx

1、单元素养评价(二)第六章圆周运动(90分钟100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1如图所示事例利用了离心现象的是()2.如图是某电力机车雨刮器的示意图雨刮器由刮水片和雨刮臂连接而成，M、N为刮水片的两个端点，P为刮水片与雨刮臂的连接点，雨刮臂绕O轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是()A.P点的线速度始终不变 BP点的向心加速度不变CM、N两点的线速度相同 D.M、N两点的运动周期不同3.如图所示，操场跑道的弯道部分是半圆形，最内圈的半径大约是36 m一位同学沿最内圈匀速率跑过一侧弯道的时间约为12 s，

2、则这位同学在沿弯道跑步时()A角速度约为6 rad/s B线速度约为3 m/sC转速约为112 r/s D向心加速度约为24 m/s24共享单车是一种新型、便捷的公共交通工具如图甲所示是某共享单车采用的无链传动系统，利用圆锥齿轮90轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”的问题如图乙所示是圆锥齿轮90轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为rA、rB和rC(rArBrC)下列关系正确的是()ABC BvCrBrAvA CBrArBA DvArArCvC52022年2月7日在首都体育馆举行的

3、北京2022年冬奥会短道速滑项目男子1 000米决赛中，中国选手任子威夺得冠军，其比赛场地如图甲所示，场地周长111.12 m，其中直道长度为28.85 m，弯道半径为8 m若一名质量为50 kg的运动员以大小12 m/s的速度进入弯道，紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，如图乙所示，运动员可看作质点，重力加速度g取10 m/s2，则运动员在弯道上受到冰面最大作用力的大小最接近的值为()A500 N B900 N C1 030 N D2 400 N6如图，一同学表演荡秋千已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg.绳的质量忽略不计当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为

4、8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为()A200 N B400 NC600 N D800 N7.山东舰是我国首艘自主建造的国产航母如图为山东舰进行“180回转测试”，以较为稳定的航行姿态，最终在海面上画了一个直径约为1 000米左右的浪圈将山东舰的运动近似看作匀速圆周运动，浪圈近似看作其运动轨迹，忽略山东舰的大小和形状，设其航速约为20节(1节1.852 km/h)下列关于山东舰回转测试的物理量中，根据上述信息，不能近似求得的是()A运动周期TB运动角速度的大小C向心加速度an的大小 D向心力Fn的大小二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分每小题有多个选项符合题目要求全部选对

5、得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8如图所示为甲、乙两球在不同轨道上做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像，由图像可知()A甲球运动时，线速度大小保持不变B甲球运动时，角速度大小保持不变C乙球运动时，线速度大小保持不变D乙球运动时，角速度大小保持不变9.如图所示，两个质量均为m的小球A、B套在半径为R的圆环上，圆环可绕竖直方向的直径旋转，两小球随圆环一起转动且相对圆环静止已知OA与竖直方向的夹角53，OA与OB垂直，小球B与圆环间恰好没有摩擦力，重力加速度为g，sin 530.8，cos 530.6.下列说法正确的是()A圆环旋转角速度的大小为 5g4RB圆环旋转角速度的大小为

6、5g3RC小球A与圆环间摩擦力的大小为75mgD小球A与圆环间摩擦力的大小为15mg10.如图所示，在水平转台上放一个质量M2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力Ffmax6.0 N，绳的一端系木块，通过转台的中心孔O(孔光滑)，另一端系一个质量m1.0 kg的物体N，当转台以角速度5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，M、m可看成质点)()A.0.04 m B0.08 m C0.16 m D0.32 m三、非选择题(本题共5小题，共54分按题目要求作答计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11(6分)向心力演示器如图

7、所示，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间的等分标记可以粗略计算出两个球所受向心力的比值(1)现将小球分别放到两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，下列做法正确的是()A在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验B在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验C在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做

8、实验D在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的钢球做实验(2)在该实验中应用了_探究向心力的大小与质量m、角速度w和半径r之间的关系12(10分)甲、乙两同学探究做圆周运动的物体所受向心力大小(1)甲同学利用细绳系一小物体在空气中甩动，使物体在水平面内做圆周运动，来感受向心力大小，则下列说法正确的是_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)乙同学利用如图甲所示的实验装置，探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速

9、度的定量关系圆柱体放置在水平光滑圆盘(图中未画出)上做匀速圆周运动，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，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力Fn与线速度v的关系该同学采用的实验方法为_；A等效替代法 B控制变量法 C理想化模型法 D微小量放大法改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组Fn、v数据，如表所示，请在图乙中作出Fnv2图线；v/ms11.01.52.02.53.0v2/m2s21.02.254.06.259.0Fn/N0.902.003.605.608.10由作出的Fnv2的图线，可得出Fn和v2的关系式：_13(11分)如图所示，有一可绕竖直

10、中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数k46 N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量m1 kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数0.2，开始时弹簧未发生形变，长度l00.5 m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取10 m/s2，物块A始终与圆盘一起转动则：(1)圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？(2)当角速度缓慢地增加到4 rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)14(12分)我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图1所示一辆质量为1.2 t的小车，以10 m/s的速度经过半径为40 m的拱形桥最高点，如图2所示，取g10 m

