广西钦州市第六中学2022-2023学年高一下学期第五次考试物理试卷（含答案）

钦州市第六中学2022-2023学年高一下学期第五次考试物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
第Ⅰ卷（选择题　共40分）
一、选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。请把答案写在答题卡上。
1.如图是利用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验装置图．已知小球质量为，小球距悬点的竖直高度为，小球在水平面内做圆周运动的半径为，用秒表测得小球运动圈的时间为，则下列说法正确的是
A.小球受到重力、拉力、向心力B.在转速一定时，小球的质量越大，细线与竖直方向的夹角越小
C. 小球的线速度的表达式D. 小球所受的合外力为
2.如图所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下。若魔盘半径为，人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，则下列说法正确的是( )
A. 人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B. 如果角速度变大，人与器壁之间的摩擦力变大
C. 如果角速度变大，人与器壁之间的弹力不变D. “魔盘”的角速度一定不小于
3.游乐园里有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化后的示意图如图所示。飞椅用钢绳固定悬挂在顶部同一水平转盘上的圆周上，转盘绕穿过其中心的竖直轴匀速转动。稳定后，每根钢绳含飞椅及游客与转轴在同一竖直平面内。图中甲的钢绳的长度大于乙的钢绳的长度，钢绳与竖直方向的夹角分别为、，不计钢绳的重力。下列判断正确的是( )
A. 甲的角速度大于乙的角速度B. 甲、乙的线速度大小相同
C. 无论两个游客的质量分别有多大，一定大于D. 如果两个游客的质量相同，则有等于
4.游乐场有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，其简化模型如图所示，已知模型飞机质量为，固定在长为的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为，当模型飞机以角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是( )
A. 模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力B. 旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直
C. 旋臂对模型飞机的作用力大小为
D. 若夹角增大，则旋臂对模型飞机的作用力减小
5.如图，一直角斜劈绕其竖直边做圆周运动，斜面上小物块始终与斜劈保持相对静止。若斜劈转动的角速度缓慢增大，下列说法正确的是( )
A. 斜劈对物块的作用力逐渐增大 B. 斜劈对物块的支持力保持不变
C. 斜劈对物块的支持力逐渐增大 D. 斜劈对物块的摩擦力逐渐减小
6.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动．图中的圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为下列说法中正确的是( )
A. 越高，摩托车对侧壁的压力将越大B. 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
C. 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小D. 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
7.摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，游客坐在摩天轮上可以从高处俯瞰四周景色。现假设摩天轮正绕中间的固定轴在竖直面内做匀速圆周运动，游客坐在座舱中与座舱保持相对静止座舱及乘客可视为质点，则正确的说法是( )
游客受力平衡B. 游客所受的合外力总是指向摩天轮固定轴
C. 游客在最高点和最低点时，对座椅的压力大小相等
D. 由于向心加速度恒定，故座舱做匀变速曲线运动
8.如图所示的圆锥摆运动，以下说法正确的是( )
A. 在绳长固定时，当转动角速度增为原来的倍时，绳子的张力增大为原来的倍
B. 在绳长固定时，当线速度增为原来的倍时，绳子的张力增大为原来的
C. 当角速度一定时，绳子越短越易断D. 当线速度一定时，绳子越长越易断
二、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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分， 选对但不全的得2分，有选错的得0分。请把答案写在答题卡上。
9.设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位如图丙所示，点为漏斗形口的圆心滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，摩擦阻力忽略不计，则关于某一枚硬币通过、两处时运动和受力情况的说法正确的是( )
A. 在、两处做圆周运动的圆心都为点B. 向心力的大小
C. 角速度的大小D. 向心力速度的大小
10.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个完全相同的小球、，细线上端固定在同一点，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动。已知球细线跟竖直方向的夹角为，球细线跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是( )
