1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元素养检测(二) (第六章)(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题，每小题3分，共27分)1.如图所示,四辆相同的小“自行车”固定在四根水平横杆上,四根横杆间的夹角均保持90不变,且可一起绕中间的竖直轴转动。当小“自行车”的座位上均坐上小孩并一起转动时,他们的()A.角速度相同B.线速度相同C.向心加速度相同D.所需向心力大小相同【解析】选A。小自行车在转动过程中,转动的周期相等,因此角速度相同,选项A正确;根据v=r可知,线速度大
2、小相等,但方向不同,选项B错误;根据a=r2可知,向心加速度大小相等,但方向不同,选项C错误;由于不知道小孩的质量关系,根据F向=mr2可知,所需向心力大小关系不确定,选项D错误。2.6月1日2日，2019年广东省第一届无人机锦标赛在广州开元学校举行。本次比赛作为首届省级官方最高级别无人机专项赛事，可以说是里程碑的比赛，无人机携带货物正在空中水平面内转弯，其运动可看作匀速圆周运动，若其转弯半径为r，转弯速度为v，货物质量为m，此时无人机对货物的作用力大小为()A.mB.MgC.m+mgD.m【解析】选D。根据牛顿第二定律有：F合=m，根据平行四边形定则，如图。无人机对货物的作用力F=m，选项D
3、正确。3.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中P位置)，两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下面的判断正确的是()A.细线所受的拉力变小B.小球P运动的角速度变大C.Q受到桌面的静摩擦力变小D.Q受到桌面的支持力变小【解析】选B。设OP长度为l，与水平面的夹角为，竖直方向受力平衡，有Fsin=mg，水平方向由牛顿第二定律得Fcos=m2lcos，由以上方程分析可得，随角减小，F增大，A错误；结合Q的受力
4、平衡得Q受到桌面的静摩擦力变大，受到桌面的支持力不变，C、D错误；F=m2l，随F的增大而增大，B正确。4.如图所示，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中，物体的速率逐渐增大，则()A.物体的合力为零B.物体的合力大小不变，方向始终指向圆心OC.物体的合力就是向心力D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)【解析】选D。物体做加速曲线运动，合力不为零，A错；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力提供向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力方向间的夹角为锐角，合力方向与速度方向不垂直，B、C错，D对。5.有
5、关圆周运动的基本模型，下列说法不正确的是()A.如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态B.如图乙所示是一圆锥摆，增大，若保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变C.如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等D.火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对火车轮缘会有挤压作用【解析】选C。汽车在最高点mg-FN=知FNmg，故处于失重状态，故A项正确；如题图乙所示是一圆锥摆，重力和拉力的合力F=mgtan=m2r；r=htan ，知=，故增大，但保持圆锥的高不变，角速度仍不变，故B项正确；根据受力分析知两球受力情况相同
6、，即向心力相同，由F=m2r知r不同，角速度不同，故C项错误；火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，则外轨对轮缘会有挤压作用，故D项正确。6.有一长度为L=0.50 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=3.0 kg的小球，如图所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速度是2.0 m/s，g取10 m/s2，则此时细杆OA受到()A.6.0 N的拉力B.6.0 N的压力C.24 N的拉力D.24 N的压力【解析】选B。设细杆对小球的作用力为FN，方向竖直向下，如图所示，由向心力公式得FN+mg=m，则FN=m-mg=(3.0-3.010) N=-
