阶段综合检测(一) [第一、二章](课件 练习)高中物理 教科版(2019)必修 第二册

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阶段综合检测(一) [第一、二章](课件 练习)高中物理 教科版(2019)必修 第二册

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阶段综合检测(一) [第一、二章]
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题目要求)
1.关于匀速圆周运动,下列说法中正确的是(  )
A.周期不变 B.线速度大小、方向均不变
C.向心力大小、方向均不变 D.向心加速度大小、方向均不变
2.风能是一种绿色能源。如图所示,叶片在风力推动下转动,带动发电机发电,M、N为同一个叶片上的两点,下列判断正确的是(  )
A.M点的线速度小于N点的线速度 B.M点的角速度小于N点的角速度
C.M点的转速大于N点的转速 D.M点的周期大于N点的周期
3.一根稍长的细杆,一端固定一枚铁钉,另一端用羽毛做成尾翼,这样就得到了一个能够显示曲线运动轨迹的“飞镖”(  )
A.飞镖在空中飞行时速度方向与合力方向相同
B.飞镖在空中飞行时速度方向与合力方向相反
C.飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的速度方向
D.飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的合力方向
4.手抛泡沫滑翔飞机是一款锻炼儿童双手操作能力的户外玩具。手抛滑翔飞机在某次滑行过程中,在同一竖直面内从A到B滑出了一段曲线,如图所示。关于该段运动,下列说法正确的是(  )
A.飞机速度始终不变
B.飞机所受合力不为零
C.在A处,空气对飞机没有作用力
D.在B处,空气对飞机的作用力与速度方向相反
5.如图所示,某同学在研究运动的合成时做了下述活动:用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动,运动中保持直尺水平,同时,用右手沿直尺向右移动笔尖。若该同学左手的运动为匀速直线运动,右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速直线运动,则关于笔尖相对于黑板的运动,下列说法中正确的是(  )
A.笔尖做匀速直线运动
B.笔尖做匀变速直线运动
C.笔尖做匀变速曲线运动
D.图中笔尖的运动轨迹是一条斜向上的直线
6.如图所示,位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量分别为m1和m2的两带孔小球穿于环上。当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时,发现两小球均离开了原位置,它们和圆心的连线与竖直方向的夹角分别记为θ1和θ2,下列说法正确的是(  )
A.若m1>m2,则θ1>θ2
B.若m1<m2,则θ1>θ2
C.θ1和θ2总是相等,与m1和m2的大小无关
D.以上说法均错误
7.a、b两个物体做平抛运动的轨迹如图所示,设它们抛出的初速度分别为va、vb,碰到台面时的速度分别为va'、vb',则(  )
A.va>vb B.va<vb
C.va'>vb' D.va'<vb'
8.某同学在匀速向右运动的小车上,相对自身竖直向上抛出一小球,待小球落回时接住小球。另一同学在地面上且垂直于小车运动方向上用频闪相机记录下了该过程小球的位置,如图所示。已知图片背景方格的每一小格边长为10 cm,取重力加速度g=10 m/s2,则小车匀速运动的速度为(  )
A.0.5 m/s B.1.6 m/s
C.3.0 m/s D.4.5 m/s
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.广东省某小镇一次洪水后, 将一座桥的桥墩冲毁,桥面向下凹陷,成为一座罕见的“倒拱桥”,如图所示,一辆摩托车正在通过此桥,试分析该摩托车通过此桥凹陷路段最低点时,下列判断正确的是(  )
A.桥面对摩托车的支持力大于摩托车自身重力
B.摩托车受到重力、支持力、向心力的作用
C.为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险,该摩托车应加速尽快通过
D.为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险,该摩托车应减速缓慢通过
10.如图所示,用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做完整的圆周运动,重力加速度为g。则下列说法正确的是(  )
A.小球在圆周最高点时所受向心力一定为小球重力
B.小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C.小球在最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
D.小球在最高点的速率至少为
