2025年高考物理 人教版必修第2冊第6章　2含答案

2025年高考物理人教版必修第2冊第6章2含答案第六章2課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．下列關(guān)于向心力的論述中，正確的是()A．物體做圓周運動一段時間后才會受到向心力B．向心力與重力、彈力、摩擦力一樣，是一種特定的力，它只有在物體做圓周運動時才產(chǎn)生C．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等力中某一種力，也可以是這些力中某幾個力的合力D．向心力既可以改變物體運動的方向，又可以改變物體運動的快慢解析：因為有向心力，物體才做圓周運動，故A錯誤；向心力是按作用效果命名的，與重力、彈力、摩擦力等性質(zhì)力不一樣，故B錯誤；向心力可以是重力、彈力、摩擦力等力中某一種力，也可以是某一個力的分力，或者是這些力中某幾個力的合力，故C正確；向心力只能改變物體運動的方向，不能改變物體運動的快慢，故D錯誤。故選C。2．如圖所示是探究向心力大小F與質(zhì)量m、角速度ω及半徑r之間關(guān)系的實驗裝置圖。轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5分別隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂6的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間的等分格子數(shù)與兩個球的向心力成正比，那么：(1)現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內(nèi)，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗B．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實驗C．在小球運動半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗D．在小球運動半徑不等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實驗(2)當(dāng)用兩個質(zhì)量相等的小球做實驗，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時，發(fā)現(xiàn)右邊標(biāo)尺露出的紅白相間的等分格子數(shù)為左邊的2倍，那么，左邊塔輪與右邊塔輪轉(zhuǎn)動的角速度大小之比為_1∶2__。解析：(1)本實驗采用控制變量法，根據(jù)F＝mrω2可知，要探究小球受到的向心力大小與角速度的關(guān)系，需在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗，故選A。(2)標(biāo)尺露出的格子數(shù)與小球所受的向心力大小成正比，右邊標(biāo)尺露出的紅白相間的等分格子數(shù)為左邊的2倍，有F左∶F右＝1∶2，左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍，即r左∶r右＝2∶1，且已知m左＝m右，根據(jù)F＝mω2r，可得ω＝eq\r(\f(F,mr))，可知左邊塔輪與右邊塔輪轉(zhuǎn)動的角速度大小之比為1∶2。3．一只小狗拉著雪橇在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速奔跑，如圖所示為雪橇所受的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖，其中正確的是()解析：雪橇運動時所受的摩擦力為滑動摩擦力，其方向與雪橇運動方向相反，可知與圓弧相切；又因為雪橇做勻速圓周運動，所受合力充當(dāng)向心力，合力方向指向圓心，故C正確。故選C。4．如圖所示，一輛轎車正在水平路面上做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．水平路面對轎車彈力的方向斜向上B．靜摩擦力提供向心力C．重力、支持力的合力提供向心力D．轎車受到的重力、支持力和摩擦力的合力為零解析：水平路面對轎車的彈力方向豎直向上，故A錯誤；在豎直方向重力和支持力相互平衡，轎車做圓周運動靠水平路面對車輪的靜摩擦力提供向心力，轎車受到的重力、支持力和摩擦力的合力不為零，故B正確，C、D錯誤。故選B。5．