2025年高考物理 人教版必修第2冊第6章　4含答案

2025年高考物理人教版必修第2冊第6章4含答案第六章4課后知能作業(yè)基礎鞏固練1．如圖所示，飛機在豎直平面內(nèi)俯沖又拉起，這一過程可看作勻速圓周運動，飛行員所受重力為G。在最低點時，座椅對飛行員的支持力為F。則()A．F＝G B．F>GC．F＝0 D．F<G解析：最低點時，飛行員受到的向心力F向＝F－G，所以F>G，故選B。2.城市中為了解決交通問題，修建了許多立交橋。如圖所示，橋面是半徑為R的圓弧形的立交橋AB橫跨在水平路面上，一輛質量為m的小汽車，從A端以不變的速率駛過該立交橋，小汽車速度大小為v1，則()A．小汽車通過橋頂時處于超重狀態(tài)B．小汽車通過橋頂時處于平衡狀態(tài)C．小汽車在橋上最高點受到橋面的支持力大小為FN＝mg－meq\f(v\o\al(2,1),R)D．小汽車到達橋頂時的速度必須大于eq\r(gR)解析：由圓周運動知識知，小汽車通過橋頂時，其加速度方向向下，由牛頓第二定律得mg－FN＝meq\f(v\o\al(2,1),R)，解得小汽車在橋上最高點受到橋面的支持力大小為FN＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg－m\f(v\o\al(2,1),R)))<mg，物體處于失重狀態(tài)，故A、B錯誤，C正確；由mg－FN＝meq\f(v\o\al(2,1),R)，F(xiàn)N≥0，解得v1≤eq\r(gR)，故D錯誤。故選C。3．2022年北京冬奧會后，滑雪已然成為了冬天最受大家歡迎的體育項目。如圖甲所示，整體質量為m的單板滑雪愛好者在安全速降過程中獲得了最大速度為v，為了順利通過一個半徑為R的水平彎道，滑雪者嘗試以雪板緊貼彎道側壁的方式過彎。如圖乙所示，此側壁與水平面的夾角為θ，此時滑雪板所受支持力大小為F，兩側面不受力，該彎道回轉半徑R遠大于滑雪者的身高，重力加速度大小為g，不計空氣與摩擦阻力影響，下列說法正確的是()A．F＝eq\f(mg,cosθ) B．F＝eq\f(mg,sinθ)C．v＝eq\r(gRsinθ) D．v＝eq\r(gRcosθ)解析：對運動員受力分析，如圖所示，則有F＝eq\f(mg,cosθ)，由F合＝mgtanθ＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gRtanθ)，故選A。4．火車軌道在轉彎處外軌高于內(nèi)軌，設斜面傾角為θ，火車質量為m，軌道半徑為R，若重力加速度為g，則火車轉彎的過程中，下列說法正確的是()A．火車受到的力有重力、支持力和向心力B．若火車的速度等于eq\r(gRtanθ)，鐵軌對火車的支持力等于eq\f(mg,cosθ)C．火車轉彎時，向心力方向沿軌道斜面向下D．若火車的速度大于eq\r(gRtanθ)，則內(nèi)軌對車輪邊緣有擠壓解析：向心力是效果力，不能說物體受到了向心力，A錯誤；當內(nèi)外軌都不受力時，火車受到的重力和斜面的支持力的合力提供了向心力，此時有mgtanθ＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gRtanθ)，對火車受力分析，可得鐵軌對火車的支持力為FN＝eq\f(mg,cosθ)，B正確；火車轉彎時，火車運動軌跡的圓心在水平方向上，故向心力方向沿水平面方向指向軌跡的凹測，C錯誤；當內(nèi)外軌都不受力時，火車受到的重力和斜面的支持力的合力提供了向心力，此時有mgtanθ＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gRtanθ)，若火車的速度大于eq\r(gRtanθ)，則火車需要的向心力增大，故外軌對車輪邊緣有擠壓，D錯誤。故選B。5．