11.山西刀削面是中国著名面食之一,因其制作方法和风味的独特,而驰名中外。如图所示,将一锅水烧开,拿一块面团放在锅旁边较高处,用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿,使面片水平飞出,落向锅中。若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8 m,最近的水平距离为0.5 m,锅的半径也为0.5 m,要想使削出的面片落入锅中,则面片的水平速度可能是下列选项中的哪些值(忽略空气阻力,不计面片的大小,重力加速度取g=10 m/s2)(  )
A.4 m/s B.3 m/s
C.2 m/s D.1 m/s
12.(2024·四川乐山期末)如图所示,两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的(  )
A.角速度相同 B.线速度大小不相同
C.向心加速度大小相同 D.受到的向心力大小不相同
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
13.(8分)某学校新进了一批传感器,小明在老师指导下,在实验室利用传感器探究物体做圆周运动的向心力与物体质量、轨道半径及转速的关系。实验装置如图甲所示。带孔的小滑块套在光滑的水平细杆上。通过细杆与固定在转轴上的拉力传感器相连。小滑块上固定有转速传感器。细杆可绕转轴做匀速圆周运动,小明先保持滑块质量和轨道半径不变来探究向心力与转速的关系。
(1)若拉力传感器的示数为F,转速传感器的示数为n,小明通过改变转速测量出多组数据,作出了如图乙所示的图像,则小明选取的横坐标可能是    。
A.n      B.C. D.n2
(2)小明测得滑块做圆周运动的半径为r,若F、r、n均取国际单位,图乙中图线的斜率为k,则滑块的质量可表示为m=     。
14.(10分)某实验小组利用如图甲所示的装置测量小球平抛运动的初速度。
(1)下列实验操作正确的是    。
A.斜槽轨道末端切线必须水平 B.记录的点应适当多一些 C.小球每次可以从不同高度由静止释放
(2)如图乙所示,该小组从运动轨迹上选取了5个点,并以第一个点为坐标原点建立坐标系,各点的坐标值已在图中标出。(重力加速度g取9.8 m/s2)
①图中坐标原点     (填“是”或“不是”)抛出点;
②小球平抛运动的初速度为     m/s(保留2位有效数字)。
15.(10分)(2024·四川遂宁期中)如图所示,水平转台上有一个质量为m的小物块,用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上,细绳与竖直转轴的夹角为θ,系统静止时细绳绷直但张力为零。物块与转台间动摩擦因数为μ(μ<tan θ),设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,在物块离开转台前,求:
(1)绳中刚出现拉力时转台的角速度;
(2)物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度。
16.(14分)如图所示,一半径R=4 m的圆盘水平放置,在其边缘E点固定一个小桶,在圆盘直径DE的正上方平行放置一水平滑道BC,滑道右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上,高度差h=5 m。AB为一竖直面内的光滑圆弧轨道,半径r=0.1 m,且与水平滑道相切于B点。一质量m=0.2 kg的滑块(可视为质点)从A点由静止释放,当滑块经过B点时,对B点压力为52 N,恰在此时,圆盘从图示位置以一定的角速度ω绕通过圆心的竖直轴匀速转动,最终滑块由C点水平抛出,恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道BC间的动摩擦因数为0.3,取重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)滑块到达B点时的速度;
(2)水平滑道BC的长度;
(3)圆盘转动的角速度ω应满足的条件。
17.(18分)如图所示,一个可视为质点的质量为m=2 kg的木块从P点以初速度v0=5 m/s向右运动,木块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,木块运动到M点后水平抛出,恰好沿粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧轨道(不计空气阻力)。已知圆弧的半径R=0.5 m,半径OA与竖直半径OB间的夹角θ=53°,木块到达A点时的速度vA=5 m/s,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g=10 m/s2。
(1)求P到M的距离l;
(2)求M、A间的距离s;
(3)若木块到达圆弧底端B点时速度大小vB=5 m/s,求此时木块对轨道的压力。
阶段综合检测(一) [第一、二章]
1.A 匀速圆周运动是周期、角速度不变,线速度、向心力、向心加速度大小不变而方向改变的曲线运动。故选A。
2.A 因M、N两点转动的角速度相等,转速相等,则周期相等,根据v=rω知,M点转动的半径小,则M点的线速度小于N点的线速度,A正确,B、C、D错误。
3.C 飞镖在空中飞行时做曲线运动,则速度方向与合力方向不共线,即速度方向与合力方向不相同,也不是相反的,选项A、B错误;飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的速度方向,选项C正确,D错误。