7、6 N。负号说明FN的方向与假设方向相反，即竖直向上。由牛顿第三定律知应选B。7.如图为厦门观音山梦海岸度假区的摩天轮，是游客喜爱的娱乐项目之一。假设摩天轮座与舱中的游客均可视为质点，座舱在竖直面内做匀速圆周运动()A.游客在各个位置的线速度都相同B.所有游客的加速度都相同C.摩天轮转动时，游客始终处于平衡状态D.游客经过最低点时处于超重状态【解析】选D。匀速圆周运动线速度大小不变，方向时刻变化，故A错误；匀速圆周运动向心加速度一直沿半径指向圆心，方向时刻变化，故B错误；摩天轮转动时有沿半径方向的加速度，所以游客不是处于平衡状态，故C错误；游客经过最低点时，加速度向上，所以处于超重状态，故D正
8、确。8.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【解析】选C。小球摆动至最低点，由动能定理：mgL=mv2，可得：v=，因LPLQ，故vPmQ，则动能无法比较，选项B错误；在最低点，FT-mg=m，可得FT=3mg，选项C正确；a=2g，两球的向心加速度相等，选项D错误。9.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，
9、另一端固定一小球，现让小球在竖直面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F-v2图像如图乙所示。则()A.小球的质量为B.当地的重力加速度大小为C.v2=c时，杆对小球的弹力方向向上D.v2=b时，杆对小球的弹力大小为2mg【解析】选A。在最高点，若v=0，则F=mg=a；若F=0，则mg=m=m，解得g=，m=，故A正确，B错误；由题图可知当v2b时，杆对小球的弹力方向向下，所以当v2=c时，杆对小球的弹力方向向下，故C错误；当v2 =b时，杆对小球的弹力大小为0，故D错误。二、实验题(6分)10.用如图所示的装置来探究小球做圆周运
10、动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持_相同。A.和rB.和mC.m和rD. m和F(2)图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与_的关系。A.质量mB.半径rC.角速度(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球
11、所受向心力的比值为19，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为_。A.13B.31C.19D.91【解析】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。 故A正确。(2)图中两钢球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，故选C。(3)根据F=m2r，两球的向心力之比为19，半径和质量相等，则转动的角速度之比为13，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=r，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为31。答案：(1)A(2)C(3)B三、计算题(本题共3小题，共27分。要有必要的文字说明
12、和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(8分)如图所示，一个人用一根长1 m、最多只能承受46 N拉力的绳子，拴着一个质量为1 kg的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心O离地面h=6 m，小球转动至最低点时绳子突然断了。(g取10 m/s2)(1)绳子断时小球运动的角速度多大？(2)绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离。【解析】(1)在最低点：F-mg=m2R，(2分)绳断时，F=46 N，得=6 rad/s(1分)(2)绳断后，小球做平抛运动，竖直方向上h-R=gt2，(2分)得t=1 s。(1分)水平方向：x=vt=Rt=6 m。(2分)答案：(1)6 rad/s(2)6 m12
13、.(9分)如图所示，用长为l的细绳拴住一个质量为m的小球，当小球在水平面内做匀速圆周运动时，细绳与竖直方向成角，求：(1)细绳对小球的拉力；(2)小球做匀速圆周运动的周期。 【解析】(1)对小球受力分析，根据小球竖直方向上的合力等于零，有：FTcos=mg(3分)解得：FT=(1分)(2)在水平方向上有：F合=mgtan=mlsin( )2(3分)解得：T=2(2分)答案：(1)(2)2 13.(10分)一个圆盘在水平面内匀速转动。盘面上距圆盘中心r=0.1 m的位置有一个质量为m=1.0 kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，动摩擦因数=0.5，重力加速度g取10 m/s2。 如图所示，求