C919中型客機全稱COMACC919，是我國首款按照最新國際適航標準，具有自主知識產(chǎn)權的干線民用飛機，由中國商用飛機有限責任公司研制，當前已有6架C919飛機完成取證試飛工作，預計2021年正式投入運營。如圖所示的是C919客機在無風條件下，飛機以一定速率v在水平面內(nèi)轉彎，如果機艙內(nèi)儀表顯示機身與水平面的夾角為θ，轉彎半徑為r，那么下列的關系式中正確的是()A．r＝eq\f(v2,gtanθ) B．r＝eq\r(\f(v2,gtanθ))C．r＝eq\f(v2tanθ,g) D．r＝eq\f(v,gtanθ)解析：飛機做圓周運動的向心力由重力和發(fā)動機的升力的合力提供，則由牛頓第二定律可得mgtanθ＝meq\f(v2,r)，即r＝eq\f(v2,gtanθ)，故選A。6．如圖所示，水平旋轉雨傘時，水珠會從傘的邊緣飛出。下列說法正確的是()A．水珠從雨傘的邊緣沿半徑方向脫離雨傘B．水珠重力大于水珠與雨傘之間的作用力C．水珠脫離雨傘時的速率小于雨傘邊緣的線速度D．水珠受到的合外力小于水珠需要的向心力解析：線速度方向垂直半徑方向，則水珠從雨傘的邊緣沿垂直于半徑方向脫離雨傘，選項A錯誤；水珠飛出做離心運動是因為水珠受到的合外力小于水珠做圓周運動需要的向心力，但無法比較水珠重力與水珠與雨傘之間的作用力的大小關系，選項B錯誤，D正確；水珠脫離雨傘時的速率等于雨傘邊緣的線速度，選項C錯誤。故選D。能力提升練7．如圖甲所示，在修筑鐵路時，為了消除輪緣與鐵軌間的擠壓，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，設計適當?shù)膬A斜軌道，即兩個軌道存在一定的高度差。如圖乙所示，火車軌道在某轉彎處其軌道平面傾角為θ，轉彎半徑為r，在該轉彎處規(guī)定行駛的速度為v，則下列說法中正確的是()A．火車運動的圓周平面為圖乙中的aB．當火車轉彎時，火車實際轉彎速度越小越好C．當火車行駛的速率大于eq\r(grtanθ)時，外側鐵軌對車輪的輪緣施加壓力D．當火車行駛的速率等于eq\r(grsinθ)時，內(nèi)、外側鐵軌對車輪的輪緣均無壓力解析：火車運動的圓周平面為水平面，為圖乙中的b，故A錯誤；由重力與支持力的合力提供向心力可得mgtanθ＝meq\f(v2,r)所以在該轉彎處規(guī)定行駛的速度為v＝eq\r(grtanθ)，故D錯誤；由D項分析可知，當火車行駛的速率大于eq\r(grtanθ)時，外側鐵軌對車輪的輪緣施加壓力，故C正確；若火車行駛的速度小于設計速度時，內(nèi)側鐵軌對車輪的輪緣施加壓力，速度越小，壓力越大，內(nèi)軌道和輪緣之間的磨損越嚴重，故B錯誤。故選C。8.如圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉臺上，動摩擦因數(shù)均為μ，A的質量為2m，B、C的質量均為m，A、B離軸的距離為R，C離軸的距離為2R，則當圓臺旋轉時(設A、B、C都沒有滑動)()A．C的向心力最大B．B的向心加速度最小C．當圓臺轉速增大時，A比B先滑動D．當圓臺轉速增大時，C將最先滑動解析：根據(jù)向心加速度公式，a＝ω2r，由于A、B、C都沒有滑動，角速度相等，A、B離軸的距離為R，C離軸的距離為2R，所以A、B的向心加速度大小相同，根據(jù)向心力公式，F(xiàn)＝mω2r，可得，F(xiàn)A＝2mω2R，F(xiàn)B＝mω2R，F(xiàn)C＝2mω2R，可知A、C的向心力大小相同，故A、B錯誤；當A、B、C的摩擦力均達到最大時，各自的臨界角速度分別為fA＝2μmg＝2mωeq\o\al(2,A)R，fB＝μmg＝mωeq\o\al(2,B)R，fC＝μmg＝2mωeq\o\al(2,A)R，解得ωA＝ωB＝eq\r(\f(μg,R))＞ωC＝eq\r(\f(μg,2R))，可知當圓臺轉速增大時，C將最先滑動，A與B后滑動且一起滑動，故C錯誤，D正確。故選D。9．