新教材2023版高中物理单元素养评价二教科版必修第二册 试卷

这是一份新教材2023版高中物理单元素养评价二教科版必修第二册，共9页。
单元素养评价(二)(时间：75分钟　满分：100分)一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.如图所示，电动玩具小车在水平桌面上做匀速圆周运动．下列物理量中，可以用来描述小车运动变化快慢的是(　　)A．位移 B．路程C．角速度 D．向心加速度2.圆周运动是生活中常见的一种运动．一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上一个小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，如图1所示．把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图2所示．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)A．匀速圆周运动的线速度大小和方向都时刻变化B．匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻变化C．匀速圆周运动是匀速运动D．匀速圆周运动是匀变速运动3．一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，从某一时刻起该物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，此后物体的运动(　　)A．速度的大小和方向均变化 B．速度的大小和方向均不变C．加速度的大小不变、方向变化 D．加速度的大小和方向均不变4.如图所示为一电脑CPU的散热风扇，O点在风扇上表面，叶片围绕O点所在转轴转动，可以通过改变转速为CPU散热降温．图中a、b两点为同一叶片上靠近边缘的两点，a、b两点到O点距离相等，当风扇转速稳定在1 800 r/min时，下列说法正确的是(　　)A．a点转动的周期约为0.3 sB．b点转动的角速度约为18.8 rad/sC．a、b两点转动的线速度一定不同 D．a、b两点转动的角速度一定不同5.如图所示，在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时火车的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则下列说法不正确的是(　　)A．该弯道的半径r＝ eq \f(v2,g tan θ) B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压D．当火车以规定的行驶速度转弯时，向心加速度大小为a＝g tan θ6.半径为R＝1 m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4 m/s的速度水平抛出，半径OA方向恰好与该初速度的方向相同，如图所示，若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，则圆盘转动的角速度大小可能是(　　)A．2πrad/sB．4πrad/sC．6πrad/sD．8πrad/s7.如图所示，两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L，今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为4v，则此时每段线中张力大小为(重力加速度为g)(　　)A． eq \r(3) mg B．2 eq \r(3) mg C．5 eq \r(3) mg D．5mg8.如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动．滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的．如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，那么(　　)A．在最高点时，水不会被甩出B．在最低点时，相比最高点时水更容易被甩出C．增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出D．增大滚筒转动的转速，水更容易被甩出9.如图，小球(可视作质点)和a、b两根细绳相连，两绳分别固定在细杆上两点，其中b绳长Lb＝2 m，小球随杆一起在水平面内匀速转动．当两绳都拉直时，a、b两绳和细杆的夹角θ1＝45°，θ2＝60°，g＝10 m/s2.若a、b两绳始终张紧，则小球运动的线速度大小可能是(　　)A．3.5 m/sB．4 m/sC．4.5 m/sD．5 m/s10．如图为车牌自动识别的直杆道闸装置．当汽车前端到达自动识别线ab时，长3 m的直杆道闸OM开始绕转轴O在竖直平面内匀速转动，汽车则以a＝2 m/s2的加速度匀减速刹车，车前端到达直杆处的a′b′恰好停住，用时2 s，此时直杆转过了60°.下列说法正确的是(　　)A．直杆转动的角速度为ω＝ eq \f(π,6) rad/sB．