第三章 能力提升卷—2020-2021学年【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第二册单元综合复习（含答案）

第三章能力提升卷
说明：本试卷满分100分，分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷为第1页至第3页，第Ⅱ卷为第4页至第6页。试题答案请用2B铅笔或0.5mm签字笔填涂到答题卡规定位置上，书写在试题上的答案无效。考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 （共50分）
一、单选题（本题包括10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题意）
1．如图所示，下列有关生活的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力
B．脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
C．汽车通过凹形路面的最低点时，汽车处于失重状态
D．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压カ助火车转弯
2．如图所示，纸风车上有A、B两点，A点离轴心较远，当风车被风吹着绕中心转动时，A、B两点的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则（　　）
A．ωA=ωB，vA>vB B．ωA=ωB，vA C．ωA<ωB，vA=vB D．ωA>ωB，vA=vB
3．图甲所示为球形铁笼中进行的摩托车表演，已知同一辆摩托车在最高点A时的速度大小为8m/s，在最低点B时的速度大小为16m/s，铁笼的直径为8m，取重力加速度g=10m/s2，摩托车运动时可看作质点。则摩托车在A、B点对铁笼的压力之比为（　　）
A．1：21 B．1：4
C．13：27 D．3：37
4．有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力大于其在最低处水对碗底的压力
B．如图乙，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
C．如图丙所示两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角θ不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同
D．如图丁，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的 A、B 位置先后分别做匀速圆周运动，则在 A、B 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
5．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附着在筒壁上，以下说法正确的是（　　）
A．衣服受重力、向心力、筒壁的弹力和摩擦力
B．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力
C．筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大
D．筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
6．如图甲为拨浪鼓，最早出现在战国时期，宋代时小型拨浪鼓已成为儿童玩具。某个拨浪鼓简化模型如图乙，拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上；A、B两球相同，连接A球的绳子更长一些，现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面做周期相同的匀速圆周运动时，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．两球做匀速圆周运动时绳子与竖直方向的夹角false>false
B．A、B两球的向心加速度相等
C．A球的线速度小于B球的线速度
D．A球所受的绳子拉力小于B球所受的绳子拉力
7．如图所示，A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，A、B、C三点（　　）
A．角速度大小关系是ωA >ωB =ωC B．线速度大小关系是vA < vB C．转速之比是nA︰nB︰nC = 1︰3︰3 D．加速度之比是aA︰aB︰aC = 1︰30︰3
8．如图所示，在水平圆盘上有一过圆心的光滑水平槽，槽内有两根原长、劲度系数均相同的橡皮绳拉住一质量为m的小球（可以视为质点），一条橡皮绳拴在O点，另一条拴在O′点，其中O点为圆盘的中心，O′点为圆盘的边缘，橡皮绳的劲度系数为k（类似弹簧遵从胡克定律），原长为圆盘半径R的false，现使圆盘角速度由零缓慢增大，求圆盘的角速度false与false时，小球所对应的线速度之比v1：v2（　　）
A．false B．false C．false D．false
9．如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A，B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（ ）
A．若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大
B．若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小
C．当圆台转速增大时，B比A先滑动
D．当圆台转速增大时，C比B先滑动
10．如图所示，一长为L的轻质细杆一端与质量为m的小球（可视为质点）相连，另一端可绕O点转动，现使轻杆在同一竖直面内做匀速转动，测得小球的向心加速度大小为2g （g为当地的重力加速度），下列说法正确的是（　　）
A．小球的线速度大小为false
B．小球运动到最高点时，轻杆对小球作用力向上
C．杆在匀速转动过程中，轻杆对小球作用力的最大值为2mg
D．当轻杆转到水平位置时，轻杆对小球作用力方向指向圆心O
二、多选题（本题包括5小题，共4分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
11．两根长度不同的细线分别系有A、B两个小球，小球的质量分别为false、false，细线的上端都系于O点，如图所示。设法让两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动，已知细线长度之比false，false与竖直方向成60°角，则（　　）
