2019-2020学年高一物理下学期单元测试试卷(含解析).doc

2019-2020学年高一物理下学期单元测试试卷(含解析)一、选择题1.如图为一种“滚轮平盘无极变速器”的示意图，它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成。由于摩擦的作用，当平盘转动时，滚轮就会跟随转动，如果认为滚轮不会打滑，那么主动轴的转速n1、从动轴的转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】由滚轮不会打滑可知主动轴上的平盘与可随从动轴转动的圆柱形滚轮的接触点的线速度相同， 所以v1=v2，由此可得x2n1=r2 n2，所以n2= n1（x/r），即选项A正确。2.如图所示，小金属球的质量为m， 用长为L的轻悬线固定于O点，在O点的正下方 处钉有一颗钉子P，把悬线沿水平方向拉直.若小金属球被无初速度释放，当悬线碰到钉子后的瞬间(设线没有断)，则()A. 小球的角速度突然增大B. 小球的线速度突然减小到零C. 小球的加速度突然增大D. 悬线的张力突然增大【答案】ACD【解析】【详解】选ACD.碰到钉子的瞬间线速度不变，做圆周运动的半径突然变小.故角速度突然变大，向心加速度a突然变大，悬线张力Tmg突然变大.【点睛】本题关键点：1.小球到最低点速度大小不变；2.转动半径减小。3.两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动。则它们的 ( )A. 运动周期相同B. 运动的线速度相同C. 运动的角速度相同D. 向心加速度相同【答案】AC【解析】【详解】选A、C.设绳与竖直方向的夹角为，水平面距悬点的高度为h, 细线的拉力与重力的合力提供向心力，则mgtan=m()2htan,解得T=，由此可知T与绳长无关，故A、C正确，B、D错误.【点睛】本题正确表示向心力与圆周半径即可解题。4.如图所示，直径为d的纸制圆筒，以角速度绕中心轴匀速转动，把枪口垂直圆筒轴线，使子弹穿过圆筒，结果发现圆筒上只有一个弹孔，则子弹的速度不可能是（ ）A. d/B. d/2C. d/3D. d/4【答案】BD【解析】【详解】选BD.弹从圆筒左侧穿入后沿直径作匀速直线运动，孔转至最右侧时子弹恰好穿出，则子弹飞行时间应恰好等于圆筒转动半个周期的奇数倍，即（2n+1）=d/v，则v=d/(2n+1) ,(n=0，1，2)分母不可能是的偶数倍。【点睛】本题注意等时性与周期性的考察。5.质点做匀速圆周运动，则（ ）A. 在任何相等时间里，质点的位移都相等B. 在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等C. 在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同D. 在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的的角度都相等【答案】BD【解析】如图所示，经，质点由A到B，再经，质点由B到C，由于线速度大小不变，根据线速度的定义，sv，所以相等时间内通过的路程相等，B正确；但位移xAB、xBC大小相等，方向并不相同，平均速度不同，A、C错误；由角速度的定义知t相同，t相同，D正确。6.如图所示，在一个水平圆盘上有一个木块P随圆盘一起绕O点的竖直轴匀速转动，下面说法正确的是( )A. 圆盘匀速转动的过程中，P受到的静摩擦力的方向指向O点B. 圆盘匀速转动的过程中，P受到的静摩擦力为0C. 在转速一定的条件下，P受到静摩擦力的大小与P到O点的距离成正比D. 在P到O点的距离一定的条件下，P受到的静摩擦力的大小与圆盘匀速转动的角速度成正比【答案】AC【解析】圆盘在匀速转动的过程中，P靠静摩擦力提供向心力，方向指向O点故A正确，B错误在转速一定的条件下，角速度不变，根据f=mr2知，静摩擦力的大小跟P点到O点的距离成正比故C正确在P点到O点的距离一定的条件下，根据f=mr2知，静摩擦力的大小与圆盘转动的角速度平方成正比故D错误故选AC7.用一木板托着一本书在竖直平面内做匀速圆周运动，先后经过、四点，如图所示，、和、处于过圆心的水平轴和竖直轴上，设木板受到压力为，对书的静摩擦力为f，则（）A. 从，f减小，增大；B. 从，f增大，减小；C. 在、两位置，f最大，mgD. 在、两位置，均有最大值【答案】ABC【解析】【详解】选ABC.书受到重力mg、支持力N、静摩擦力f共三个力，做匀速圆周运动，合力指向圆心且大小保持不变。