M点的线速度大小为v＝ eq \f(π,4) m/sC．汽车前端刚到达ab线时，车速大小为v0＝4 m/sD．ab线与a′b′线间距为4 m二、非选择题：本题共5小题，共54分．11.(6分)如图所示的实验装置可以用来验证向心力公式．结实的细线一端系一个小钢球，细线另一端固定在天花板O点上．让小钢球在水平面内做匀速圆周运动．已知当地重力加速度为g，根据下列实验步骤，完成填空．(1)用直尺测量出小钢球运动的轨道平面到悬点O的距离h.(2)用秒表记录小钢球运动n圈的时间t，则圆周运动的角速度ω＝________(用测量量n、t表示).(3)若测量数据满足gt2＝________(用测量量n，h表示)，就表明向心力公式成立．12.(8分)如图是一种高速喷射流测速器，金属环的半径为R，以角速度ω旋转，当狭缝P经过喷射口时，粒子就进入圆环，如果环不转动，粒子应沿直径打在A点，由于环高速转动，因此粒子将落到A′点．OA′与OA间夹角为θ，则喷射流的速度为多少？(重力和空气阻力不计)13.(10分)如图所示，汽车在外高内低、倾角为θ的倾斜路面弯道处以一定速度行驶，已知弯道半径为r.(1)如果汽车在转弯的某一时刻，车轮沿斜坡方向所受的静摩擦力为零，此时汽车的速度是多少？(2)如果汽车速度大于此时的速度，则汽车的向心力由哪些力的合力提供？请用力的示意图表示出这些力．请写出下雨天为什么转弯时要减速慢行的原因．14.(12分)如图所示，装置BOO′可绕竖直轴OO′转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球的质量为m，细线AC长为l，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g，求(1)当细线AB拉力的大小等于小球重力的一半时，该装置绕OO′轴转动的角速度的大小．(2)当细线AB的拉力为零时，该装置绕OO′轴转动的角速度的最小值．15.(18分)将两段轻杆和A、B两小球按如图所示连接，其中长度为3L的轻杆一端与光滑竖直轴O连接在一起，另一端固定一小球A；长度为L的轻杆被固定在A、B两球之间．整个系统可以在光滑水平面上绕轴O转动，同时两杆保持在同一直线上．已知两个小球的质量均为m，可视为质点．则当小球A的线速度大小为v时，求：(1)小球B的向心加速度大小；(2)两段轻杆中拉力的大小分别是多少．单元素养评价(二)1．解析：位移是描述物体位置的变化，故A错误；路程是运动轨迹的长度，故B错误；角速度是描述小车转动快慢的物理量，故C错误；向心加速度可以用来描述小车运动变化快慢，D正确．答案：D2．解析：匀速圆周运动的线速度大小保持不变，而其方向时刻变化，A错误，B正确；因匀速圆周运动的线速度和向心加速度时刻都在发生变化，故匀速圆周运动既不是速度保持不变的匀速运动，也不是加速度保持不变的匀变速运动，C、D错误．答案：B3．解析：一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，从某一时刻起该物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，物体做匀速圆周运动，该力提供物体做圆周运动所需的向心力，可知物体的速度大小不变，方向改变，A、B错误；根据牛顿第二定律可得a＝ eq \f(F,m)，可知物体的加速度大小不变，方向改变，C正确，D错误．答案：C4．解析：a点转动的周期等于风扇转动的周期，为T＝ eq \f(1,n)＝ eq \f(1,30) s≈0.03 s，A错误；b点转动的角速度为ω＝ eq \f(2π,T)≈188 rad/s，B错误；a、b两点同轴转动，角速度一定相同，线速度是矢量，有大小有方向，因为a、b两点到O点距离相等，线速度方向沿轨迹切线方向，则线速度的方向一定不同，故C正确，D错误．答案：C5．解析：依题意，当内、外轨均不会受到轮缘的挤压时，由重力和支持力的合力提供向心力，有mg tan θ＝ma＝m eq \f(v2,r)，解得火车的向心加速度大小及该弯道的半径为a＝g tan θ，r＝ eq \f(v2,g tan θ)，即v＝ eq \r(gr tan θ)，显然规定的行驶速度与火车质量无关，故A、B、D正确；当火车速率大于v时，重力与支持力的合力不够提供火车所需向心力，火车将做离心运动，则外轨将受到轮缘的挤压，故C错误．答案：C6．解析：小球平抛运动的时间为t＝ eq \f(R,v0)＝ eq \f(1,4) s＝0.25 s，小球平抛运动的时间和圆盘转动的时间相等，则有t＝nT＝n eq \f(2π,ω)解得ω＝ eq \f(2nπ,t)＝8nπ，n＝1，2，3，…当n＝1时，ω＝8π rad/s；当n＝2时，ω＝16π rad/s故D正确．答案：D7．解析：当小球到达最高点时速率为v，由题意可得mg＝m eq \f(v2,r)，若小球到达最高点时速率为4v时，则有 mg＋F＝m eq \f(（4v）2,r)，联立以上两式解得F＝15mg，设每段线中张力大小为T，则有2T cos 30°＝F，解得T＝ eq \f(F,2cos 30°)＝ eq \f(15mg,2×\f(\r(3),2))＝5 eq \r(3)mg，A、B、D错误，C正确．答案：C8．