4.B 飞机速度方向不断变化,则速度不断变化,A错误;飞机做曲线运动,则所受合力不为零,B正确;飞机做曲线运动,其合力指向曲线的凹面,故A、B两点均受到空气作用力,不可能只受重力作用,且在B处,空气对飞机的作用力与速度方向不是相反的,C、D错误。
5.C 笔尖同时参与了直尺竖直向上的匀速运动和水平向右初速度为零的匀加速运动,合初速度向上,合加速度水平向右,笔尖相对于黑板的运动即实际运动,运动性质取决于合初速度与合加速度,由于合加速度恒定,所以是匀变速运动;合初速度与合加速度不在同一直线上,所以轨迹是曲线;所以笔尖在做匀变速曲线运动,故A、B、D错误,C正确。 
6.C 小球所受重力和环的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律可得mgtan θ=mω2Rsin θ,解得cos θ=,说明小球和圆心的连线与竖直方向的夹角θ总是相等,与小球的质量无关,故C正确,A、B、D错误。
7.B 根据x=vt,h=gt2,解得v=x,a的水平位移x较小,但是竖直位移h较大,可知初速度v较小,即va<vb,选项A错误,B正确;碰到台面时的速度v'=,因a的水平速度较小,但是竖直高度较大,因此无法判断两球碰到台面上的速度关系,选项C、D错误。
8.B 小球运动轨迹对称,对称轴右侧可看作平抛运动。从图中读出:平抛过程水平方向位移约x=0.7 m,竖直方向位移约y=1.0 m,设水平方向速度为v,根据平抛运动公式x=vt,y=gt2,解得v≈1.6 m/s,故B正确,A、C、D错误。
9.AD 由牛顿第二定律可得N-mg=m,N=mg+m,因此可知桥面对摩托车的支持力大于摩托车自身重力,A正确。向心力是支持力与重力的合力,是效果力,不是摩托车所受的一个力,B错误。由A选项的分析计算可知,该摩托车的速度越大,受到的支持力越大,由牛顿第三定律可知,桥面所受的压力越大;速度越小桥面所受的压力越小,越安全,因此为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险,该车应减速慢行,C错误,D正确。
10.CD 小球在圆周最高点时,向心力可能等于重力,也可能等于重力与绳子的拉力的合力,取决于小球的瞬时速度的大小,故A错误;小球在圆周最高点时,若只有重力提供向心力,则拉力为零,故B错误;小球在最低点时具有向上的向心加速度,合力一定向上,则拉力一定大于重力,故C正确;当小球刚好到达最高点时,仅有重力提供向心力,则有=mg,解得v=,故D正确。
11.BC 面片在空中做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,则有h=gt2,所以面片落入锅中的时间为t==0.4 s,面片做平抛运动的水平位移满足0.5 m<x<1.5 m,根据x=vt可得面片的水平速度1.25 m/s<v<3.75 m/s,故B、C可能,A、D不可能。
12.ABD 设细线与竖直方向的夹角为θ,根据合力提供向心力可知mgtan θ=mω2r,根据几何关系tan θ=,解得ω=,所以它们的角速度相同,故A正确;两个小球的角速度相同,根据v=ωr,两个小球的圆周运动半径不同,所以线速度大小不同,故B正确;根据合力提供向心力可知mgtan θ=ma,解得a=gtan θ,因为细线与竖直方向的夹角θ不同,故向心加速度大小不同,故C错误;根据合力提供向心力可知F向=mgtan θ,因为细线与竖直方向的夹角θ不同,故向心力大小不同,故D正确。
13.(1)D (2)
解析:(1)根据向心力与转速的关系有F=mrω2=4π2mrn2,可知小明选取的横坐标可能是n2,故选D。
(2)根据题意有F=kn2,结合向心力与转速的关系可得m=。
14.(1)AB (2)①不是 ②1.0
解析:(1)斜槽轨道末端的切线必须调至水平,这样才能使小球离开斜槽后做平抛运动,故A正确;要使描出的轨迹更好地反映真实运动情况,记录的点应适当多一些,这样得到的平抛运动轨迹更准确,故B正确;为了减小误差,应
使小球每次都从斜槽上相同位置由静止开始滑下,故C错误。
(2)①若原点O是抛出点,因小球竖直方向做的自由落体运动,通过连续相等时间,位移之比应为1∶3∶5∶…而由图可知在相等的时间内竖直位移之比为6.08∶8.57∶11.03∶13.42,不满足位移比例关系,故原点O不是抛出点。②小球在竖直方向做自由落体运动,则有Δy=gT2
T= s≈0.05 s
则初速度v0== m/s=1.0 m/s。
15.(1) (2)
解析:(1)当绳中刚出现拉力时,有μmg=mLsin θ
解得ω1=。
(2)当物块和转台之间摩擦力为零时,物块开始离开转台,有mgtan θ=mLsin θ
解得ω2=
所以物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为ω2=。
16.(1)5 m/s (2)1.5 m
(3)ω=1.5nπ rad/s(n=1,2,3,…)
解析:(1)滑块到达B点时,由牛顿第二定律得
N-mg=m
根据牛顿第三定律知N=52 N
解得vB=5 m/s。
(2)从C到E滑块做平抛运动,在水平方向R=vCt
竖直方向h=gt2联立解得vC=4 m/s
从B到C,由运动学公式得-=2μgx
解得B、C间的距离x=1.5 m。