11、/s2.(1)求桥对小车支持力的大小；(2)为保证安全，小车经过桥顶时不能离开桥面，则此时的最大速度为多少；(3)若小车以10 m/s的速度通过半径为40 m的凹形路面的最低点，如图3所示，求经过最低点时路面对小车支持力的大小15.(15分)如图所示的装置可绕竖直轴OO转动，可视为质点的小球A与细线1、2连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线1水平，细线2与竖直方向的夹角37.已知小球的质量m1 kg，细线2长L21 m，B点到C点的水平和竖直距离相等重力加速度g取10 m/s2, sin 370.6, cos 370.8.(1)若装置匀速转动的角速度为1时，细线1上的张力为0而细线2与竖直

12、方向的夹角仍为37，求角速度1的大小；(2)若装置匀速转动的角速度2503 rad/s，求细线2与竖直方向的夹角单元素养评价(二)1答案：D2解析：雨刮臂绕O轴转动的过程中，P点做圆周运动，所以P点的线速度与向心加速度方向变化，故A、B错误；由于刮水片始终保持竖直，即平动，所以刮水片各点的线速度与P点的相同，所以M、N两点的线速度相同，故C正确；刮水片上各点的运动周期相同，所以M、N两点的运动周期相同，故D错误答案：C3解析：由题意知，该同学在沿弯道跑步时角速度约为 rad/s，故A错误；根据vr可得，线速度约为v3 m/s，故B错误；根据n得，转速约为n r/s，故C错误；根据an2r，得向

13、心加速度约为an m/s2，故D正确答案：D4解析：A错：由圆锥齿轮的特点知vBvC，根据vr可知BC.B对：由vCvB，vBBrB，BA知，vCvA.D错：vAvC，而rBrC，则vAvC.C错：A、B同轴传动，角速度相同答案：B5解析：运动员在水平面内做匀速圆周运动需要的向心力为Fnm900 N，竖直方向受力平衡FNmg500 N，所以运动员受到冰面的作用力F1 030 N，故选C.答案：C6解析：该同学荡秋千可视为做圆周运动，设每根绳子的拉力大小为FT，以该同学和秋千踏板整体为研究对象，在最低点根据牛顿第二定律得2FTmg，代入数据解得FT410 N，故每根绳子平均承受的拉力约为400

14、N，故B项正确，A、C、D项错误答案：B7解析：由题意可知山东舰做匀速圆周运动的直径d1 000 m，及线速度v m/s10 m/s，根据T，可得周期T314 s，根据，可得角速度大小0.02 rad/s，根据an，可得向心加速度大小an0.2 m/s2，但是由于不知道山东舰的质量，所以无法求山东舰所受向心力Fn的大小，故选D.答案：D8解析：A对，B错：由an知，v不变时，an与r成反比，图像为双曲线的一支C错，D对：由an2r知，不变时，an与r成正比，图像为过原点的倾斜直线答案：AD9解析：小球B与圆环间恰好没有摩擦力，由支持力和重力的合力提供向心力，有mg tan 37m2R sin

15、37解得，则A正确，B错误；对小球A受力分析，有水平方向FNsin Ffcos m2R sin ；竖直方向FNcos Ffsin mg0，联立解得Ffmg，故C错误，D正确答案：AD10解析：木块做匀速圆周运动，转台对木块的静摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，其中物体N处于平衡状态，则绳子的拉力等于物体的重力，根据向心力公式得：FnmgFfM2r，解得：r.当FfFfmax6.0 N时，r最大，rmax m0.32 m；当Ff6.0 N时，r最小，则rmin m0.08 m，故木块到O点的距离为0.080.32 m，B、C、D正确答案：BCD11解析：(1)要探究小球受到的向心力大小与角速度

16、的关系，需控制小球的质量和半径相同，所以A正确，B、C、D错误(2)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法答案：(1)A(2)控制变量法12解析：(1)保持质量、绳长不变，增大转速，角速度变大，根据向心力公式可知，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，根据向心力公式可知，绳对手的拉力将变大，故C错误，D正确(2)实验中研究向心力和线速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法为控制变量法，故选B.在图乙中作出Fnv2图线如图所示；根据作出的Fnv2图像得Fn0.90v2.答案：(1)BD(2)B见解析图Fn0.90v213解析：(1)设圆盘的角速度为

17、0时，物块A开始滑动，此时物块A受到的最大静摩擦力提供向心力，有mgml0，解得02 rad/s.(2)当角速度缓慢地增加到4 rad/s时，设弹簧的伸长量为x，此时物块A受到的摩擦力和弹簧弹力的合力提供向心力，有mgkxm2(l0x)，代入数据解得x0.2 m.答案：(1)2 rad/s(2)0.2 m14解析：(1)根据向心力公式和牛顿第二定律得mgFNm，解得FN9 000 N.(2)最大速度满足mgm，解得vm20 m/s.(3)经过凹形路面最低点时FNmgm解得FN15 000 N.答案：(1)9 000 N(2)20 m/s(3)15 000 N15解析：(1)当细线1上的张力为0

18、时，小球所受重力和细线2上弹力的合力提供向心力，如图所示，则有：mg tan 37mL2sin 37，解得：1 rad/s.(2)当2 rad/s1 rad/s时， 小球做圆周运动的向心力增大，使细线与竖直方向的夹角增大，球向上方摆起若球摆动幅度小，则细线1上的张力仍然为0，否则，细线1的张力不为0.假设细线1上的张力为零，则有：mg tan mL2sin ，解得cos ，则偏角53由题意知B点到C点的水平和竖直距离相等，即L1L2sin 37L2cos 37解得L10.2L2当53时，小球上升的高度hL2(cos 37cos 53)0.2L2，可知细线1恰好竖直，细线1上的张力恰好为零，故此时细线2与竖直方向的夹角为53.