2023版新教材高中物理 第六章 圆周运动 单元素养检测 新人教版必修第二册.docx

1、单元素养检测(第六章)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分每小题只有一个选项符合题目要求)1关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下列说法中正确的是()A线速度大的角速度一定大 B线速度大的周期一定小C角速度大的运动半径一定小 D角速度大的周期一定小2关于离心运动，下列说法正确的是()A物体一直不受合外力作用时，可能做离心运动B沿半径方向合外力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动C只要向心力的大小发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心运动D沿半径方向合外力突然消失或变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动3荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活

2、动，如图所示，某同学正在荡秋千，A和B分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 ()A在B位置时，该同学受到的合力为零B在A位置时，该同学对秋千板的压力大于秋千板对该同学的支持力C在由A到B的过程中，该同学受到的向心力逐渐增大D在由A到B的过程中，该同学受到的向心力逐渐减小4.洗手后我们往往都有“甩水”的动作，如图所示是摄像机拍摄甩水视频后制作的频闪画面，A、B、C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置最后3帧照片中，指尖先以肘关节M为圆心做匀速圆周运动，到接近B的最后时刻，指尖以腕关节N为圆心做匀速圆周运动测得A、B之间的距离约为24 cm，相邻两帧之间的时间间隔为0.

3、 04 s，则指尖()A在B点的速度约为3 m/sB在B点的角速度为10 rad/sC在AB段的向心加速度约为36 m/s2D在BC段的向心加速度约为200 m/s25如图甲为单板滑雪U形场地，可简化为如图乙所示固定在竖直面内的半圆形轨道场地，因摩擦作用滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中做匀速圆周运动以下说法正确的是 ()A运动员下滑过程中合力的方向始终与运动轨迹相切B运动员下滑过程中的合力是一个恒力C运动员下滑过程中做的是匀变速曲线运动D运动员滑到最低点时对轨道的压力大于人的重力6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

4、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7如图所示，光滑固定的水平圆盘中心有一个光滑的小孔，用一细绳穿过小孔连接质量分别为m1、m2的小球A和B，让B球悬挂，A球在光滑的圆盘面上绕圆盘中心做匀速圆周运动，角速度为，转动半径为r，则关于r和关系的图像正确的是()二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的

5、四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8如图所示是中国古代玩具饮水鸟的示意图，它的神奇之处是，在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鸟将绕着O点不停摆动，一会儿它又会俯下身去，再“喝”一口水P、Q是饮水鸟上两点，且rPOrQO，则在摆动过程中()AP点的线速度小于Q点的线速度BP、Q两点的角速度大小相等C相同时间内P、Q两点通过的弧长相等DP、Q两点的线速度方向相反9关于如图所示的圆周运动，下列说法正确的是()A.如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态B如图乙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外侧车轮的轮缘会有

6、挤压作用C如图丙，钢球在水平面内做圆周运动，钢球距悬点的距离为l，则圆锥摆的周期T2D如图丁，在水平公路上行驶的汽车，车轮与路面之间的静摩擦力提供转弯所需的向心力10如图所示，“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()AA的线速度比B的线速度小BA与B的向心力大小相等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的缆绳所受的拉力小三、非选择题(本题共5小题，共54分)11(7分)探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可

7、使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时小球对挡板的弹力使弹簧测力套筒下降，从而露出测力套筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为121.(1)在这个实验中，利用了_来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系；A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法(2)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_(填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与_(填“挡板A”或“挡板B”

8、)处，同时选择半径_(填“相同”或“不同”)的两个塔轮；(3)当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的转动半径是短槽中小球的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为12，则左、右两边塔轮的半径之比为_12(9分)DIS向心力实验装置如图甲、乙所示，可以用来探究影响向心力大小的因素，实验中可以用力传感器测出小物块在水平光滑的横杆上做圆周运动所需要的向心力大小，用光电门传感器辅助测量小物块转动的角速度(1)实验测得挡光条遮光时间t、挡光条的宽度d、挡光条做圆周运动的半径r，则小物块的角速度的表达式为_(请用字母t、d、r表示).(2)为了提高实验精度，挡光条的宽度应适当_(