(3)从B到C用时t1== s
从C到E的时间t2=1 s
由题意知t1+t2=n
解得ω==1.5nπ rad/s(n=1,2,3,…)
17.(1)2 m (2) m (3)120 N,方向竖直向下
解析:(1)木块运动到A点时,木块做平抛运动的初速度v等于vA水平方向的分速度,由题图可知v=vAcos θ=3 m/s
木块在水平面上滑行时的加速度大小a=μg=4 m/s2
P到M的距离l==2 m。
(2)由题图可知,木块运动至A点时竖直方向的分速度为vy=vAsin θ=4 m/s
设M点与A点的水平距离为x,竖直高度为h,有
vy=gt
=2gh
x=vt
s=
解得s= m。
(3)设木块到达圆弧底端时,底端对木块的支持力为N,根据N-mg=m可得,N=120 N
由牛顿第三定律可知,木块对轨道的压力大小N'=N=120 N,方向竖直向下。
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阶段综合检测(一) [第一、二章]
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出
的四个选项中只有一个选项符合题目要求)
1. 关于匀速圆周运动,下列说法中正确的是(  )
A. 周期不变
B. 线速度大小、方向均不变
C. 向心力大小、方向均不变
D. 向心加速度大小、方向均不变
解析: 匀速圆周运动是周期、角速度不变,线速度、向心力、
向心加速度大小不变而方向改变的曲线运动。故选A。
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2. 风能是一种绿色能源。如图所示,叶片在风力推动下转动,带动发
电机发电,M、N为同一个叶片上的两点,
下列判断正确的是(  )
A. M点的线速度小于N点的线速度
B. M点的角速度小于N点的角速度
C. M点的转速大于N点的转速
D. M点的周期大于N点的周期
解析: 因M、N两点转动的角速度相等,转速相等,则周期相
等,根据v=rω知,M点转动的半径小,则M点的线速度小于N点的
线速度,A正确,B、C、D错误。
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3. 一根稍长的细杆,一端固定一枚铁钉,另一端用羽毛做成尾翼,这
样就得到了一个能够显示曲线运动轨迹的“飞镖”(  )
A. 飞镖在空中飞行时速度方向与合力方向相同
B. 飞镖在空中飞行时速度方向与合力方向相反
C. 飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的速度方向
D. 飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的合力方向
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解析: 飞镖在空中飞行时做曲线运动,则速度方向与合力方向
不共线,即速度方向与合力方向不相同,也不是相反的,选项A、
B错误;飞镖插入泥土的方向就是飞镖落地时的速度方向,选项C
正确,D错误。
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4. 手抛泡沫滑翔飞机是一款锻炼儿童双手操作能力的户外玩具。手抛
滑翔飞机在某次滑行过程中,在同一竖直面内从A到B滑出了一段
曲线,如图所示。关于该段运动,下列说法正确的是(  )
A. 飞机速度始终不变
B. 飞机所受合力不为零
C. 在A处,空气对飞机没有作用力
D. 在B处,空气对飞机的作用力与速度方向相反
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解析: 飞机速度方向不断变化,则速度不断变化,A错误;飞
机做曲线运动,则所受合力不为零,B正确;飞机做曲线运动,其
合力指向曲线的凹面,故A、B两点均受到空气作用力,不可能只
受重力作用,且在B处,空气对飞机的作用力与速度方向不是相反
的,C、D错误。
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5. 如图所示,某同学在研究运动的合成时做了下述活动:用左手沿黑
板推动直尺竖直向上运动,运动中保持直尺水平,同时,用右手沿
直尺向右移动笔尖。若该同学左手的运动为匀速直线运动,右手相
对于直尺的运动为初速度为零的匀加速直线运动,则关于笔尖相对
于黑板的运动,下列说法中正确的是(  )
A. 笔尖做匀速直线运动
B. 笔尖做匀变速直线运动
C. 笔尖做匀变速曲线运动
D. 图中笔尖的运动轨迹是一条斜向上的直线
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解析: 笔尖同时参与了直尺竖直向上的匀速运动和水平向右初
速度为零的匀加速运动,合初速度向上,合加速度水平向右,笔尖
相对于黑板的运动即实际运动,运动性质取决于合初速度与合加速
度,由于合加速度恒定,所以是匀变速运动;合初速度与合加速度
不在同一直线上,所以轨迹是曲线;所以笔尖在做匀变速曲线运
动,故A、B、D错误,C正确。 
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6. 如图所示,位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量分别为
