高中物理必修二 周周测周测5　阶段检测一

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周测5　阶段检测一一、单项选择题：本题共7小题，每小题5分，共35分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了(　　)A．自由落体运动 B．离心运动C．平抛运动 D．匀速直线运动2．中学生常用的修正带结构如图所示，其中修正带盘固定在大齿轮上，大、小齿轮相互啮合。图中a、b点分别为大、小齿轮的边缘，c点位于大齿轮的半径中点，大、小齿轮的半径之比为2∶1。当修正带匀速走动时，下列说法正确的是(　　)A．大、小齿轮的转动方向相同B．b、c点的向心加速度大小之比为4∶1C．a、b点的线速度大小之比为2∶1D．a、c点的角速度大小之比为3∶13．(2023·湖南湘西期末)二维运动传感器设计原理如图甲所示，通过B1、B2两个接收器，计算机可以记录各个时刻运动物体A的位置坐标。计算机可以根据位置坐标，分别绘出物体A的水平分速度大小vx(用水平虚线表示)和竖直分速度大小vy(用倾斜实线表示)随时间变化的v－t图像，如图乙所示。根据题中信息，下列说法错误的是(　　)A．可以看出物体A在竖直方向的分运动是匀加速运动B．可以看出物体A在水平方向的分运动是匀速运动C．可以求出物体A在竖直方向的加速度的大小D．无法求出物体A做平抛运动初速度的大小4.(2023·江西赣州期中)如图所示，河水流速以及渡船在静水中的划行速度大小均恒定，渡船从平直河岸边的A处开始渡河。当船头方向垂直河岸时，渡船到达正对岸岸边B处下游的C处，A、C连线与水流方向的夹角为60°。若要使渡船从A处开始渡河，能够沿直线到达B处，则船头方向与水流反方向的夹角θ的正切值应为(　　)A.eq \r(2) B.eq \r(3) C.eq \f(4,3) D.eq \f(3,4)5．(2022·河南濮阳市高一期末)某人站在竖直墙壁前一定距离处练习飞镖，忽略飞镖运动中的空气阻力，他从同一位置沿水平方向扔出两支飞镖A和B，两支飞镖插在墙壁靶上的状态如图所示(侧视图)。则下列说法中正确的是(　　)A．飞镖A的质量小于飞镖B的质量B．飞镖A的飞行时间大于飞镖B的飞行时间C．抛出时，飞镖A的初速度大于飞镖B的初速度D．插入靶时，飞镖A的末速度一定小于飞镖B的末速度6.(2022·北京市月考)如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接，绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系如图乙所示，图像中的数据a和b以及重力加速度g都为已知量，以下说法正确的是(　　)A．数据a与小球的质量有关B．数据b与小球的质量无关C．比值eq \f(b,a)只与小球的质量有关，与圆周轨道半径无关D．利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径7．(2022·黑龙江饶河县高级中学高一阶段练习)如图所示，竖直杆AB在A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角均为θ，轻杆长均为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，在装置绕竖直杆AB转动的角速度ω从0开始逐渐增大的过程中，下列说法正确的是(　　)A．当ω＝0时，AC杆和BC杆对球的作用力都表现为拉力B．AC杆对球的作用力先增大后减小C．一定时间后，AC杆与BC杆上的力的大小之差恒定D．当ω＝eq \r(\f(gcos θ,L))时，BC杆对球的作用力为0二、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，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。8．(2023·山东青岛期中)“魔盘”是游乐场中儿童喜闻乐见的娱乐设施。如图为某型号“魔盘”侧视截面图，MN为中心竖直转轴，圆锥面母线与水平面间夹角为θ。可视为质点的儿童坐在“魔盘”的锥面上，“魔盘”从静止开始转动，转速缓慢增大。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(　　)A．“魔盘”加速转动且儿童未发生滑动时，儿童受到的合外力方向水平指向转轴B．