9、填“小”或“大”)些(3)图丙中两条曲线为相同半径、不同质量的小物块向心力与角速度的关系图线，由图丙可知，曲线对应的砝码质量_(填“大于”或“小于”)曲线对应的砝码质量13(10分)如图所示，质量为20 kg的小孩坐在秋千板上，小孩离拴绳子的横梁间距离为2 m，如果秋千板第一次摆到最低点时，速度大小为3 m/s.小孩可视为质点，取g 10 m/s2，求：(1)秋千板第一次摆到最低点时小孩的角速度大小；(2)第一次摆到最低点时，秋千板对小孩的支持力大小；(3)若秋千板的质量是2 kg，每根绳的拉力大小的最大值是多少？14(12分)一种餐桌的构造如图甲所示，已知圆形玻璃转盘的半径r0.6 m，圆形

10、桌面的半径R1 m，不计转盘的厚度，桌面到地面的高度h1 m轻绳一端固定在转盘边缘，另一端连接着质量m2 kg的小物块，小物块被轻绳带动沿桌面边缘一起旋转，达到稳定状态后，二者角速度相同，俯视图如图乙所示某时刻轻绳突然断裂，小物块沿桌面边缘飞出后的落地点到桌面和转盘共同圆心O的距离s m，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小物块飞出桌面边缘的速度大小v0；(2)小物块与桌面之间的动摩擦因数.15(16分)如图所示为风靡于小朋友之间的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图一质量m0.5 kg的赛车(视为质点)从A处出发，以速率v10.1 m/s驶过半径R10.1 m的凸形桥B的顶端，经CD段直线加

11、速后进入半径为R20.2 m的竖直圆轨道，并以某速度v2驶过圆轨道的最高点E，此时赛车对轨道的作用力恰好为零，g取10 m/s2，试计算：(1)赛车在B点受到轨道支持力的大小；(2)赛车经过E点时的速率v2；(3)若赛车以2v2的速率经过E点，求轨道所受来自赛车的弹力大小单元素养检测(第六章)1答案：D解析：由vr知，r一定时，v与成正比；v一定时，与r成反比，故A、C错误由v知，r一定时，v越大，T越小，故B错误由可知，越大，T越小，故D正确2答案：D解析：若物体一直不受合外力的作用，物体将静止或做匀速直线运动，而不是做离心运动，A错误；沿半径方向的合外力突然变大时，物体受到的合外力大于物体

12、需要的向心力，物体就要做向心运动，B错误；当合外力大于需要的向心力时，物体要做向心运动，当合外力小于需要的向心力时，物体要做离心运动，所以当向心力的大小发生变化时，物体既可能做离心运动，也可能做向心运动，C错误；沿半径方向的合外力突然消失或变小时，物体受到的合外力不足以提供物体做匀速圆周运动需要的向心力，物体就要远离圆心，做离心运动，D正确3答案：D解析：在B位置时，该同学的速度为零，向心力为零，即合力沿绳子方向的分力为零，但合力沿圆弧在B点的切线方向的分力不为零，故A错误；根据牛顿第三定律可知，在A位置时，该同学对秋千板的压力大小等于秋千板对该同学的支持力的大小，B错误；在由A到B过程中，该

13、同学的速度逐渐减小，由Fnm分析知，该同学受到的向心力逐渐减小，C错误，D正确4答案：D解析：从帧A到帧B的时间间隔是t0.04 s，A点到B点之间的实际距离为L24 cm，由题意知其弧长与弦长近似相等，根据线速度的定义有vB6 m/s，人的腕关节到指尖的距离为NC长约18 cm，肘关节到指尖的距离MB长约40 cm，角速度15 rad/s，故A、B错误；在AB段，an90 m/s2，故C错误；在BC段的向心加速度约为an200 m/s2，故D正确5答案：D解析：运动员下滑过程中做匀速圆周运动，其合力的大小不变，合力方向总是指向圆心，所以合力是变力，故A、B错误；运动员在下滑过程中速率不变，做

14、匀速圆周运动，根据an可知，加速度大小不变，方向始终指向圆心，即方向时刻在变，加速度不恒定，运动员做非匀变速曲线运动，故C错误；运动员滑到最低点时加速度竖直向上，处于超重状态，则对轨道的压力大于人的重力，故D正确6答案：D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.7答案：B解析：根据m2gm1r2得r，可知r与成正比，即r与2成反比，故A错误，B正确；