m1和m2的两带孔小球穿于环上。当圆环最终以角速度ω绕竖直直径
匀速转动时,发现两小球均离开了原位置,它们和圆心的连线与竖
直方向的夹角分别记为θ1和θ2,下列说法正确的是(  )
A. 若m1>m2,则θ1>θ2
B. 若m1<m2,则θ1>θ2
C. θ1和θ2总是相等,与m1和m2的大小无关
D. 以上说法均错误
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解析: 小球所受重力和环的支持力的合力提供向心力,根据牛
顿第二定律可得mgtan θ=mω2Rsin θ,解得cos θ=,说明小球和
圆心的连线与竖直方向的夹角θ总是相等,与小球的质量无关,故
C正确,A、B、D错误。
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7. a、b两个物体做平抛运动的轨迹如图所示,设它们抛出的初速度分
别为va、vb,碰到台面时的速度分别为va'、vb',则
(  )
A. va>vb B. va<vb
C. va'>vb' D. va'<vb'
解析: 根据x=vt,h=gt2,解得v=x,a的水平位移x较
小,但是竖直位移h较大,可知初速度v较小,即va<vb,选项A错
误,B正确;碰到台面时的速度v'=,因a的水平速度较
小,但是竖直高度较大,因此无法判断两球碰到台面上的速度关
系,选项C、D错误。
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8. 某同学在匀速向右运动的小车上,相对自身竖直向上抛出一小球,
待小球落回时接住小球。另一同学在地面上且垂直于小车运动方向
上用频闪相机记录下了该过程小球的位置,如图所示。已知图片背
景方格的每一小格边长为10 cm,取重力加速
度g=10 m/s2,则小车匀速运动的速度为(  )
A. 0.5 m/s B. 1.6 m/s
C. 3.0 m/s D. 4.5 m/s
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解析: 小球运动轨迹对称,对称轴右侧可看作平抛运动。从图
中读出:平抛过程水平方向位移约x=0.7 m,竖直方向位移约y=
1.0 m,设水平方向速度为v,根据平抛运动公式x=vt,y=gt2,
解得v≈1.6 m/s,故B正确,A、C、D错误。
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二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9. 广东省某小镇一次洪水后, 将一座桥的桥墩冲毁,桥面向下凹陷,成为一座罕见的“倒拱桥”,如图所示,一辆摩托车正在通过此桥,试分析该摩托车通过此桥凹陷路段最低点时,下列判断正确的
是(  )
A. 桥面对摩托车的支持力大于摩托车自身重力
B. 摩托车受到重力、支持力、向心力的作用
C. 为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险,该摩托车应加速尽快通过
D. 为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险,该摩托车应减速缓慢通过
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解析:  由牛顿第二定律可得N-mg=m,N=mg+m,因
此可知桥面对摩托车的支持力大于摩托车自身重力,A正确。向心
力是支持力与重力的合力,是效果力,不是摩托车所受的一个力,
B错误。由A选项的分析计算可知,该摩托车的速度越大,受到的
支持力越大,由牛顿第三定律可知,桥面所受的压力越大;速度越
小桥面所受的压力越小,越安全,因此为了避免桥面因受到的压力
过大而发生危险,该车应减速慢行,C错误,D正确。
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10. 如图所示,用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做完
整的圆周运动,重力加速度为g。则下列说法正确的是(  )
A. 小球在圆周最高点时所受向心力一定为小球重力
B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C. 小球在最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
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解析:  小球在圆周最高点时,向心力可能等于重力,也可能
等于重力与绳子的拉力的合力,取决于小球的瞬时速度的大小,
故A错误;小球在圆周最高点时,若只有重力提供向心力,则拉
力为零,故B错误;小球在最低点时具有向上的向心加速度,合
力一定向上,则拉力一定大于重力,故C正确;当小球刚好到达
最高点时,仅有重力提供向心力,则有=mg,解得v=,
故D正确。
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11. 山西刀削面是中国著名面食之一,因其制作方法和风味的独特,