其他条件相同时，儿童的位置越靠下越容易滑动C．其他条件相同时，儿童的质量越小越容易滑动D．“魔盘”匀速转动且儿童未发生滑动时，“魔盘”转速越大，儿童受到的摩擦力越大9.(2023·山东潍坊期末)北京跳台滑雪赛道“雪如意”如图甲所示，其简化图如图乙所示，跳台滑雪赛道由助滑道AB，着陆坡BC，减速停止区CD三部分组成，B点处对应圆弧半径为R＝50 m。比赛中质量m＝50 kg的运动员从A点由静止下滑，运动到B点后水平飞出，落在着陆坡的C点，已知运动员在空中的飞行时间为4.5 s，着陆坡的倾角θ＝37°，重力加速度g＝10 m/s2，忽略空气阻力影响，则(　　)A．运动员从B点水平飞出的速度大小为30 m/sB．运动员从B点飞出后离斜面最远时速度大小为45 m/sC．运动员从B点飞出后经3 s离斜面最远D．运动员在B点对轨道的压力为1 400 N10.(2022·河南南阳中学高一月考)如图甲所示的塔吊某次从地面上的O点提升质量为900 kg的建材(视为质点)时，水平方向的速度vx与时间t的图像如图乙所示，竖直方向的速度vy与时间t的图像如图丙所示，已知钢丝绳始终竖直、重力可忽略不计，取重力加速度大小g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．10～30 s内，建材做匀速直线运动B．t＝15 s时，建材到O点的距离为25 mC．36～46 s内，建材与地面的距离减小了12 mD．30～36 s内，钢丝绳中的张力最大，最大值为9 300 N三、非选择题：本题共4小题，共47分。11．(10分)物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置和频闪照相仪探究平抛运动的规律。(1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________(选填选项前的字母)；A．必须将小球从斜槽上的同一位置由静止释放B．斜槽轨道必须光滑C．必须选择质量小的小球D．小球运动时不能与方格纸接触(2)某同学用频闪照相仪拍摄到小球抛出后几个位置的照片如图乙所示，由照片可以判断斜槽轨道末端向________倾斜，根据照片也可判断小球在水平方向做匀速直线运动，依据是____________________________________________________________；(3)物理兴趣小组重新调整斜槽轨道末端，规范完成实验，根据拍摄到的一张照片测出小球不同位置的竖直位移y和水平位移x，以x2为横坐标，以y为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的倾斜直线，测得直线的斜率k＝5，取g＝10 m/s2，由此可得小球做平抛运动的初速度v0＝________ m/s。12．(12分)(2022·山东鱼台县第一中学高一期中)如图所示，某人距离平台右端x0＝10 m处起跑，以恒定的加速度向平台的右端冲去，离开平台后恰好落在地面上的小车车厢底板中心。设平台右端与车厢底板间的竖直高度H＝1.8 m，与车厢底板中心的水平距离x＝1.2 m，取g＝10 m/s2，求：(1)人离开平台时的速度大小；(2)人运动的总时间t。13.(12分)(2023 ·江苏南通期末)如图所示，一质量为m的小球用长度均为L两轻绳a、b连接，绳a的另一端固定在竖直细杆的P点，绳b的另一端固定在杆上距P点为L的Q点。当杆绕其竖直中心轴匀速转动时，将带动小球在水平面内做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度为g。(1)当绳b刚好拉直(无弹力)时，求小球的线速度大小v；(2)若两绳能承受的最大拉力均为4mg，求小球绕杆做圆周运动的最小周期T。14．(13分)某游乐设施如图所示，由半圆形APB和直线形BC细圆管组成的轨道固定在水平桌面上(圆半径比细圆管内径大得多)，轨道内壁光滑。已知APB部分的半径R＝0.8 m，BC段长L＝1.6 m。弹射装置将一质量m＝0.2 kg的小球(可视为质点)以水平初速度v0从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道水平抛出，落地点D离C点的水平距离为s＝1.6 m，桌子的高度h＝0.8 m，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，π＝3.14。