解析：滚筒高速转动时，在最高点时，水所受重力不足以提供向心力，所以水也会被甩出，故A错误；用f1和f2分别表示在最高点和最低点水与衣物之间的附着力，假设水若要随衣物一起做匀速圆周运动时所需的向心力为F向．在最高点时，根据牛顿第二定律有mg＋f1＝F向，在最低点时，同理有f2－mg＝F向，所以f2>f1，则在最低点时，相比最高点时水更容易被甩出，故B正确；增大滚筒转动的周期，根据F向＝m eq \f(4π2,T2)r可知水所需向心力减小，水更不容易被甩出，C错误；增大滚筒转动的转速，根据F向＝m(2πn)2r可知水所需向心力增大，水更容易被甩出，D正确．答案：BD9．解析：当a绳恰好拉直，但Tb＝0时，细杆的转动线速度为v1，有Ta cos 45°＝mg，Ta sin 45°＝m eq \f(v eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) ,Lb sin 60°)，解得v1≈4.16 m/s，当b绳恰好拉直，但Ta＝0时，细杆的转动线速度为v2，有Tb cos 60°＝mg，Tb sin 60°＝m eq \f(v eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) ,Lb sin 60°)，解得v2≈5.48 m/s，要使两绳都拉紧4.16 m/s≤v≤5.48 m/s，故选C、D.答案：CD10．解析：直杆转动的角速度ω＝ eq \f(θ,t)＝ eq \f(\f(π,3),2)rad/s＝ eq \f(π,6)rad/s，A正确；M点的线速度大小v＝rω＝3× eq \f(π,6) m/s＝ eq \f(π,2) m/s，B错误；汽车匀减速到0的运动可逆向看为初速度为0的匀加速运动，则汽车前端刚到达ab线时车速大小v0＝at＝2×2 m/s＝4 m/s，C正确；ab线与a′b′线间距x＝ eq \f(1,2)at2＝ eq \f(1,2)×2×22 m＝4 m，D正确．答案：ACD11．解析：(2)小球旋转周期T＝ eq \f(t,n)，角速度ω＝ eq \f(2π,T)＝ eq \f(2nπ,t).(3)设小球转动过程中悬线与竖直方向的夹角为α，牛顿第二定律得mg tan α＝mω2R，R＝h tan α，解得gt2＝4n2π2h.答案：(2)  eq \f(2nπ,t)　(3) 4n2π2h12．解析：设喷射流的速度为v，据题知：粒子落到A′点时金属环转过的角度α＝θ＋2πn，n＝0，1，2，…根据 eq \f(2R,v)＝ eq \f(θ＋2nπ,ω)解得v＝ eq \f(2Rω,θ＋2nπ)，n＝0，1，2，….答案： eq \f(2Rω,θ＋2nπ)(n＝0，1，2，…)13．解析：(1)根据题意可知，汽车不受侧向摩擦力时，对汽车受力分析，受重力和支持力，如图所示根据几何关系，由牛顿第二定律有mg tan θ＝m eq \f(v2,r)解得v＝ eq \r(gr tan θ).(2)当汽车速度v> eq \r(gr tan θ)时，根据向心力公式F＝m eq \f(v2,r)可知，汽车转弯所需的向心力变大，重力和支持力的合力小于所需的向心力，则汽车还受到一个沿弯道半径向里的静摩擦力，由重力、支持力、静摩擦力的合力提供向心力，受力如图所示为使汽车转弯时不打滑，汽车所受的静摩擦力不超过最大静摩擦力，当以最大速度行驶时，静摩擦力恰好达到最大值．下雨天，轮胎和地面间的动摩擦因数减小，轮胎与地面间的最大静摩擦力变小，则汽车行驶的最大速度变小，故下雨天转弯时要减速慢行避免发生侧滑．答案：(1) eq \r(gr tan θ)　(2)重力、支持力和静摩擦力， 图和原因见解析14．解析：(1)设细线AC的拉力为TAC，细线AB的拉力为TAB，根据牛顿第二定律得：TACcos θ＝mgTACsin θ－TAB＝mω eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) l sin θ解得：ω1＝  eq \r(\f(5g,12l)).(2)由题意，当ω最小时，细线AC与竖直方向的夹角α＝37°，则有mg tan α＝ml sin αω eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(min)) ，解得：ωmin＝  eq \r(\f(5g,4l)).答案：(1)  eq \r(\f(5g,12l))　(2)  eq \r(\f(5g,4l))15．解析：(1)依题意可知小球A、B转动快慢相同，角速度ω相同．rA＝3L　rB＝4L由公式 eq \f(vB,v)＝ eq \f(ωrB,ωrA)解得vB＝ eq \f(4,3)v小球B的向心加速度aB＝ eq \f(v2,rB)解得aB＝ eq \f(4v2,9L).(2)设OA杆上的拉力大小为F1，AB杆上的拉力大小为F2，对小球B，由牛顿第二定律得F2＝maB解得AB杆上的拉力大小F2＝ eq \f(4mv2,9L)对小球A，由牛顿第二定律得F1－F2＝maAaA＝ eq \f(v2,3L)解得OA杆上的拉力大小F1＝ eq \f(7mv2,9L).答案：(1) eq \f(4v2,9L)　(2) eq \f(7mv2,9L)　 eq \f(4mv2,9L)