而驰名中外。如图所示,将一锅水烧开,拿一块面团放在锅旁边
较高处,用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿,使面片水平
飞出,落向锅中。若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8 m,最近的
水平距离为0.5 m,锅的半径也为0.5 m,要想使削出的面片落入
锅中,则面片的水平速度可能是下列选项中的哪些值(忽略空气
阻力,不计面片的大小,重力加速度取
g=10 m/s2)(  )
A. 4 m/s B. 3 m/s
C. 2 m/s D. 1 m/s
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解析:  面片在空中做平抛运动,竖直方向做自由落体运
动,则有h=gt2,所以面片落入锅中的时间为t==0.4
s,面片做平抛运动的水平位移满足0.5 m<x<1.5 m,根据x
=vt可得面片的水平速度1.25 m/s<v<3.75 m/s,故B、C可
能,A、D不可能。
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12. (2024·四川乐山期末)如图所示,两个质量相同的小球用长度不
等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它
们的(  )
A. 角速度相同
B. 线速度大小不相同
C. 向心加速度大小相同
D. 受到的向心力大小不相同
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解析:  设细线与竖直方向的夹角为θ,根据合力提供向心
力可知mgtan θ=mω2r,根据几何关系tan θ=,解得ω=,所
以它们的角速度相同,故A正确;两个小球的角速度相同,根据v
=ωr,两个小球的圆周运动半径不同,所以线速度大小不同,故
B正确;根据合力提供向心力可知mgtan θ=ma,解得a=gtan θ,
因为细线与竖直方向的夹角θ不同,故向心加速度大小不同,故C
错误;根据合力提供向心力可知F向=mgtan θ,因为细线与竖直方
向的夹角θ不同,故向心力大小不同,故D正确。
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三、非选择题(本题共5小题,共60分)
13. (8分)某学校新进了一批传感器,小明在老师指导下,在实验室
利用传感器探究物体做圆周运动的向心力与物体质量、轨道半径
及转速的关系。实验装置如图甲所示。带孔的小滑块套在光滑的
水平细杆上。通过细杆与固定在转轴上的拉力
传感器相连。小滑块上固定有转速传感器。
细杆可绕转轴做匀速圆周运动,小明先保
持滑块质量和轨道半径不变来探究向心力
与转速的关系。
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(1)若拉力传感器的示数为F,转速传感器的示数为n,小明通
过改变转速测量出多组数据,作出了如图乙所示的图像,则
小明选取的横坐标可能是 。
A. n
D. n2
D 
解析:根据向心力与转速的关系有F=mrω2=4π2mrn2,可知小明选取的横坐标可能是n2,故选D。
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(2)小明测得滑块做圆周运动的半径为r,若F、r、n均取国际单
位,图乙中图线的斜率为k,则滑块的质量可表示为m
= 。
解析: 根据题意有F=kn2,结合向心力与转速的关系可得m=。
 
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14. (10分)某实验小组利用如图甲所示的装置测量小球平抛运动的
初速度。
(1)下列实验操作正确的是 。
A. 斜槽轨道末端切线必须水平
B. 记录的点应适当多一些
C. 小球每次可以从不同高度由静止释放
AB 
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解析: 斜槽轨道末端的切线必须调至水平,这样才能
使小球离开斜槽后做平抛运动,故A正确;要使描出的轨迹
更好地反映真实运动情况,记录的点应适当多一些,这样得
到的平抛运动轨迹更准确,故B正确;为了减小误差,应使
小球每次都从斜槽上相同位置由静止开始滑下,故C错误。
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①图中坐标原点 (填“是”或“不是”)抛出点;
②小球平抛运动的初速度为 m/s(保留2位有效数字)。
不是 
1.0 
(2)如图乙所示,该小组从运动轨迹上选取了5个点,并以第一个点为坐标原点建立坐标系,各点的坐标值已在图中标出。(重力加速度g取9.8 m/s2)
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解析:①若原点O是抛出点,因小球竖直方向做的自由落体运动,通过连续相等时间,位移之比应为1∶3∶5∶…而由图可知在相等的时间内竖直位移之比为6.08∶8.57∶11.03∶13.42,不满足位移比例关系,故原点O不是抛出点。②小球在竖直方向做自由落体运动,则有Δy=gT2
T= s≈0.05 s
则初速度v0== m/s=1.0 m/s。