求：(1)小球水平初速度v0的大小；(2)小球在半圆形轨道内运动的角速度ω以及从A点运动到C点的时间t；(3)小球在半圆形轨道内运动时细圆管对小球的作用力F的大小。答案精析1．B　[水滴依附的附着力是一定的，当水滴做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动而被甩掉，故利用了离心运动，选B。]2．B　[由题图分析可知，大、小齿轮的转动方向相反，故A错误；a、b点线速度大小相等，故C错误；a、c点同轴转动，角速度相等，故D错误；b、c点的向心加速度大小之比ab∶ac＝eq \f(vb2,rb)∶eq \f(vc2,rc)根据题意可知rb＝rc，vb＝va＝2vc解得ab∶ac＝4∶1，故B正确。]3．D　[由于实线是竖直分速度随时间变化的情况，它是一条过原点的直线，说明竖直方向上做的是初速度为0的匀加速直线运动，其加速度的大小等于图线的斜率大小，故竖直方向的加速度可以求出，A、C正确；又由于虚线表示水平方向的分速度，是一条平行于时间轴的直线，说明水平方向上做的是匀速运动，故B正确；由A、C选项分析可知物体竖直方向初速度为0，因此水平方向做匀速直线运动的速度大小即为物体做平抛运动的初速度的大小，该水平分速度由题图可以求出，故D错误。]4．A　[设船在静水中的速度为v1，水速为v2，则tan 60°＝eq \f(v1,v2)，当船垂直渡河时tan θ＝eq \f(\r(v12－v22),v2)，得tan θ＝eq \r(2)，故选A。]5．C　[飞镖被抛出后做平抛运动，因此与飞镖的质量无关，故A错误；在竖直方向上为自由落体运动，由于B的下落高度大于A的下落高度，根据平抛运动规律有t＝eq \r(\f(2h,g))，因此有tB>tA，故B错误；在水平方向上飞镖做匀速直线运动，抛出的初速度为v0＝eq \f(x,t)，所以v0A>v0B，故C正确；飞镖插入靶时的速度为v＝eq \r(v02＋g2t2)，根据前面的比较可知，两者的末速度的大小关系无法确定，大于、等于、小于均有可能，故D错误。]6．D　[由题图乙可知，当v2＝a时，绳子的拉力为零，此时物体的重力提供向心力，则有mg＝meq \f(v2,r)，解得a＝gr，A错误；当v2＝2a时，对物体进行受力分析，则有mg＋b＝meq \f(v2,r)，解得b＝mg，与小球的质量有关，B错误；根据A、B选项可知eq \f(b,a)＝eq \f(m,r)，C错误；a＝gr，则r＝eq \f(a,g)，b＝mg，则m＝eq \f(b,g)，D正确。]7．C　[当ω＝0时，小球在水平方向受力平衡，因此AC杆对小球的作用力表现为拉力，BC杆对小球的作用力表现为支持力，且大小相等，A错误；当ω逐渐增大时，AC杆对小球的拉力逐渐增大，BC杆对小球的支持力逐渐减小，当BC杆的作用力为0时，有mgtan θ＝mω2Lsin θ解得ω＝eq \r(\f(g,Lcos θ))当ω继续增大时，AC杆对小球的拉力继续增大，BC杆对小球的作用力变为拉力，且逐渐增大，B、D错误；一定时间后，AC杆和BC杆对球的作用力都变为拉力，拉力的竖直分力之差等于小球的重力，即FACcos θ－FBCcos θ＝mg则FAC－FBC＝eq \f(mg,cos θ)，因此AC杆与BC杆上的力的大小之差恒定，C正确。]8．BD　[“魔盘”加速转动时，合外力不仅提供水平指向转轴的向心力，还提供沿切线方向的分力，故儿童受到的合外力方向不是水平指向转轴，A错误；当儿童刚要发生滑动时，受力分析如图所示，此时儿童所受摩擦力为最大静摩擦力，设角速度为ω，根据牛顿第二定律有μFNcos θ－FNsin θ＝mω2r，μFNsin θ＋FNcos θ＝mg，解得ω＝eq \r(\f(μcos θ－sin θg,μsin θ＋cos θr))，故当其他条件相同，儿童的位置越靠下，r越大，临界角速度越小，越容易滑动，B正确；其他条件相同时，质量不同的儿童发生滑动的临界角速度相同，故儿童是否容易滑动与质量无关，C错误；“魔盘”匀速转动且儿童未发生滑动时，“魔盘”转速越大，所需的向心力越大，儿童受到的摩擦力越大，D正确。]9．AD　[运动员从B点水平飞出后做平抛运动，因此有y＝eq \f(1,2)gt2，x＝vBt，tan 37°＝eq \f(y,x)联立解得vB＝30 m/s，故A正确；运动员从B点飞出后离斜面最远时速度方向与斜面平行，则有tan 37°＝eq \f(vy′,vB)，v′＝eq \r(vy′2＋vB2)联立解得v′＝37.5 m/s，故B错误；运动员从B点飞出后离斜面最远时，竖直方向有vy′＝gt′，解得t′＝2.25 s，故C错误；运动员在B点飞出前在做圆周运动，根据牛顿第二定律有FN－mg＝meq \f(vB2,R)，解得FN＝1 400 N根据牛顿第三定律，运动员在B点对轨道的压力与轨道对运动员的支持力相等，故D正确。]