14、：(1)当角速度1=3 rad/s时，摩擦力为多少。(2)若要保持小物体与圆盘相对静止，角速度最大为多少？【解析】(1)物体所受摩擦力充当向心力为f，则有：f=mr=1.090.1 N=0.9 N。(4分)(2)当静摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度最大，根据向心力公式得：mg=mr(4分)解得：max= 5 rad/s(2分)答案：(1)0.9 N(2)5 rad/s【等级性考试】(30分钟40分)14.(6分)(多选)如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径分别为R1、R2、R3， a、b、c是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是()A.a
15、、b两点的线速度大小一定相等B.a、b两点的角速度一定相等C.a、c两点的周期之比为R1R2D.b、c两点的向心加速度之比为R3R2【解析】选A、C。a、b两点靠链条传动，线速度大小相等，根据v=r知，a、b两点的半径不等，则角速度不等，A符合题意，B不符合题意。b、c两点共轴转动，角速度相等，周期相等，a、b两点的角速度之比为R2R1，则a、b两点的周期之比为R1R2，所以a、c两点的周期之比为R1R2，C符合题意。由向心加速度a=2R知，b、c向心加速度之比为R2R3 ，D不符合题意。15.(6分)如图所示,物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作用力有()A.圆盘对B及
16、A对B的摩擦力,两力都指向圆心B.圆盘对B的摩擦力指向圆心,A对B的摩擦力背离圆心C.圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力D.圆盘对B的摩擦力和向心力【解析】选B。以A为研究对象,B对A的静摩擦力指向圆心,提供A做圆周运动的向心力,根据牛顿第三定律,A对B有背离圆心的静摩擦力;以整体为研究对象,圆盘对B一定施加沿半径向里的静摩擦力,B项正确。16.(6分)(多选)如图所示，轻杆长为3L，在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B，杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动。在转动的过程中，忽略空气的阻力。若球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用
17、力，则下列说法正确的是()A.此时球A的速度为零B.球B在最高点时速度一定不为零C.球B在最高点时，杆对水平轴的作用力为mgD.球B转到最高点时，杆对水平轴的作用力为1.5mg【解题指南】本题解题的关键是(1)系统做变速圆周运动，在竖直方向向心力指向圆心，抓住B在最高点时，球B对杆无作用力，结合牛顿第二定律求出B的速度。(2)A、B的角速度相等，求出A的速度。(3)根据牛顿第二定律求出杆对A的作用力，从而得出杆对水平轴的作用力大小。【解析】选B、D。球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，有：mg=m，解得：v=，由于A、B的角速度相等，线速度之比为12，可知A的速度为
18、v1=，故A错误，B正确；球B在最高点，杆对球B无作用力，对A分析，根据牛顿第二定律得：F-mg=，解得：F=1.5mg，则杆对球A的作用力为1.5mg，杆对水平轴的作用力为1.5mg，故C错误，D正确。17.(8分)如图所示为某同学利用向心力演示器探究向心力的大小与质量、角速度和转动半径之间关系的实验场景，已知该同学的实验步骤全部正确。请根据图片中信息回答以下问题：(1)该同学此时探究的关系是_。A.向心力与质量的关系 B.向心力与角速度的关系C.向心力与半径之间的关系D.信息不足，不能确定(2)图片中铝球与钢球的向心力大小之比约为。【解析】(1)如题图所示，转动半径和角速度不变，则使用向心
19、力演示器探究向心力大小与质量的关系，故A正确，B、C、D错误。(2)铝球与钢球质量不同，根据露出的标尺格数多少分析向心力大小之比，为54。答案：(1)A(2)5418.(14分)如图所示，直角架ABC的直角边AB在竖直方向上，B点和C点各系一细绳，两绳共吊着一质量为1 kg 的小球于D点，且BDCD，ABD=30，BD=40 cm。当直角架以AB为轴，以10 rad/s的角速度匀速转动时，绳BD和CD的拉力各为多少？(g取10 m/s2)【解析】假设小球在如图所示的水平面内做圆周运动，受力分析如图所示，半径r=BDsin30=0.2 m(2分)向心力：Fn=m2r(2分)水平方向FT1sin30-FT2cos30=m2r (2分)竖直方向FT1cos30+FT2sin30-mg=0(2分)由解得：FT20，说明CD绳已松，则有FT2=0；(1分)BD绳与竖直面的夹角大于30，设为，则有FT1sin=m2r，(2分)r=BDsin。(1分)FT1cos-mg=0，(1分)解之得FT1=40 N。(1分)答案：40 N0关闭Word文档返回原板块