15、又有2，则与2成正比，故C、D错误8答案：BD解析：鸟将绕着O点不停摆动，P、Q是饮水鸟上两点，属于同轴转动，P点离O点更远，绕O点转动的半径大根据同轴转动角速度大小相等知，P、Q两点的角速度大小相等，故B正确；P、Q两点的角速度大小相等，P点绕O点转动的半径大，根据vr知，P点的线速度较大，故A错误；P、Q两点的线速度大小不同，故相同时间内通过的弧长不相等，故C错误；P、Q在O点两端，两点的线速度方向均与杆垂直故两点的线速度方向相反，选项D正确9答案：ABD解析：题图甲中，汽车通过拱桥的最高点时，加速度方向向下，处于失重状态，选项A正确；题图乙中，火车转弯超过规定速度行驶时，支持力在水平方向

16、分力不足以提供向心力，外轨对外侧车轮的轮缘会有挤压作用，选项B正确；题图丙中钢球在水平面内做圆周运动，根据牛顿第二定律可知mg tan ml sin ，解得圆锥摆的周期T2 ，选项C错误；题图丁中，在水平公路上行驶的汽车，车轮与路面之间的静摩擦力提供汽车转弯所需的向心力，选项D正确故选A、B、D.10答案：AD解析：当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，A与B的角速度相等，A的运动半径比B的小，由vr得，A的线速度比B的线速度小，A正确；由Fnm2r得，A的向心力比B的小，B错误；设缆绳与竖直方向的夹角为，座椅受重力mg和拉力FT的作用，其合力提供向心力，有mg tan m2r，得tan ，由于

17、AB，rArB，故悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角比B的小，C错误；拉力FT，由于AB，故FTAFTB，由牛顿第三定律知悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的缆绳所受的拉力小，D正确11答案：(1)C(2)相同挡板B相同(3)21解析：(1)在这个实验中，利用控制变量法来探究向心力的大小与小球质量、角速度、半径之间的关系；(2)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量相同的小球(控制质量不变)，分别放在挡板C与挡板B处(控制半径不同)，选择半径相同的两个塔轮(控制角速度不变)；(3)当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的转动半径是短槽中小球的2倍，即r左r右21，转动时发现左、右标

18、尺上露出的红白相间的等分格数之比为12，即Fn左Fn右12，由向心力Fnm2r，解得左右12，由于左、右两塔轮用皮带传动，两塔轮边缘的线速度大小相等，由vR可知，则左、右两边塔轮的半径之比为R左R右21.12答案：(1)(2)小(3)小于解析：(1)挡光条处的线速度v，由vr得；(2)挡光条宽度越窄，经过光电门时挡光时间越短，则平均速度越接近瞬时速度；(3)若保持角速度和半径都不变，由牛顿第二定律Fmam2r，可以知道，质量大的砝码需要的向心力大，所以曲线对应的砝码质量小于曲线对应的砝码质量13答案：(1)1.5 rad/s(2)290 N(3)159.5 N解析：(1)由圆周运动的线速度和角

19、速度的关系得1.5 rad/s；(2)对小孩受力分析知，在最低点时小孩受重力和秋千板的支持力的合力提供向心力可得F合FNmg，即FNmgm2010 N20 N290 N；(3)将小孩和秋千板视为一个整体，在最低点时速度最大，由拉力和重力的合力提供向心力，此时拉力最大，由牛顿第二定律可得F拉(m板m)g(m板m)，即F拉(220)10 N(220) N319 N，则每根绳子提供的拉力F N159.5 N14答案：(1) m/s(2)解析：(1)小物块沿桌面边缘飞出后做平抛运动，设运动时间为t，则竖直位移为hgt2，水平位移为xv0t，由几何关系可知s，联立解得v0 m/s.(2)设轻绳对小物块的

20、拉力大小为FT，方向与小物块和圆心O连线的夹角为，则sin ，小物块沿桌面边缘旋转时的向心力由轻绳的拉力FT、与桌面间的摩擦力Ff共同提供，故FTcos m，FTsin Ff，Ffmg，联立解得.15答案：(1)4.95 N(2)1.414 m/s(用根号形式表示也可)(3)15 N解析：(1)根据牛顿第二定律，B处的赛车满足mgFNm，即赛车受到的支持力为FNmgm4.95 N.(2)在E点，赛车对轨道的作用力恰好为零，根据牛顿运动定律可知，E处的赛车满足mgm，即赛车的速率v2 m/s1.414 m/s.(3)显然赛车以2v2过E点时，会受到外轨道对赛车指向圆心的支持力，故根据牛顿第二定律，E处的赛车满足mgFNm，解得FN15 N，故根据牛顿第三定律，轨道所受来自赛车的弹力为15 N