10．ABC　[由题图乙、丙知，10～30 s内，建材在水平、竖直方向均做匀速直线运动，它们的合运动为匀速直线运动，所以建材做匀速直线运动，故A正确；0～15 s内，建材在水平方向上发生的位移为x＝vxt＝1×15 m＝15 m由v－t图像与t轴围成的面积表示位移，可得0～15 s内，建材在竖直方向上发生的位移为y＝eq \f(1,2)×10×2 m＋2×(15－10)m＝20 m故t＝15 s时，建材到O点的距离为s＝eq \r(x2＋y2)＝eq \r(152＋202) m＝25 m，故B正确；36～46 s内，建材在竖直方向上做竖直向下的匀加速直线运动，由图像围成面积求得发生的位移大小为y′＝eq \f(1,2)×(46－36)×2.4 m＝12 m所以36～46 s内建材与地面的距离减小了12 m，故C正确；由图丙知，0～10 s内建材在竖直方向上向上做匀加速运动，建材处于超重状态；10～30 s匀速向上运动；30～36 s内向上做匀减速运动，36～46 s内向下做匀加速运动，建材均处于失重状态。根据牛顿第二定律知，钢丝绳中的张力最大值出现在0～10 s内，大小为F＝ma＋mg＝900×eq \f(2,10) N＋9 000 N＝9 180 N，故D错误。]11．(1)D　(2)上　相等的时间间隔内水平位移相等　(3)1解析　(1)本实验用频闪照相仪记录小球在空中一次平抛的多个位置，所以不需要小球从斜槽上多次释放，斜槽光滑与否不影响位置的记录，为了减小空气阻力的影响，应选质量大，体积小的小球，要保证斜槽末端水平，在空中不能与方格纸接触，故选D。(2)第二个位置高于第一个位置，说明斜槽轨道末端向上倾斜了；每个位置的水平间距都是两个小方格，说明相等的时间间隔内水平位移相等，水平方向是匀速直线运动。(3)由平抛运动规律y＝eq \f(1,2)gt2，x＝v0t可得y＝eq \f(gx2,2v02)，则斜率k＝eq \f(g,2v02)代入数据解得v0＝1 m/s。12．(1)2 m/s　(2)10.6 s解析　(1)设人在平台上运动的时间为t1，离开平台做平抛运动的初速度为v0，平抛运动的时间为t2，由平抛运动的规律有x＝v0t2，H＝eq \f(1,2)gt22解得t2＝0.6 s，v0＝2 m/s(2)人在平台上做匀加速直线运动，有x0＝eq \f(v0,2)t1解得t1＝10 s人运动的总时间为t＝t1＋t2，解得t＝10.6 s。13．(1)eq \f(\r(6gL),2)　(2)πeq \r(\f(2L,3g))解析　(1)小球做圆周运动的半径r＝Lcos 30°小球所受的合力提供向心力，有mgtan 60°＝meq \f(v2,r)解得v＝eq \f(\r(6gL),2)(2)竖直方向Fasin 30°＝Fbsin 30°＋mg水平方向Facos 30°＋Fbcos 30°＝meq \f(4π2,T2)r当小球做圆周运动的周期减小时，a绳先达到最大拉力Fa＝4mg，解得T＝πeq \r(\f(2L,3g))。14．(1)4 m/s　(2)5 rad/s　1.028 s　(3)2eq \r(5) N解析　(1)小球离开轨道后做平抛运动，则竖直方向有h＝eq \f(1,2)gt2，水平方向有s＝v0t，解得v0＝seq \r(\f(g,2h))＝1.6×eq \r(\f(10,1.6)) m/s＝4 m/s。(2)小球在半圆形轨道内运动时的角速度为ω＝eq \f(v0,R)＝eq \f(4,0.8) rad/s＝5 rad/s；小球从A到B的时间为t1＝eq \f(πR,v0)＝eq \f(3.14×0.8,4) s＝0.628 s，从B到C做匀速直线运动，时间为t2＝eq \f(L,v0)＝eq \f(1.6,4) s＝0.4 s，因此从A点运动到C点的时间为t＝t1＋t2＝1.028 s。(3)根据牛顿第二定律得，半圆形细圆管对小球的水平作用力大小为Fx＝meq \f(v02,R)＝0.2×eq \f(42,0.8) N＝4 N，竖直作用力大小为Fy＝mg＝2 N，故小球在圆形轨道内运动时细圆管对小球的作用力为F＝eq \r(Fx2＋Fy2)＝2eq \r(5) N。