A. 小球 和 的角速度大小之比为 B. 小球 和 的线速度大小之比为
C. 小球 和 的向心力大小之比为D. 小球 和 所受细线拉力大小之比为
11.如图圆锥摆的摆长为，摆角为，质量为的摆球在水平面内做匀速圆周运动，则( )
A. 摆球的向心加速度为 B. 摆线的拉力为
C. 其运动周期为 D. 其运动周期为
12.如图所示，在半径为的半球形陶罐的内表面上，一质量为的光滑小球在距碗口高度为的水平面内做匀速圆周运动，小球可视为质点，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 小球运动的半径为 B. 小球运动的线速度为
C. 陶罐对小球的支持力为 D. 小球运动的向心加速度为
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
13.探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。
在这个实验中，利用了_______选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系；
探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_______选填“相同”或“不同”的小球；
当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为：，则左、右两边塔轮的半径之比为________。
14.如图所示为改装的探究圆周运动中向心加速度的实验装置．有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线接一个重锤，圆盘边缘连接一细绳，细绳另一端连接一个小球．实验操作如下：
利用天平测量小球的质量，记录当地的重力加速度的大小；
闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动．调节激光笔的高度和激光笔的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球运动的半径和球心到塑料圆盘的高度；
当小球第一次到达点时开始计时，记录小球次到达点的时间；切断电源，整理器材．
请回答下列问题：
多选下列说法正确的是________．
小球运动的周期为小球运动的线速度大小为
小球运动的向心力大小为若电动机转速增加，激光笔、应分别左移、升高
若已测出、、，，，取，则小球做圆周运动的周期________，记录的当地重力加速度大小应为________计算结果保留位有效数字
四、计算题：共42分；共4小题，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.写出最后答案不得分.有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位. 请把答案写在答题卡上。
15.如图所示，一根长为的细线，一端系一质量为的小球可视为质点，另一端固定在一光滑锥体顶端，母线与竖直方向的夹角，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时，细线的拉力为，取。，结果可用根式表示。
若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多大？
若细线与竖直方向的夹角为，则小球的角速度为多大？
当小球的角速度时，细线上的拉力为多大？
16.如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的倍。已知重力加速度为，要使绳子不断，表演获得成功，求：
碗通过最高点时速度的最小值；
碗通过最低点时速度的最大值。
17.在年北京冬残奥会上，我国体育代表团夺得了奖牌榜和金牌榜的双榜第一的优异成绩。某段滑雪转弯赛道如图所示，赛道宽度，水平弯道中心线半径。滑雪板与滑雪道之间的最大径向静摩擦力为运动员包括滑雪板重力的，已知。求：以下计算结果均保留一位小数
运动员沿弯道中心线滑行的最大速度。
运动员沿弯道内侧线滑行的最短时间。
18.质量为的猎狗，拉着质量为的雪橇，在水平冰面上做匀速圆周运动，其俯视图如下图，猎狗和雪橇均可视为质点的运动轨迹分别是图中的内圆和外圆．已知长为的绳沿水平方向且与内圆相切，雪橇的轨道半径为，测出猎狗运动一周所用时间为，求：
雪橇的线速度的大小．
绳中张力和雪橇与冰面之间的动摩擦因数．
地面对猎狗的摩擦力大小．
参考答案
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
13.控制变量法；相同 ：。 14.；；。
15.解：若要小球刚好离开锥面，则小球受到重力和细线拉力作用，小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，根据牛顿第二定律可得：
解得 。
同理，当细线与竖直方向成角时，由牛顿第二定律及向心力公式有：

解得： 。
小球的角速度时，小球受到锥面的支持力作用，
对小球受力分析可知，
联立解得。
16.解：设碗内水的质量为，在最高点，临界情况是碗底对水的弹力为零，此时水的重力提供向心力，
有，解得碗通过最高点时速度的最小值。
设碗与碗内水的总质量为，在最低点绳子的最大拉力为，则有，
解得碗通过最低点时速度的最大值。
17.解：设运动员沿弯道中心线运动的最大速度为，有，
代入数据解得：；
设运动员沿弯道内侧线运动的最大速度为，轨迹半径，
又由，代入数据解得：，
运动员沿弯道内侧线运动的路程，
故运动员沿弯道内侧线运动的最短时间
18.雪橇做匀速圆周运动，周期与猎狗的周期相同为，
因而，线速度大小为；
故雪撬的线速度的大小为；
对雪橇受力分析，受重力、支持力，水平面内如图受绳子的拉力、向后的摩擦力，将拉力沿半径方向和切线方向正交分解，根据牛顿第二定律，有：
；
；
联立得：；
故雪撬与冰面之间的动摩擦因数；
对猎狗受力分析，除竖直方向的重力与支持力二力平衡外，水平面内还受绳子拉力、摩擦力，将沿着半径方向和切线方向正交分解，与平衡，等于合力，提供向心力，如图；根据牛顿第二定律，有：；
；
由第、两式可得地面对猎狗的摩擦力大小，；