伴隨國民物質文化生活的日益豐富，大眾的健康意識不斷增強，對膝蓋損耗較小的騎行運動越來越受歡迎。圖中的氣嘴燈是下端安裝在自行車的氣嘴上的飾物，騎行時會自動發(fā)光，炫酷異常。一種氣嘴燈的感應裝置結構如右圖所示，一重物套在光滑桿上，并與上端固定在A點的彈簧連接，彈簧處于拉伸狀態(tài)，觸點M與觸點N未接觸。當車輪轉動，彈簧再次拉伸，當重物上的觸點M與觸點N接觸，電路連通，LED燈就會發(fā)光。關于此燈下面說法中正確的是()A．停車時也會發(fā)光，只是燈光較暗B．騎行達到一定速度值時燈才會發(fā)光C．無論車輪轉多快，氣嘴燈都無法在圓周運動的頂端發(fā)光D．此感應裝置的發(fā)光利用重物的向心運動實現(xiàn)解析：停車時，車輪未轉動，重物不能做離心運動，從而使M點與N點不接觸，不能發(fā)光，故A錯誤；觸點M做離心運動，轉速越大，觸點M離圓心越遠，當騎行達到一定速度值時，轉速達到一定值，觸點M與觸點N接觸，氣嘴燈可以發(fā)光，故B正確；觸點M做離心運動，轉速越大，觸點M離圓心越遠，當轉速足夠大時，觸點M可以始終與觸點N接觸，氣嘴燈可以一直發(fā)光，故C錯誤；離心現(xiàn)象是指做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，感應裝置的原理正是利用離心現(xiàn)象，使兩觸點接觸而點亮LED燈，故D錯誤。故選B。10．(多選)如圖所示為旋轉脫水拖把結構圖，旋轉桿上有長度為35cm的螺桿，螺桿的螺距(相鄰螺紋之間的距離)為d＝5cm，固定套桿內(nèi)部有與旋轉桿的螺紋相配套的凹紋，如果旋轉桿不動，固定桿可以在旋轉桿上沿其軸線旋轉上行或下行。把拖把頭放置于脫水桶中，手握固定套桿向下運動，固定套桿就會給旋轉桿施加驅動力，驅動旋轉桿使拖把頭和脫水桶一起轉動，把拖把上的水甩出去。拖把頭的托盤半徑為8cm，拖布條的長度為6cm，脫水桶的半徑為12cm。某次脫水時，固定套桿在2s內(nèi)勻速下壓了35cm，該過程中拖把頭勻速轉動，則下列說法正確的是()A．緊貼脫水桶壁的拖布條上附著的水最不容易甩出B．旋轉時脫水桶壁與托盤邊緣處的點向心加速度之比為3∶2C．拖把頭轉動的周期為3.5sD．拖把頭轉動的角速度為7πrad/s解析：緊貼脫水桶內(nèi)壁的拖布條軌跡半徑最大，根據(jù)a＝ω2r，半徑越大，向心加速度越大，需要的向心力越大，越容易甩出，選項A錯誤；脫水桶內(nèi)壁半徑為12cm，托盤邊緣半徑為8cm，根據(jù)a＝ω2r，向心加速度之比為eq\f(a1,a2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(12,8)＝eq\f(3,2)，選項B正確；旋轉桿上有長度為35cm的螺桿，相鄰螺紋之間的距離為d＝5cm，所以共7圈，固定套桿在2s內(nèi)勻速下壓了35cm，所以2s轉了7個周期，故周期為T＝eq\f(2,7)s，選項C錯誤；根據(jù)周期和角速度的關系式ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,\f(2,7))rad/s＝7πrad/s，選項D正確。故選BD。11.(多選)“飛車走壁”是一種傳統(tǒng)的雜技藝術，演員騎車在傾角很大的桶面上做圓周運動而不掉下來。如圖所示，已知桶壁的傾角為θ，車和人的總質量為m，做圓周運動的半徑為r。若使演員騎車做圓周運動時不受桶壁的摩擦力，下列說法正確的是()A．人和車的速度為eq\r(grtanθ)B．人和車的速度為eq\r(grsinθ)C．桶面對車的彈力為eq\f(mg,cosθ)D．桶面對車的彈力為eq\f(mg,sinθ)解析：如圖所示，人和車所受的合力為mgtanθ＝meq\f(v2,r)，解得v＝eq\r(grtanθ)，B錯誤，A正確；根據(jù)平行四邊形定則知，桶面對車的彈力為FN＝eq\f(mg,cosθ)，D錯誤，C正確。