如圖所示為游樂園空中飛椅的理論示意圖，長度不同的兩根細繩懸掛于同一點，另一端各系一個質(zhì)量相同的小球，不計空氣阻力，使它們在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則對于A、B兩個小球轉(zhuǎn)動周期的說法正確的是()A．A的周期大B．B的周期大C．A、B的周期一樣大D．A、B的周期無法比較解析：設(shè)細繩與豎直方向的夾角為α，繩長為L，小球受到的重力和細繩的拉力的合力提供向心力，則有mgtanα＝eq\f(4π2mLsinα,T2)，解得T＝2πeq\r(\f(Lcosα,g))，Lcosα為懸點到球所在平面的距離，由題圖可知A球的大于B球的，故A球的周期較大，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。6.(多選)如圖所示，長為L的懸線固定在O點，在O點正下方有一釘子C，O、C的距離為eq\f(L,2)，把懸線另一端的小球A拉到跟懸點在同一水平面處無初速度釋放，小球運動到懸點正下方時懸線碰到釘子，則小球的()A．線速度突然增大為原來的2倍B．角速度突然增大為原來的2倍C．向心力突然增大為原來的2倍D．向心力突然增大為原來的4倍解析：懸線碰到釘子前后，懸線的拉力始終與小球的運動方向垂直，小球的線速度大小不變，故A錯誤；懸線碰到釘子后，小球的運動半徑減小為原來的一半，線速度大小不變，由ω＝eq\f(v,r)知角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由Fn＝eq\f(mv2,r)可知向心力變?yōu)樵瓉淼?倍，故B、C對，D錯。故選BC。能力提升練7．讓礦泉水瓶繞自身中心軸轉(zhuǎn)動起來，帶動瓶中水一起高速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，水面形狀接近圖()解析：隨礦泉水瓶轉(zhuǎn)動的水做圓周運動時，需要合外力提供向心力，當(dāng)水受到的合外力不足以提供需要的向心力時，水將做離心運動，逐漸離開礦泉水瓶的中心，所以水面的中心處將凹一些，而四周將高一些。所以四個圖中，A、B、C與實際不符，只有D是正確的，故選D。8．廣州市內(nèi)環(huán)路上出口處常有限速標(biāo)志。某出口路面是一段水平圓弧軌道，雨天車輪與路面的動摩擦因數(shù)為0.4，汽車通過出口的最大速度為36km/h。晴天車輪與路面的動摩擦因數(shù)為0.6，則晴天汽車通過出口的最大速度約為()A．44km/h B．54km/hC．24km/h D．30km/h解析：當(dāng)以最大速度轉(zhuǎn)彎時，最大靜摩擦力提供向心力，此時有：fm＝μmg＝meq\f(v2,R)；雨天車輪與路面的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.4，有μ1mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)；晴天車輪與路面的動摩擦因數(shù)為μ2＝0.6，有μ2mg＝meq\f(v\o\al(2,2),R)；聯(lián)立解得v2＝eq\r(\f(μ2,μ1))v1＝eq\r(\f(0.6,0.4))×36km/h≈44km/h，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。9．如圖所示，一小球用長為l的細線懸于P點，并在水平面內(nèi)做角速度為ω的勻速圓周運動，軌跡圓的圓心O到P點的距離為h。下列說法正確的是()A．保持h不變，增大l，ω不變B．保持h不變，增大l，ω變大C．保持l不變，增大ω，h不變D．保持l不變，增大ω，h變大解析：對小球受力分析如圖，設(shè)繩子的拉力為F，繩子與豎直方向之間的夾角為θ，小球所受重力和繩子的拉力的合力提供了向心力，得：mgtanθ＝mω2r，其中r＝lsinθ，則：mgtanθ＝mω2l·sinθ①，解得：cosθ＝eq\f(g,l·ω2)②，又幾何關(guān)系可得：cosθ＝eq\f(h,l)③，代入①可得：ω2＝eq\f(g,h)，可知小球的角速度與繩子的長度無關(guān)，保持h不變，增大l，ω不變，保持l不變，增大ω，h變小。故選A。10.(多選)如圖所示，在光滑水平面上釘有兩個釘子A和B，一根長細繩的一端系一個小球，另一端固定在釘子A上，開始時小球與釘子A、B均在一條直線上(圖示位置)，且細繩的一大部分沿順時針方向纏繞在兩釘子上(俯視)?，F(xiàn)使小球以初速度v0在水平面上沿逆時針方向做圓周運動，使兩釘子之間纏繞的繩子逐漸釋放，在繩子完全被釋放后與釋放前相比，下列說法正確的是()A．