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15. (10分)(2024·四川遂宁期中)如图所示,水平转台上有一个质
量为m的小物块,用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的
转轴上,细绳与竖直转轴的夹角为θ,系统静止时细绳绷直但张力
为零。物块与转台间动摩擦因数为μ(μ<tan θ),设最大静摩擦
力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢
加速转动,在物块离开转台前,求:
(1)绳中刚出现拉力时转台的角速度;
答案: 
解析:当绳中刚出现拉力时,有μmg=mLsin θ
解得ω1=。
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(2)物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度。
答案:
解析:当物块和转台之间摩擦力为零时,物块开始离开转台,有mgtan θ=mLsin θ
解得ω2=
所以物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为ω2=。
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16. (14分)如图所示,一半径R=4 m的圆盘水平放置,在其边缘E点固定一个小桶,在圆盘直径DE的正上方平行放置一水平滑道BC,滑道右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上,高度差h=5 m。AB为一竖直面内的光滑圆弧轨道,半径r=0.1 m,且与水平滑道相切于B点。一质量m=0.2 kg的滑块(可视为质点)从A点由静止释放,当滑块经过B点时,对B点压力为52 N,恰在此时,圆盘从图示位置以一定的角速度ω绕通过圆心的竖直轴匀速转动,最终滑块由C点
水平抛出,恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块
与滑道BC间的动摩擦因数为0.3,取重力加速度g=
10 m/s2,求:
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(1)滑块到达B点时的速度;
答案:5 m/s 
解析:滑块到达B点时,由牛顿第二定律得
N-mg=m
根据牛顿第三定律知N=52 N
解得vB=5 m/s。
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(2)水平滑道BC的长度;
答案: 1.5 m
解析:从C到E滑块做平抛运动,在水平方向R=vCt
竖直方向h=gt2
联立解得vC=4 m/s
从B到C,由运动学公式得-=2μgx
解得B、C间的距离x=1.5 m。
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(3)圆盘转动的角速度ω应满足的条件。
答案:ω=1.5nπ rad/s(n=1,2,3,…)
解析: 从B到C用时t1== s
从C到E的时间t2=1 s
由题意知t1+t2=n
解得ω==1.5nπ rad/s(n=1,2,3,…)
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17. (18分)如图所示,一个可视为质点的质量为m=2 kg的木块从P
点以初速度v0=5 m/s向右运动,木块与水平面间的动摩擦因数μ=
0.4,木块运动到M点后水平抛出,恰好沿粗糙圆弧AB的A点的切
线方向进入圆弧轨道(不计空气阻力)。已知圆弧的半径R=0.5
m,半径OA与竖直半径OB间的夹角θ=53°,木块到达A点时的
速度vA=5 m/s,sin 53°=0.8,cos 53°
=0.6,g=10 m/s2。 
(1)求P到M的距离l;
答案:2 m 
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解析:木块运动到A点时,木块做平抛运动的初速度v
等于vA水平方向的分速度,由题图可知v=vAcos θ=3 m/s 
木块在水平面上滑行时的加速度大小a=μg=4 m/s2
P到M的距离l==2 m。
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(2)求M、A间的距离s;
答案: m 
解析:由题图可知,木块运动至A点时竖直方向的分速度为vy
=vAsin θ=4 m/s
设M点与A点的水平距离为x,竖直高度为h,有vy=gt
=2gh
x=vt
s=
解得s= m。
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(3)若木块到达圆弧底端B点时速度大小vB=5 m/s,求此时木块
对轨道的压力。
答案:120 N,方向竖直向下
解析: 设木块到达圆弧底端时,底端对木块的支持力为N,
根据N-mg=m可得,N=120 N
由牛顿第三定律可知,木块对轨道的压力大小N'=N=120
N,方向竖直向下。
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