故選AC。12．(多選)如下圖所示是自行車場地賽中一段半徑為R的圓弧賽道(忽略道路寬度)，賽道路面與水平面間的夾角為θ，不考慮空氣阻力，自行車與騎手總質量為m，兩者一起在該路段做速度為v的勻速圓周運動。路面與自行車輪之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，若自行車與賽道之間沒有相對滑動，則對于騎手和自行車組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是()A．若v＝eq\r(gRtanθ)，則系統(tǒng)向心力由重力與支持力的合力提供B．若v>eq\r(gRtanθ)，則系統(tǒng)受到來自路面的摩擦力沿賽道斜面指向內(nèi)側C．系統(tǒng)的最大速度為：v＝eq\r(gR·\f(μsinθ＋cosθ,μcosθ－sinθ))D．系統(tǒng)的最大速度為：v＝eq\r(gR·\f(sinθ＋μcosθ,cosθ－μsinθ))解析：系統(tǒng)向心力由重力與支持力的合力提供，則有mgtanθ＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gRtanθ)，A正確；若v>eq\r(gRtanθ)，則自行車有向外甩出的趨勢，所以系統(tǒng)受到來自路面的摩擦力沿賽道斜面指向內(nèi)側，B正確；系統(tǒng)即將向外滑動時，速度最大，有Ncosθ＝fsinθ＋mg，Nsinθ＋fcosθ＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gR·\f(sinθ＋μcosθ,cosθ－μsinθ))，C錯誤，D正確。故選ABD。第六章素能測評卷(時間：75分鐘，滿分：100分)一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題意。)1．倫敦眼是英國倫敦標志性建筑，直徑約為136米，共有32個乘坐艙，每個乘坐艙可載客約16名，轉動一圈大概需要30分鐘。坐在其中的游客隨乘坐艙的轉動可視為勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．游客受到乘坐艙的作用力等于其重力B．該運動的線速度大小約為0.24m/sC．該運動是一種勻變速曲線運動D．游客所處的乘坐艙運動到摩天輪最低點時，游客處于失重狀態(tài)解析：游客隨著摩天輪做勻速圓周運動，加速度不為零，則游客受到乘坐艙的作用力大小不等于游客的重力，座艙的作用力和重力的合力提供向心力，故A錯誤；游客做圓周運動的線速度約為v＝eq\f(πd,t)＝eq\f(3.14×136,30×60)m/s≈0.24m/s，故B正確；游客隨摩天輪做勻速圓周運動，做的是一種非勻變速運動，故C錯誤；游客所處的乘坐艙運動到摩天輪最低點時，加速度向上，則游客處于超重狀態(tài)，故D錯誤。故選B。2．如圖，某人騎著自行車經(jīng)過圓弧形凹形橋，在最低點時對橋的壓力大小是人和車總重力的k倍。若橋的半徑為R，重力加速度為g，則()A．k＝1B．k<1C．自行車在最低點的速度eq\r(kgR)D．自行車在最低點的速度eq\r(k－1gR)解析：自行車經(jīng)半徑為R的凹形橋的最低點時，由牛頓第二定律可知FN－mg＝meq\f(v2,R)，解得FN＝mg＋meq\f(v2,R)，在最低點時對橋的壓力大小FN′＝FN＝mg＋meq\f(v2,R)，所以k＝eq\f(FN′,mg)>1，A、B錯誤；最低點時，由牛頓第二定律可知FN－mg＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(\f(FN－mg,m)R)＝eq\r(k－1gR)，C錯誤，D正確。故選D。3．