2018_2019学年高中物理第2章研究圆周运动章末检测试卷沪科版必修222.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 模块综合试卷 ‎(时间：90分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)‎ ‎1．一个物体在光滑水平面上以初速度v0做曲线运动，已知在此过程中物体只受一个恒力F作用，运动轨迹如图1所示．则由M到N的过程中，物体的速度大小将(　　)‎ 图1‎ A．逐渐增大　　　　　 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 答案　D 解析　判断做曲线运动的物体速度大小的变化情况时，应从下列关系入手：当物体所受合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动的速率增大；当物体所受合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体做曲线运动的速率减小；当物体所受合外力方向与速度方向的夹角始终为直角时，物体做曲线运动的速率不变．在本题中，合力F的方向与速度方向的夹角先为钝角，后为锐角，故D选项正确．‎ ‎2．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆．已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比(　　)‎ A．火卫一距火星表面较近 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 B．火卫二的角速度较大 C．火卫一的运动速度较小 D．火卫二的向心加速度较大 答案　A 解析　由＝ma＝＝mr得：a＝，v＝，r＝，则T大时，r大，a小，v小，且由ω＝知，T大，ω小，故正确选项为A.‎ ‎3．如图2所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到D点(D点是曲线的拐点)时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从A点运动到E点的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ 图2‎ A．质点经过C点的速率比D点的大 B．质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°‎ C．质点经过D点时的加速度比B点的大 D．质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小 答案　A 解析　因为质点做匀变速运动，所以加速度恒定，C项错误．在D点时加速度与速度垂直，故知加速度方向向上，合力方向也向上，所以质点从C到D的过程中，方向与速度方向夹角大于90°，合力做负功，动能减小，vC>vD，A项正确，B项错误．从B至E的过程中，加速度方向与速度方向夹角一直减小，D项错误．‎ ‎4．把甲物体从2h高处以速度v0水平抛出，落地点与抛出点的水平距离为L，把乙物体从h高处以速度2v0水平抛出，落地点与抛出点的水平距离为s，不计空气阻力，则L与s的关系为(　　)‎ A．L＝ B．L＝s C．L＝s D．L＝2s 答案　C 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 解析　根据2h＝gt12，得t1＝2，‎ 则L＝v0t1＝2v0.‎ 由h＝gt22，‎ 得t2＝，则s＝2v0t2＝2v0，‎ 所以L＝s，故选项C正确．‎ ‎5．明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画(如图3所示)，记录了我们祖先的劳动智慧．若A、B、C三齿轮半径的大小关系为rA>rB>rC，则(　　)‎ 图3‎ A．齿轮A的角速度比C的大 B．齿轮A、B的角速度大小相等 C．齿轮B与C边缘的线速度大小相等 D．齿轮A边缘的线速度比齿轮C边缘的线速度大 答案　D 解析　齿轮A边缘的线速度vA与齿轮B边缘的线速度vB相等，齿轮B、C的角速度ωB＝ωC.由vA＝ωArA，vB＝ωBrB，vC＝ωCrC，vA＝vB，rA>rB>rC，ωB＝ωC可得：ωAvC，故选项D正确．‎ ‎6．‎2015年9月23日，在江苏省苏州市进行的全国田径锦标赛上高兴龙获得男子跳远冠军，在一次试跳中，他(可看成质点)水平距离达‎8 m，最高处高达‎1 m．设他离开地面时的速度方向与水平面的夹角为α，若不计空气阻力，则tan α等于(　　)‎ A. B.　C. D．1‎ 答案　C 解析　从起点A到最高点B 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 可看成平抛运动的逆过程，如图所示，运动员做平抛运动，初速度方向与水平方向夹角的正切值为tan α＝2tan β＝2×＝2×＝，选项C正确．‎ ‎7．引力波现在终于被人们用实验证实，爱因斯坦的预言成为科学真理．早在70年代就有科学家发现，高速转动的双星可能由于辐射引力波而使星体质量缓慢变小，观测到周期在缓慢减小，则该双星间的距离将(　　)‎ A．变大 B．变小　C．不变 D．可能变大也可能变小 答案　B ‎8．(多选)如图4所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处．