A．A、B两球的角速度之比为false B．A、B两球的周期之比为1：1
C．A、B两条细线的拉力之比为3：1 D．A、B两球的线速度之比为3：1
12．关于向心力，下列说法正确的是（　　）
A．对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
B．向心力一定是由做圆周运动的物体所受的合力提供，它是根据力的作用效果命名的
C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各力的合力，也可以是某个力的分力
D．向心力只能改变物体的运动方向，不能改变物体运动的快慢
13．如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说法正确的是（　　）
A．速率false B．周期false
C．角速度false D．压力false
14．如图所示为竖直平面内的半圆形轨道，其直径POQ水平，半径为R，粗糙程度处处相同。一质量为m的小球从P点沿切线进入轨道，经最低点N到达Q点后，上升到距离Q点为R的最高点，此过程中克服摩擦力所做的功为mgR。g为重力加速度的大小，不计空气阻力。则小球（　　）
A．再次返回P点后，继续上升一段距离
B．第一次滑到N时对轨道的压力为F=4mg
C．从P运动到N点的过程中，重力功率一直增大
D．从N运动到Q点的过程中，克服摩擦力功率一直减小
15．在足够大的光滑水平桌面上，一质量m=1kg的小球静止在图示坐标系的原点O处。从t=0时刻起，小球受到沿＋x方向的大小为F1=2N的恒定拉力作用开始运动。在t=1s时刻，撤去F1，立即换成沿＋y方向的大小为F2=2N的恒定拉力作用在物体上。在t=2s时刻，把F2也撤去。在t=3s时刻，小球开始进入一个固定在水平桌面上的圆形光滑细管道（在图上只画了该管道的管口，管道的内径略微大于小球的直径）。已知小球是沿管道的切线方向进入管道的，且已知该管道的圆心在y轴上。下列说法正确的是（　　）
A．3s末小球的位置坐标为（5m，3m）
B．3s末小球的位置坐标为（3m，3m）
C．进入管道后，小球的向心力大小为falseN
D．进入管道后，小球的向心力大小为1. 6N
第Ⅱ卷（非选择题，共50分）
三、实验题（本题包括2小题，共14分）
16．在研究做圆周运动的物体在任意位置的速度方向时，可在桌面上铺一张白纸，如图A所示，让陀螺在纸上转起来，接着在陀螺的边缘滴几滴带颜色的水，水在纸上甩出的痕迹如图B所示，然后再用一张透明胶片做模板，画一个圆及其几根切线，如图C所示。
（1）实验时，陀螺中心转轴相对于白纸____________（可以、不可以）移动，圆的半径与陀螺的半径的比例应为_______________。
（2）将圆心与纸上O点对准并覆盖其上，随后绕过O点、垂直于纸面的轴旋转模板，可观察到模板上的切线总是与水的痕迹重合，这种判断的方法通常称作（____）
A．控制变量法 B．建模方法 C．等效替代法 D．图像方法
（3）本实验结论是：做圆周运动的物体的线速度方向总是与_________方向一致。
（4）与本实验具有相同物理思想方法的是（____）
A．研究加速度与力及质量关系的实验 B．质点
C．平均速度 D．心电图
17．如图甲为探究向心力跟质量、半径、角速度关系式的实验装置，金属块放置在转台上，电动机带动转台做圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小，可以忽略不计。
（1）某同学为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制___________和___________两个物理量保持不变，改变转台的转速，对应每个转速由力的传感器读出金属块受到的拉力，由光电计时器读出转动的周期T，计算出转动的角速度ω=___________。
（2）上述实验中，该同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图乙所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是___________（填正确答案的字母序号）。
A．ω B．T C．T2 D．false
（3）为了验证向心力跟半径、质量的关系，还需要用到的实验器材有___________和天平。
四、解答题（本题包括4小题，共36分，要求书写规范，步骤完整）
18．如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道BCD固定在竖直面内，D点与圆心O等高，C点为最低点。圆弧上B点的切线与水平方向的夹角为false，斜面AB沿该切线放置，在B点与圆弧平滑连接。一质量为m的滑块自AB上某一位置P（图中未画出）由静止释放，恰能到达D点。滑块在以后的运动中到达斜面的最高点为Q（图中未画出）。已知滑块与斜面AB之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求：
（1）滑块第一次经过C点时对轨道压力的大小；
（2）P、Q之间的距离。
19．如图质量为20kg的小孩坐在秋千板上，小孩离拴绳子的栋梁2m，如果秋千板第一次摆到最低点时，速度大小为3m/s。小孩可视为质点，（g=10m/s2）求：
（1）秋千板第一次摆到最低点时小孩的角速度大小；
（2）第一次摆到最低点时，秋千板对小孩的支持力大小；
（3）若秋千板的质量是2kg，绳的拉力大小的最大值是多少？
20．质量false的小球被细线拴住，此时线长false，当拉力为false时细线就会被拉断。小球从图示位置由静止释放，达到最低位置时速度false。在最低位置时小球距离水平地面的高度false，求：（重力加速度g取false，cos 37°=0.8，sin 37°=0.6）
（1）当false时，求小球运动到最低点时细线上的拉力；
（2）改变false角的大小和细线的长度，使小球恰好在最低点时，细线断裂，小球落地点到地面上P点的距离最大时，求细线的长度L。（P点在悬点的正下方）
21．质量为0.2kg的物体固定在长为0.9m的轻杆一端，杆可绕过另一端O点的水平轴在竖直平面内转动。（false）求：
（1）当物体在最高点的速度为多大时，杆对球的作用力为零？
（2）当物体在最高点的速度为6m/s时，杆对球的作用力；
（3）当物体在最高点的速度为1.5m/s时，杆对球的作用力。
参考答案
1．A 2．A 3．D 4．C 5．C 6．A 7．C 8．A 9．C 10．A
11．BD 12．CD 13．AB 14．AD 15．AC
16．不可以 1：1 B 圆周的切线 B
17．金属块转动半径 金属块质量 false C 刻度尺
18．（1）false；（2）false
19．（1）1.5rad/s；（2）290N；（3）319N
20．（1）14N；（2）2.75m
21．（1）false；（2）false，方向竖直向下；（3）false，方向竖直向上