如圖所示，某同學保持用手掌平托蘋果的姿勢，使蘋果在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動，a、c為最低和最高點，b、d和圓心等高，下列說法正確的是()A．蘋果運動一周的過程中，始終處在平衡狀態(tài)B．蘋果在a點處于失重狀態(tài)，在c點處于超重狀態(tài)C．蘋果在b點受到的摩擦力大小等于在d點受到的摩擦力大小D．d到a過程中蘋果處在失重狀態(tài)，a到b過程中蘋果處在超重狀態(tài)解析：蘋果運動一周的過程中，始終有指向圓心的加速度，不處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；蘋果在a點有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，在c點有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，故B錯誤；蘋果在b點和在d點摩擦力提供做圓周運動的向心力，由于蘋果做勻速圓周運動，則所需向心力大小不變，可知，蘋果在b點受到的摩擦力大小等于在d點受到的摩擦力大小，故C正確；d到a過程中和a到b過程中蘋果都有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故D錯誤。故選C。4．如圖所示，小物塊A與水平圓盤保持相對靜止，隨圓盤一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。關于小物塊A的受力情況，下列說法正確的是()A．受重力、支持力B．受重力、支持力和摩擦力C．受重力、支持力、摩擦力和向心力D．受到的合外力為零解析：小物塊在豎直方向上受重力和支持力，由于小物塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則還一定受到摩擦力從而提供向心力，所以小物塊受到的合力不為零。向心力是效果力，受力分析時不能將其與其他性質力并列分析，故A、C、D錯誤，B正確。故選B。5．如圖所示，走時準確的時鐘，分針與秒針由轉動軸到針尖的長度之比是3∶4，則下列說法正確的是()A．分針與秒針的角速度之比為12∶1B．分針與秒針的周期之比為1∶60C．分針針尖與秒針針尖的線速度大小之比為1∶80D．分針針尖與秒針針尖的向心加速度大小之比為1∶480解析：秒針轉動一周，分針轉動一周的eq\f(1,60)，則分針與秒針的周期之比為T1∶T2＝60∶1，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，分針與秒針的角速度之比為ω1∶ω2＝1∶60，故A、B錯誤；根據(jù)v＝ωr，分針針尖與秒針針尖的線速度大小之比為v1∶v2＝1∶80，故C正確；根據(jù)a＝ω2r，分針針尖與秒針針尖的向心加速度大小之比為a1∶a2＝1∶4800，故D錯誤。故選C。6．如圖所示，內(nèi)壁光滑的半球形碗中，一小球從與球心O等高的A點處靜止釋放，經(jīng)過最低點B可繼續(xù)上滑。若忽略空氣阻力，半球形碗相對桌面始終靜止，則下列說法正確的是()A．經(jīng)過最低點B時，小球處于平衡狀態(tài)B．小球從A點釋放后瞬間，小球的加速度為零C．小球上滑的過程中，碗對小球的支持力逐漸減小D．小球下滑的過程中，小球所受合力的方向都指向圓心解析：經(jīng)過最低點B時，小球有向上的向心加速度，加速度不為零，處于不平衡狀態(tài)，故A錯誤；小球從A點釋放后瞬間，小球受到的合力等于重力，小球的加速度不為零，故B錯誤；設碗對小球的支持力與豎直方向的夾角為θ，小球上滑的過程中，根據(jù)牛頓第二定律可得FN－mgcosθ＝meq\f(v2,R)，θ逐漸增大，小球速度逐漸減小，碗對小球的支持力逐漸減小，故C正確；小球下滑的過程中，小球速度逐漸增大，則小球有切向加速度，小球所受合力的方向不指向圓心，故D錯誤。