将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点速度为v，AB间的竖直高度差为h，则(　　)‎ 图4‎ A．由A到B重力做的功等于mgh B．由A到B重力势能减少mv2‎ C．由A到B小球克服弹力做功为mgh D．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh－ 答案　AD 解析　重力做功只和高度差有关，故由A到B重力做的功等于mgh，选项A正确；由A到B重力势能减少mgh，选项B错误；由A到B小球克服弹力做功为W＝mgh－mv2，选项C错误，D正确．‎ ‎9．(多选)如图5所示，斜面顶端A与另一点B在同一水平线上，甲、乙两小球质量相等．小球甲沿光滑固定斜面以初速度v0从顶端A滑到底端，小球乙以同样的初速度从B点抛出，不计空气阻力，则(　　)‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图5‎ A．两小球落地速率相同 B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C．从开始运动至落地过程中，重力对它们做功相同 D．从开始运动至落地过程中，重力的平均功率相同 答案　AC 解析　由于斜面光滑，且不计空气阻力，故两小球运动过程中只有重力做功，由机械能守恒定律可知两小球落地时速率相同，故选项A正确；由于A小球沿斜面做匀加速运动，B小球做斜抛运动，它们落地时的速度方向不同，故两小球落地时，重力的瞬时功率不相同，选项B错误；由于重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关，故从开始运动至落地过程中，重力对它们做功相同，选项C正确；由于两小球的运动方式不同，所以从开始运动至落地过程中所用时间不同，由P＝可知重力的平均功率不同，选项D错误．‎ ‎10．(多选)在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，则(　　)‎ A．卫星的动能为 B．卫星运动的周期为4π C．卫星运动的加速度为 D．卫星运动的速度为 答案　AB 解析　人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设地球质量为M、卫星的轨道半径为r，则＝，忽略地球自转的影响有＝mg，联立得v＝，卫星的动能Ek＝mv2＝mgR，选项A正确，D错误；卫星运动的周期T＝＝4π，选项B正确；设卫星运动的加速度为a，则有＝ma，联立得a＝，选项C错误．‎ ‎11．(多选)如图6所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 的小环，从大环的最高处由静止滑下，滑到大环的最低点的过程中(重力加速度为g)(　　)‎ 图6‎ A．小环滑到大圆环的最低点时处于失重状态 B．小环滑到大圆环的最低点时处于超重状态 C．此过程中小环的机械能守恒 D．小环滑到大环最低点时，大圆环对杆的拉力大于(m＋M)g 答案　BCD 解析　小环滑到大圆环的最低点时，有竖直向上的加速度，由牛顿运动定律可知小环处于超重状态，同时知杆对大圆环的拉力大于(M＋m)g，由牛顿第三定律知，大圆环对杆的拉力大于(M＋m)g，故选项A错误，选项B、D正确．由于大环固定不动，对小环的支持力不做功，只有重力对小环做功，所以小环的机械能守恒，故选项C正确．‎ ‎12．(多选)图7甲为‎0.1 kg的小球从最低点A冲入竖直放置在水平地面上、半径为‎0.4 m的半圆轨道后，小球速度的平方与其高度的关系图像，如图乙所示．已知小球恰能到达最高点C，轨道粗糙程度处处相同，空气阻力不计．g取‎10 m/s2，B为AC轨道中点．下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．图乙中x＝4‎ B．小球从B到C损失了0.125 J的机械能 C．小球从A到C合外力对其做的功为－1.05 J D．小球从C抛出后，落地点到A的距离为‎0.8 m 答案　ACD 解析　当h＝‎0.8 m时小球在C点，由于小球恰能到达最高点C，故mg＝m，所以vC2＝gr＝10×‎0.4 m2‎·s－2＝‎4 m2‎·s－2，故选项A正确；由已知条件无法计算出小球从B到C损失了0.125 J 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 的机械能，故选项B错误；小球从A到C，由动能定理可知W合＝mvC2－mvA2＝×0.1×4 J－×0.1×25 J＝－1.05 J，故选项C正确；小球离开C点后做平抛运动，故2r＝gt2，落地点到A的距离x1＝vCt，解得x1＝‎0.8 m，故选项D正确．‎ 二、实验题(本题共2小题，共16分)‎ ‎13．(8分)如图8甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动．力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，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F与线速度v的关系：‎ 图8‎ ‎(1)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 ‎(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：‎ v/(m·s－1)‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ F/N ‎0.88‎ ‎2.00‎ ‎3.50‎ ‎5.50‎ ‎7.90‎ 该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点．