小球的速度變大B．小球的角速度變小C．小球的向心力變小D．細繩對小球的拉力變大解析：由于小球所受的拉力始終與其速度方向垂直，不改變速度大小，故A錯誤；由v＝ωr可知，v不變，r變大，則角速度ω變小，故B正確；小球的向心力Fn＝meq\f(v2,r)，v不變，r變大，則向心力變小，故C正確；細繩對小球的拉力F＝meq\f(v2,r)，v不變，r變大，則F變小，故D錯誤。故選BC。11．(多選)有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運動。如圖所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是()A．h越高，摩托車對側(cè)壁的壓力將越大B．h越高，摩托車做圓周運動的線速度將越大C．h越高，摩托車做圓周運動的周期將越大D．h越高，摩托車做圓周運動的向心力將越大解析：摩托車做勻速圓周運動，合外力完全提供向心力，F(xiàn)合＝mgtanθ，N＝eq\f(mg,cosθ)，可知側(cè)壁對摩托車的支持力與高度h無關(guān)，根據(jù)牛頓第三定律可知摩托車對側(cè)壁的壓力不變，A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知mgtanθ＝meq\f(v2,r)，解得v＝eq\r(grtanθ)，高度h越大，r越大，摩托車運動的線速度越大，B正確；根據(jù)牛頓第二定律可知mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)r，解得T＝2πeq\r(\f(r,gtanθ))，高度h越大，r越大，摩托車運動的周期越大，C正確；摩托車的向心力大小為mgtanθ，大小不變，D錯誤。故選BC。12．如圖所示，一根原長為L的輕彈簧套在光滑直桿AB上，其下端固定在桿的A端，質(zhì)量為m的小球也套在桿上且與彈簧的上端相連。小球和桿一起繞經(jīng)過桿A端的豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，且桿與水平面間的夾角始終保持為θ＝37°。已知桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時彈簧長度為0.5L，重力加速度大小為g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)彈簧為原長時，小球的角速度ω0；(3)當(dāng)桿的角速度ω＝eq\f(5,4)eq\r(\f(g,L))時彈簧的長度L′。答案：(1)eq\f(6mg,5L)(2)eq\f(1,4)eq\r(\f(15g,L))(3)3L解析：(1)桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時，對小球受力分析，由平衡條件得mg·sin37°＝k×(L－0.5L)，解得彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(6mg,5L)。(2)當(dāng)彈簧處于原長時，彈簧彈力為零，小球只受重力和桿的支持力，它們的合力提供向心力，有mgtan37°＝mωeq\o\al(2,0)Lcos37°，解得ω0＝eq\r(\f(15g,16L))＝eq\f(1,4)eq\r(\f(15g,L))。(3)當(dāng)ω＝eq\f(5,4)eq\r(\f(g,L))>ω0時，彈簧處于伸長狀態(tài)，設(shè)彈簧伸長量為x，則在豎直方向有FNcos37°－kxsin37°＝mg在水平方向有FNsin37°＋kxcos37°＝mω2(L＋x)cos37°解得x＝2L所以彈簧長度L′＝3L。第六章3課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．轆轤是古代庭院汲水的重要機械。如圖，井架上裝有可用手柄搖轉(zhuǎn)的轆轤，轆轤上纏繞繩索，繩索一端系水桶，搖轉(zhuǎn)手柄，使水桶起落，提取井水。P是轆轤邊緣上的一質(zhì)點，Q是手柄上的一質(zhì)點，當(dāng)手柄以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時()A．P的線速度大于Q的線速度B．P的向心加速小于Q的向心加速度C．轆轤對P的作用力大小和方向都不變D．