从C D，任取一点如图所示，则f = F合sin N mg = F合cosN = mg + F合cos 减小，f减小，N增大。同理，从D A，有f增大，N减小，在A和C两位置，静摩擦力提供向心力，N=-mg=0，在D点N最大，而在B点mg、N合力指向圆心，N = mg - F合 ，因而N具有最小值。因此，答案为。8.图示是用以说明向心力与质量、半径之间的关系的仪器，球P和Q可以在光滑杆上无摩擦地滑动，两球之间用一条轻绳连接，mP2mQ.当整个装置以角速度匀速旋转时，两球离转轴的距离保持不变，则此时()A. 两球受到的向心力的大小相等B. P球受到的向心力大于Q球受到的向心力C. rP一定等于 D. 当增大时，P球将向外运动【答案】AC【解析】【详解】选AC，两球在水平方向上只受到轻绳拉力的作用，故两球受到的向心力大小相等(等于轻绳张力)即，因为mP2mQ， 所以rP一定等于 9.如图所示，m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A为终端皮带轮.已知皮带轮的半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑.当m可被水平抛出时，A轮每秒的转数最少为()A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】m到达皮带轮的顶端时，若mmg，表示m受到的重力小于(或等于)m沿皮带轮表面做圆周运动的所需的向心力，m将离开皮带轮的外表面而做平抛运动，又因为转数n，所以当v，即转数n时，m可被水平抛出，故选项A正确.10.如图所示，质量为m的小球固定在长为L的细杆一端，绕细杆的另一端O在竖直面内做圆周运动，球转到最高点A时，线速度大小为，则（ ）A. 杆受到mg/2的拉力B. 杆受到mg/2的压力C. 杆受到3mg/2的拉力D. 杆受到3mg/2的压力【答案】B【解析】【详解】小球在最高点的速度为，所需的向心力为，向心力的方向向下，重力的方向也向下，重力的一半提供向心力，也就是小球对杆有mg/2的压力。【点睛】本题求出最高点需要的向心力，与重力比较可得出结论，也可采用假设法。二、实验题11.在汽车技术中，速度和行程的测量有好几种方法，图甲所示为一光电式车速传感器，其原理简图如图乙所示，A为光源，B为光电接收器，A、B均与车身相对固定，旋转齿轮C与车轮D相连接，它们的转速比nCnD12.车轮转动时A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收后转换成电信号，由电子电路记录和显示.若某次实验显示出单位时间内的脉冲数为n，要求出车的速度还必须测量的物理量或数据为：_.汽车速度的表达式为：v_.【答案】 (1). 车轮的半径R和齿轮的齿数P; (2). ;【解析】【详解】设齿轮C的齿数为P，由题意知，C及车轮的角速度2，再设车轮的半径为R，故车速vR.12.如图是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图所示）。（1）若图中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.0010-2 s ，则圆盘的转速为_转/s。（保留3位有效数字）（2）若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 _ cm。（保留3位有效数字）【答案】 (1). 4.55转/s; (2). 2.91cm;【解析】从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格，由题意知图2中横坐标上每格表示1.0010-2s，所以圆盘转动的周期是0.22s，则转速为4.55转 /s反光引起的电流图像在图2中横坐标上每次一格，说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一为cm。三、计算题13.一辆质量m2.0 t的小轿车驶过半径R90 m 的一段圆弧形桥面，取g10 m/s2.问：(1)若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面的压力是多少？(2)若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多少？(3)汽车以多大的速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？