‎ ‎①作出F－v2图线；‎ ‎②若圆柱体运动半径r＝‎0.2 m，由作出的F－v2的图线可得圆柱体的质量m＝____ kg.(结果保留两位有效数字)‎ 答案　(1)B　(2)①‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎②0.18‎ ‎14．(8分)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．‎ ‎(1)某同学用20分度游标卡尺测量出小球的直径为‎1.020 cm.图9所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA＝________m/s.‎ 图9‎ ‎(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较____(用题目中涉及的物理量符号表示)是否相等，就可以验证机械能是否守恒．‎ ‎(3)通过多次实验发现，小球通过光电门A的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是_________________________________________________．‎ 答案　(1)4(4.0或4.00也对)　(2)gh和－　(3)小球上升过程中受到空气阻力的作用，速度越大，所受阻力越大 解析　 (1)小球通过光电门可近似认为做匀速直线运动，所以vA＝＝＝‎4 m/s；‎ ‎(2)在验证机械能守恒定律时，要看动能的减少量是否等于势能的增加量，即gh＝－；‎ ‎(3)小球通过A的时间越短，意味着小球的速度越大，而速度越大受到的空气阻力就越大，损失的能量越多，动能的减少量和势能的增加量差值就越大．‎ 三、计算题(本题共3小题，共36分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)‎ ‎15．(10分)如图10所示，假设某星球表面上有一倾角为θ＝37°的固定斜面，一质量为m＝‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎2.0 kg的小物块从斜面底端以速度‎9 m/s沿斜面向上运动，小物块运动1.5 s时速度恰好为零．已知小物块和斜面间的动摩擦因数为0.25，该星球半径为R＝1.2×‎103 km.试求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)‎ 图10‎ ‎(1)该星球表面上的重力加速度g的大小；‎ ‎(2)该星球的第一宇宙速度的大小．‎ 答案　(1)‎7.5 m/s2　(2)3×‎103 m/s 解析　(1)对物块受力分析，由牛顿第二定律可得 ‎－mgsin θ－μmgcos θ＝ma，①‎ a＝，②‎ 由①②代入数据求得g＝‎7.5 m/s2.‎ ‎(2)设第一宇宙速度为v，‎ 由mg＝m得：v＝＝3×‎103 m/s.‎ ‎16．(12分)如图11所示，质量为m＝‎1 kg的小滑块(视为质点)在半径为R＝‎0.4 m的圆弧A端由静止开始释放，它运动到B点时速度为v＝‎2 m/s.当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤去．滑块在光滑水平面上运动一段距离后，通过换向轨道由C点过渡到倾角为θ＝37°、长s＝‎1 m的斜面CD上，CD之间铺了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在0≤μ≤1.5之间调节．斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点．认为滑块通过C和D前后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．取g＝‎10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，不计空气阻力．‎ 图11‎ ‎(1)求滑块对B点的压力大小以及在AB上克服阻力所做的功；‎ ‎(2)若设置μ＝0，求质点从C运动到D的时间；‎ ‎(3)若最终滑块停在D点，求μ的取值范围．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 答案　见解析 解析　(1)在B点，N－mg＝m 解得N＝20 N 由牛顿第三定律，N′＝20 N 从A到B，由动能定理，mgR－W＝mv2‎ 解得W＝2 J ‎(2)μ＝0，滑块在CD间运动，有mgsin θ＝ma 加速度a＝gsin θ＝‎6 m/s2‎ 由匀变速运动规律得s＝vt＋at2‎ 解得t＝ s，或t＝－1 s(舍去)‎ ‎(3)最终滑块停在D点有两种可能：a.滑块恰好能从C下滑到D.则有 mgsin θ·s－μ1mgcos θ·s＝0－mv2，得到μ1＝1‎ b．滑块在斜面CD和水平地面间多次反复运动，最终静止于D点．当滑块恰好能返回C：‎ ‎－μ2mgcos θ·2s＝0－mv2得到μ2＝0.125‎ 当滑块恰好能静止在斜面上，则有mgsin θ＝μ3mgcos θ，得到μ3＝0.75‎ 所以，当0.125≤μ