轆轤對P的作用力大小不變、方向變化解析：P、Q兩質(zhì)點同軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，根據(jù)v＝ωr，由于P質(zhì)點的半徑小于Q質(zhì)點的半徑，則P的線速度小于Q的線速度，故A錯誤；根據(jù)a＝ω2r，結(jié)合上述可知，由于P質(zhì)點的半徑小于Q質(zhì)點的半徑，則P的向心加速度小于Q的向心加速度，故B正確；手柄以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時，即質(zhì)點均在做勻速圓周運動，P質(zhì)點受到重力與轆轤對P的作用力，根據(jù)F合＝mω2r，可知，由于合力提供向心力，合力方向時刻變化，即P質(zhì)點所受外力的合力大小不變、方向變化，重力大小與方向不變，根據(jù)力的合成法則，可知，轆轤對P的作用力大小與方向均發(fā)生變化，故C、D錯誤。故選B。2．機械手表中有大量精密齒輪，齒輪轉(zhuǎn)動從而推動表針。某機械手表打開后蓋如圖甲所示，將其中兩個齒輪簡化，如圖乙所示。已知大、小齒輪的半徑之比為3∶2，Q、P分別是大、小齒輪邊緣上的點，則P、Q兩點的向心加速度大小之比為()A．1∶1 B．1∶2C．2∶3 D．3∶2解析：Q、P分別是大、小齒輪邊緣上的點，兩者線速度相同，根據(jù)a＝eq\f(v2,r)，可知P、Q兩點的向心加速度大小之比為eq\f(aP,aQ)＝eq\f(rQ,rP)＝eq\f(3,2)，故D正確，A、B、C錯誤。故選D。3．如圖所示，水平圓盤A和B通過摩擦傳動正在勻速轉(zhuǎn)動，它們不發(fā)生相對滑動，物塊1和2分別相對靜止在圓盤A和B上，圓盤B的半徑是圓盤A的1.5倍，物塊2做圓周運動半徑是物塊1的2倍，則物塊1和物塊2的向心加速度之比為()A．3∶2 B．9∶4C．9∶8 D．4∶9解析：由題意得RA∶RB＝2∶3，圓盤A和B邊緣上各點線速度相等，由ωARA＝ωBRB，解得ωA∶ωB＝3∶2，物塊1和2的半徑之比為r1∶r2＝1∶2，根據(jù)a＝ω2r，得物塊1和物塊2的向心加速度之比為a1∶a2＝ωeq\o\al(2,A)r1∶ωeq\o\al(2,B)r2＝9∶8，故選C。4．如圖甲為某小區(qū)出入口采用的柵欄道閘。如圖乙所示，OP為柵欄道閘的轉(zhuǎn)動桿，PQ為豎桿。P為兩桿的交點，Q為豎桿上的點。在道閘抬起過程中，桿PQ始終保持豎直，當(dāng)桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中()A．P點的線速度大于Q點的線速度B．P點的角速度大于Q點的角速度C．P點的加速度大于Q點的加速度D．P、Q兩點的路程相等解析：由于P、Q兩點在同一桿上，而且桿運動時始終保持豎直，所以在30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中，兩點都做半徑相同的勻速圓周運動，故兩點的線速度、角速度、加速度和路程都相等。故選D。5.如圖，豎直放置的正三角形框架，繞過框架頂點的豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，A、B為框架上的兩點，用aA、aB分別表示A、B兩點的向心加速度大小。則aA、aB的大小關(guān)系為()A．a(chǎn)A<aBB．a(chǎn)A＝aBC．a(chǎn)A>aBD．無法確定解析：A、B兩點繞豎直軸轉(zhuǎn)動，具有相同的角速度，根據(jù)題意可知rA<rB，根據(jù)a＝ω2r可知aA<aB，故選A。6.如圖所示，運動員以速度v在傾角為θ的傾斜賽道上做勻速圓周運動。已知運動員及自行車的總質(zhì)量為m，做圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，將運動員和自行車看作一個整體，則()A．受重力、支持力、摩擦力、向心力作用B．受到的合力大小為F＝eq\f(mv2,R)C．若運動員加速，則一定沿傾斜賽道上滑D．若運動員減速，則一定沿傾斜賽道下滑解析：將運動員和自行車看作一個整體，受到重力、支持力、摩擦力作用，向心力是按照力的作用效果命名的力，不是物體受到的力，故A錯誤；運動員騎自行車在傾斜賽道上做勻速圓周運動，合力指向圓心，提供勻速圓周運動需要的向心力，所以F＝eq\f(mv2,R)，故B正確；若運動員加速，有向上運動的趨勢，但不一定沿斜面上滑，故C錯誤；若運動員減速，有沿斜面向下運動的趨勢，但不一定沿斜面下滑，故D錯誤。故選B。能力提升練7.