故選C。7．如圖是《天工開物》中的牛力齒輪水車的插圖，記錄了我國古代勞動人民的智慧。在牛力的作用下，通過A齒輪帶動B齒輪，B、C齒輪裝在同一根軸上，A、B邊緣輪齒大小間距相同，若A、B、C半徑的大小關系為RA∶RB∶RC＝5∶3∶1，下列說法不正確的是()A．A、B、C的角速度之比為5∶5∶3B．A、B、C邊緣質點的線速度大小之比為3∶3∶1C．A、B、C邊緣質點的向心加速度大小之比為9∶15∶5D．A、B、C周期之比為5∶3∶3解析：因為A、B邊緣輪齒大小間距相同，所以A、B的線速度相等，而B、C角速度相等，所以ωARA＝ωBRB，解得ωA∶ωB∶ωC＝RB∶RA∶RA＝3∶5∶5，A錯誤；因為A、B的線速度相等，而B、C角速度相等，所以vA∶vB∶vC＝RB∶RB∶RC＝3∶3∶1，B正確；因為向心加速度的計算公式為a＝ω2R，則A、B、C邊緣質點的向心加速度大小之比為aA∶aB∶aC＝ωeq\o\al(2,A)RA∶ωeq\o\al(2,B)RB∶ωeq\o\al(2,C)RC＝32×5∶52×3∶52×1＝9∶15∶5，C正確；因為T＝eq\f(2π,ω)，所以A、B、C周期之比為TA∶TB∶TC＝eq\f(2π,ωA)∶eq\f(2π,ωB)∶eq\f(2π,ωC)＝eq\f(1,3)∶eq\f(1,5)∶eq\f(1,5)＝5∶3∶3，D正確。故選A。二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分，在每小題給出的四個選項中有多個選項符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯選或不答的得0分。)8．圖甲為游樂場中的“空中飛椅”項目，轉動軸帶動頂部圓盤轉動，懸繩一端系在圓盤上，另一端系著椅子。若所有椅子質量相等，懸繩長短不一定相等，懸繩的懸掛點到轉軸的距離也不一定相等。其可以簡化為如圖乙所示的模型，兩個完全相同的可視為質點的小球a、b分別用懸線懸于水平桿A、B兩端，OB＝2OA，將裝置繞豎直桿OC勻速旋轉后，a、b在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，兩懸線與豎直方向的夾角分別為α、β，a、b的線速度大小分別為va、vb，加速度大小分別為aa、ab，忽略懸繩質量與空氣阻力，則下列判斷正確的是()A．va＝eq\f(1,2)vbB．a(chǎn)a＝eq\r(2)abC．tanβ＝2tanαD．僅增加小球質量，其他條件不變，輕繩與豎直方向的夾角將變小解析：設OA段長為L，OB段長為2L，O到兩球連線的高度為h，由于a、b兩球做圓周運動的角速度相同，對a球有mgtanα＝mω2r1，r1＝htanα＋L，對b球有mgtanβ＝mω2r2，r2＝htanβ＋2L，解得tanβ＝2tanα，兩球運動半徑之比為r1∶r2＝1∶2，又因為a、b的角速度相等，根據(jù)v＝ωr，a＝ω2r，v1∶v2＝1∶2，a1∶a2＝1∶2，A正確，B錯誤，C正確；輕繩與豎直方向的夾角與質量無關，D錯誤。故選AC。9．陶瓷是中華瑰寶，是中華文明的重要名片。在陶瓷制作過程中有一道工序叫利坯，如圖甲所示，將陶瓷粗坯固定在繞豎直軸轉動的水平轉臺上，用刀旋削，使坯體厚度適當，表里光潔。對應的簡化模型如圖乙所示，粗坯的對稱軸與轉臺轉軸OO′重合。當轉臺轉速恒定時，關于粗坯上P、Q兩質點，下列說法正確的是()A．P的角速度大小比Q的大B．P的線速度大小比Q的大C．P的向心加速度大小比Q的大D．同一時刻P所受合力的方向與Q的相同解析：由題意可知，粗坯上P、Q兩質點屬于同軸轉動，故ωP＝ωQ，即P的角速度跟Q的一樣大，故A錯誤；根據(jù)v＝rω，且rP>rQ，ωP＝ωQ，可知vP>vQ，即P的線速度大小比Q的大，故B正確；根據(jù)a＝rω2，且rP>rQ，ωP＝ωQ，可知aP>aQ，即P的向心加速度大小比Q的大，故C正確；因為轉臺轉速恒定，所以同一時刻P所受合力的方向與Q的所受的合力方向均指向中心軸，故合力方向不相同，故D錯誤。