【答案】（1） （2） （3） 【解析】【详解】汽车通过凹形桥面的最低点时，在水平方向上受到牵引力F和阻力f的作用，在竖直方向上受到桥面向上的支持力FN1和向下的重力Gmg的作用，如图甲所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的正上方，支持力FN1与重力Gmg的合力为FN1mg，这个合力就是汽车通过桥面的最低点时的向心力，即F向FN1mg.由向心力公式有：解得桥面对汽车的支持力大小为：FN1mmg2.89104 N根据牛顿第三定律知，汽车行驶在桥面最高点时对桥面的压力大小是2.89104 N.(2)汽车通过凸形桥面最高点时，在水平方向上受到牵引力F和阻力f的作用，在竖直方向上受到竖直向下的重力Gmg和桥面向上的支持力FN2的作用，如图乙所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的正下方，重力Gmg与支持力FN2的合力为mgFN2，这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力，即：F向mgFN2.由向心力公式有：mgFN2m桥面的支持力大小为：FN2mgm1.78104 N根据牛顿第三定律知，汽车行驶在桥面最高点时对桥面的压力大小是1.78104 N.(3)设汽车的速度为vm时，汽车通过凸形桥面顶点时对桥面的压力为零.根据牛顿第三定律，这时桥面对汽车的支持力也为零，汽车在竖直方向上只受到重力G的作用，重力Gmg就是汽车驶过桥顶点时的向心力，即F向mg，由向心力公式有：解得：所以汽车以30 m/s的速度通过凸形桥面的顶点时，对桥面刚好没有压力.14.如图所示，质量分别为m1、m2的光滑小球放在上表面光滑的半球上，受到在同一平面内长分别为l1、l2的轻绳的牵引（已知l1、l2与O/O的夹角分别为和，且），在半球球心O点正上方的转盘O/的带动下做匀速圆周运动，为使两球都不离开半球，求转盘O/转动的角速度。【答案】 【解析】【详解】设当转盘O转动的角速度为时，小球与半球的作用力刚好为零，则对小球由牛顿第二定律得： 解得：设当转盘O/的角速度为时，小球m2与半球的作用力刚好为零，则对小球m2由牛顿第二定律得： 解得：由于，由几何知识可知： 所以： 故为使两球都不离开半球，转盘O/的转动的角速度即 15.一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m=0.5 kg，水的重心到转轴的距离cm。（取g=10 m/s2，不计空气阻力）若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；若在最高点水桶的速率v=3 m/s，求水对桶底的压力.【答案】（1） （2）5N【解析】试题分析：水在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，mgm；（3分） 则 v0m/s=2.42m/s （2分）设桶底对水有一向下的压力FN，则：FNmgm；（3分） 代入数据可得FN4N。（1分）根据牛顿第三定律可知水对桶底的压力（1分）考点：牛顿第二定律在圆周运动中的应用点评：本题应用牛顿第二定律破解水流星节目成功的奥秘，关键在于分析受力情况，确定向心力的来源16.一半径为R=1.00m的水平光滑圆桌面，圆心为O，有一竖直的立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C，如图所示。一根不可伸长的柔软的细轻绳，一端固定在封闭曲线上的某一点，另一端系一质量为m=7.510-2kg的小物块。将小物块放在桌面上并把绳拉直，再给小物块一个方向与绳垂直大小为v0=4m /s的初速度。物块在桌面上运动时，绳将缠绕在立柱上。已知当绳的张力为T0=2N时，绳即断开，在绳断开前物块始终在桌面上运动。求：（1）问绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少？（2）若绳刚要断开时，桌面圆心O到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直，问物块的落地点到桌面圆心O的水平距离为多少？已知桌面高度H=0.80 m，物块在桌面上运动时未与立柱相碰。（取重力加速度大小为10m/s2）【答案】（1）0.60m（2） 【解析】【详解】（1）因桌面是光滑的，轻绳是不可伸长的和柔软的，且在断开前绳子都是被拉紧的，故在绳断开前，物块在沿桌面运动