某學(xué)校中開設(shè)了糕點制作的選修課，小明同學(xué)在體驗糕點制作“裱花”環(huán)節(jié)時，他在繞中心勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上放了一塊直徑8英寸(20cm)的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均勻“點”一次奶油，蛋糕一周均勻“點”上15個奶油，則下列說法正確的是()A．圓盤轉(zhuǎn)動的周期約為56sB．圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小為eq\f(π,30)rad/sC．蛋糕邊緣的奶油線速度大小約為eq\f(π,140)m/sD．蛋糕邊緣的奶油向心加速度大小約為eq\f(π2,45)m/s2解析：蛋糕一周均勻“點”上15個奶油，共有15個奶油間隔，所以圓盤轉(zhuǎn)動的周期約為T＝15×4s＝60s，故A錯誤；圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小為ω＝eq\f(2π,T)，代入數(shù)據(jù)得ω＝eq\f(π,30)rad/s，故B正確；蛋糕邊緣的奶油線速度大小約為v＝ωR，代入數(shù)據(jù)得v＝eq\f(π,300)m/s，故C錯誤；蛋糕邊緣的奶油向心加速度大小約為a＝ω2R，代入數(shù)據(jù)得a＝eq\f(π2,9000)m/s2，故D錯誤。故選B。8．工地上起吊重物的吊車如圖所示，在某次操作過程中，液壓桿伸長，吊臂繞固定轉(zhuǎn)軸O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，吊臂上有M、N兩點，OM的長度與MN的長度之比為2∶3，下列關(guān)于M、N兩點的說法正確的是()A．線速度之比為2∶3B．角速度之比為2∶3C．向心加速度之比為2∶5D．周期之比為2∶5解析：吊臂上M、N兩點是同軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度相同，周期也相同，故B、D錯誤；根據(jù)公式v＝rω，可得M、N兩點線速度之比為vM∶vN＝OM∶ON＝2∶(2＋3)＝2∶5，故A錯誤；根據(jù)向心加速度公式a＝rω2，可得aM∶aN＝OM∶ON＝2∶(2＋3)＝2∶5，故C正確。故選C。9．如圖是一種新概念自行車，它沒有鏈條，共有三個轉(zhuǎn)輪，A、B、C轉(zhuǎn)輪半徑依次減小。輪C與輪A嚙合在一起，騎行者踩踏板使輪C轉(zhuǎn)動，輪C驅(qū)動輪A轉(zhuǎn)動，從而使得整個自行車沿路面前行，輪胎不打滑。下列說法正確的是()A．轉(zhuǎn)輪A、C轉(zhuǎn)動方向相同，轉(zhuǎn)輪A、B轉(zhuǎn)動方向不相同B．轉(zhuǎn)輪A、B、C角速度之間的關(guān)系是ωA＜ωB＜ωCC．轉(zhuǎn)輪A、B、C邊緣線速度之間的關(guān)系是vA＝vB＞vCD．轉(zhuǎn)輪A、B、C邊緣向心加速度之間的關(guān)系是aA＞aB＞aC解析：自行車前進時，三個輪子的轉(zhuǎn)動方向是相同的，故A錯誤；因為輪C與輪A嚙合在一起，所以輪C和輪A邊緣各點的線速度大小相等，又因為輪A和輪B都是與地面接觸，一起前進的，所以輪A和輪B邊緣的各點線速度大小相等，即vA＝vB＝vC，又由圖可知，三個輪的半徑關(guān)系為RA＞RB＞RC，根據(jù)ω＝eq\f(v,R)可知，ωA＜ωB＜ωC，故B正確，C錯誤；據(jù)a＝eq\f(v2,R)可知aA＜aB＜aC，故D錯誤。故選B。10．摩天輪是游樂園常見的娛樂設(shè)施，如圖所示，摩天輪懸掛的座艙與摩天輪一起在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，座艙通過固定金屬桿OP連接在圓環(huán)的橫桿EF上，橫桿可自由轉(zhuǎn)動使得OP始終保持豎直方向。當(dāng)桿EF勻速轉(zhuǎn)動到摩天輪最高點時，下列說法正確的是()A．座艙的加速度為零B．座艙上的M點與N點的角速度相等C．座艙上的M點的線速度小于N的線速度D．金屬桿上O點的線速度小于金屬桿上P點線速度解析：座艙在做勻速圓周運動，座艙的加速度大小不為零，方向始終指向圓心，故A錯誤；座艙上的M點與N點都在繞摩天輪的中心軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，故B正確；座艙上的M點與N點到摩天輪的中心軸的距離相等，由v＝ωr知座艙上的M點的線速度等于N的線速度，故C錯誤；金屬桿上O點到摩天輪的中心軸的距離大于P點到摩天輪的中心軸的距離。由v＝ωr知金屬桿上O點的線速度大于金