故選BC。10．一位同學玩飛鏢游戲，已知飛鏢距圓盤的距離為L，對準圓盤上邊緣的A點水平拋出，初速度為v0，飛鏢拋出的同時，圓盤繞垂直圓盤且過盤心O點的水平軸勻速轉動。若飛鏢恰好擊中A點，下列說法正確的是()A．飛鏢擊中A點時，A點一定轉動到最低點位置B．圓盤轉動的角速度一定滿足eq\f(2k＋1,L)πv0(k＝0,1,2…)C．圓盤的半徑為eq\f(gL2,2v\o\al(2,0))D．從飛鏢拋出到恰好擊中A點的時間為eq\f(2L,v0)解析：飛鏢拋出后做平拋運動，飛鏢擊中A點時，A點一定轉動到最低點位置，故A正確；飛鏢拋出后在水平方向做勻速直線運動，故從飛鏢拋出到恰好擊中A點的時間為t＝eq\f(L,v0)，故D錯誤；從飛鏢拋出到恰好擊中A點，圓盤運動的角度應滿足θ＝ωt＝π＋2kπ(k＝0,1,2…)，故圓盤轉動的角速度一定滿足ω＝eq\f(2k＋1,L)πv0(k＝0,1,2…)，故B正確；飛鏢拋出后在豎直方向做自由落體運動，有h＝eq\f(1,2)gt2＝2R，解得圓盤的半徑為R＝eq\f(gL2,4v\o\al(2,0))，故C錯誤。故選AB。三、非選擇題(本題共5小題，共54分。)11．(12分)如圖所示是探究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系的實驗裝置。轉動手柄，可使兩側變速塔輪以及長槽和短槽隨之勻速轉動。皮帶分別套在左右兩塔輪上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以各自的角速度做勻速圓周運動，其向心力由擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。那么：(1)下列實驗的實驗方法與本實驗相同的是_____。A．驗證力的平行四邊形定則B．驗證牛頓第二定律C．伽利略對自由落體的研究(2)若長槽上的擋板B到轉軸的距離是擋板A到轉軸距離的2倍，長槽上的擋板A和短槽上的擋板C到各自轉軸的距離相等。探究向心力和角速度的關系時，若將傳動皮帶套在兩半徑之比等于2∶1的輪盤上，將質量相同的小球分別放在擋板_A__和擋板_C__處(均選填“A”“B”或“C”)，則標尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為_1∶4__。若僅改變皮帶位置，通過對比皮帶位置輪盤半徑之比和向心力大小之比，可以發(fā)現(xiàn)向心力F與_角速度的平方__成正比。(3)為了能探究向心力大小的各種影響因素，左右兩側塔輪_需要__(選填“需要”或“不需要”)設置半徑相同的輪盤。(4)利用傳感器升級實驗裝置，用力傳感器測壓力F，用光電計時器測周期進行定量探究。某同學多次改變轉速后，記錄一組力與對應周期數(shù)據(jù)，他用圖像法來處理數(shù)據(jù)，結果畫出了如圖所示的圖像，該圖線是一條過原點的直線，請你分析他的圖像橫坐標x表示的物理量是_____。A．T B．eq\f(1,T)C．T2 D．eq\f(1,T2)解析：(1)本實驗所用的研究方法是控制變量法，與驗證牛頓第二定律實驗的實驗方法相同。故選B。(2)若探究向心力和角速度的關系，則要保持質量和半徑相同，即要將質量相同的小球分別放在擋板A和擋板C上。若將傳動皮帶套在兩半徑之比等于2∶1的輪盤上，因兩輪盤邊緣的線速度相同，則角速度之比為1∶2，則向心力之比為1∶4，則標尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為1∶4。若僅改變皮帶位置，通過對比皮帶位置輪盤半徑之比和向心力大小之比，可以發(fā)現(xiàn)向心力F與角速度的平方成正比。(3)為了能探究向心力大小的各種影響因素，因為要研究角速度一定時向心力與質量或半徑的關系，則左右兩側塔輪需要設置半徑相同的輪盤。(4)根據(jù)F＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r＝4π2mreq\f(1,T2)縱坐標表示向心力F，則圖像橫坐標x表示的物理量是eq\f(1,T2)。故選D。12．(9分)如圖所示，質量為m的小球用長為l的細線懸于固定點B，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細線與豎直方向的夾角是θ，重力加速度為g。不計空氣阻力，求：(1)細線對小球的拉力大小F；(2)小球做圓周運動的周期T；(3)若保持軌跡圓的圓心O到懸點B的距離h不變，改變繩長l，小球運動的周期是否變化。答案：(1)eq\f(mg,cosθ)(2)2πeq\r(\f(lcosθ,g))(3)不變解析：(1)對小球進行受力分析如圖所示則有F＝eq\f(mg,cosθ)。(2)根據(jù)mgtanθ＝mω2lsinθ解得ω＝eq\r(\f(g,lcosθ))周期T＝eq\f(2π,ω)＝2πeq\r(\f(lcosθ,g))。(3)根據(jù)上述有ω＝eq\r(\f(g,lcosθ))根據(jù)幾何關系有cosθ＝eq\f(h,l)解得ω＝eq\r(\f(g,h))可知，若保持軌跡圓的圓心O到懸點B的距離h不變，增大繩長l，小球做勻速圓周運動的角速度ω不會發(fā)生改變，周期不變。13.(10分)如圖所示，水平轉臺上有一個質量為m的物塊處于靜止狀態(tài)，用長為L的細繩將物塊連接在轉軸上，細線與豎直轉軸的夾角為θ，繩子剛好拉直且繩中張力為零。物塊與轉臺間的動摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ)，最大靜摩擦力可近似等于滑動摩擦力，物塊隨轉臺由靜止開始緩慢加速轉動。求：(1)當繩中剛出現(xiàn)拉力時，轉臺的角速度大??；(2)若物塊的角速度增大到eq\r(\f(3g,2Lcosθ))時，保持角速度不變，求此時繩子的拉力大小。答案：(1)eq\r(\f(μg,Lsinθ))(2)eq\f(3mg,2cosθ)解析：(1)轉臺由靜止加速時，靜摩擦力提供向心力，且逐漸增大，當靜摩擦力達到最大時，繩中剛要出現(xiàn)拉力，此時最大靜摩擦力提供向心力，有μmg＝mω2Lsinθ解得ω＝eq\r(\f(μg,Lsinθ))。(2)當轉臺對物塊的支持力為零時，摩擦力為零，重力和拉力的合力提供向心力，設此時物塊的角速度為ω0，有mgtanθ＝mωeq\o\al(2,0)Lsinθ得ω0＝eq\r(\f(g,Lcosθ))<ω1＝eq\r(\f(3g,2Lcosθ))所以當角速度增大到eq\r(\f(3g,2Lcosθ))時物塊已經(jīng)離開轉臺。設繩子與豎直方向的夾角為α，設繩子的拉力為T，則有Tsinα＝mωeq\o\al(2,1)Lsinα解得T＝eq\f(3mg,2cosθ)。14．(11分)如圖所示，在水平桌面上離桌面右邊緣L＝3.2m處放著一質量為m＝0.1kg的鐵球(可看作質點)，鐵球與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2?，F(xiàn)用水平向右的推力F＝1.0N作用于鐵球，作用一段時間后撤去。鐵球繼續(xù)運動，到達水平桌面邊緣A點飛出，恰好落到豎直圓弧軌道BCD的B端沿切線方向進入圓弧軌道，且鐵球恰好能通過圓弧軌道的最高點D。O為圓弧軌道的圓心，已知∠BOC＝37°，A、B、C、D四點在同一豎直平面內(nèi)，水平桌面離B端的豎直高度H＝0.45m，圓弧軌道半徑R＝0.5m，C點為圓弧軌道的最低點，求(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)：(1)鐵球運動到圓弧軌道最高點D時的速度大小vD；(2