高考物理一轮复习 第4章 章末检测卷（新高考专用）解析版

第4章章末检测卷

一、选择题

1.（2023・福建•模拟预测）厦门的鼓浪屿（图1）是集观光、度假、旅游、购物、休闲、娱乐为一体的综合

性海岛风景文化旅游区。“鼓浪屿：国际历史社区”于2017年被列入世界遗产名录。图2为小闽生在游玩鼓

浪屿某段时间内的XT图像。随后小闽沿半径为R的圆进行取景，在乙内绕行1.5圈。由图可知（）

图1图2

A.在。九时间内，小闽的行走轨迹为一条曲线

B.在。，。时间内，小闽的加速度越来越小，行走的平均速度小于三也

%

9R

C.取景过程，小闽绕行的平均速率为二

*1

D.取景过程中，为实时监测相机的大致位置，可以将小闽与相机视为一个质点

【答案】D

【详解】A.从XT图像可知，在。时间内，小闵一直向着规定的正方向运动，所以其运动轨迹为一条

直线，A错误；

B.XT图像的斜率表示物体运动是速度大小，从图像可得，在。％时间内，小闵运动的速度越来越小，

但无法判断其加速度的变化情况；这段时间内，小闵的平均速度万=土产，故B错误；

s1.5x2^/?3iR

c.小闵做圆周运动的平均速率/=7=---=—,故c借误；

D.取景过程中，小闵做圆周运动，为实时监测相机的大致位置，可以将小阅与相机视为一个质点，故D

正确。

故选D。

2.（2023・江苏盐城・统考三模）如图所示，小球从水平向右的横风区正上方自由下落的闪光照片。除横风区

外，其他位置的空气作用力可忽略不计。则小球（）

o

横

风

区

A.在横风区水平方向做匀速运动B.在横风区加速度方向竖直向下

C.从横风区匕出后做匀变速直线运动D.从横风区飞出后做匀变速曲线运动

【答案】D

【详解】A.小球进入横风区时，在水平方向上受水平向右的风力，根据牛顿第二定律可知水平方向有加速

度，所以在横风区水平方向做加速运动，故A错误；

B.小球进入横风区时，受重力和水平向右的风力，利用力的合成可知合力斜向右下方，根据牛顿第二定律

可知加速度方向斜向右下方，故B错误；

CD.小球从横风区飞出后，只受重力的作用，做匀变速曲线运动，故C错误，D正确。

故选D.

3.（2023・广东•模拟预测）由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆。。与横杆PQ

链接而成，P、。为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆”。始终保持水平。杆。P绕。点从与水平方向

成30。匀速转动到60。的过程中，下列说法正确的是（）

A.。点的线速度恒定不变B.P点的角速度时刻改变

C.P点在竖直方向做匀速运动D.Q点也做匀速圆周运动

【答案】D

【详解】由题意可知，尸点做圆周运动，。相对尸点静止，即Q点也是做圆周运动。匀速圆周运动的线速

度大小恒定不变，方向不断变化，角速度恒定。

故选D。

4.（2023・陕西咸阳•武功县普集高级中学校考模拟预测）小明是一名铅球运动员，他根据自己的身高计算出

每次投出铅球的速度方向与水平而成夕可以使自己获得更好的成绩。在比赛中小华在。点进行两次投掷铅

球的情况如图所示，已知两次投掷铅球的速度方向与水平面均成夕角。图中直线AB与直线CD垂直，不计

空气阻力，下列判断正确的是（）

A.当投出铅球的速度大小一定时，叙45。时成绩最好

B.小明同学两次投掷铅球的成绩相同

C.小明同学两次投掷铅球时铅球在最高点时速度方向相同

D.小明同学两次投掷铅球时铅球在某一高度时速度方向与水平面的夹角相同

【答案】D

【详解】A.当投出铅球的速度大小一定时，水平射程为

竖直方向上有=。未确定时无法确定。角多少时成绩最好，故A错误；

B.小明同学两次投掷铅球的成绩不相同，第2次落地点到圆心。的距离大一些，成绩好一些，故B错误；

C.铅球在最高点时速度方向均为水平方向速度，竖直速度均减为零，且速度方向为轨迹的切线方向，由图

可知，两次投掷铅球时铅球在最高点时速度方向不相同，第1次沿OB方向,第2次沿0。方向，故C错误；

D.由斜抛运动的对称性可知，当两次投掷铅球时铅球到与投掷点相同高度时速度方向与水平面的夹角相同,

故D正确。

故选D。

5.（2021・陕西商洛•校考二模）A、B两物体通过根跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳相连放在水平

面上，现物体A以4的速度向右匀速运动，当绳被拉成与水平面夹角分别是尸时，如图所示，物体B

V]cosav.sinav.cosa

C-----

COSpsin/7sinp

【答案】A

【详解】将A物体的速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，则有沿着绳子方向的速度大小为Kcosa：

将B物体的速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，则有沿着绳子方向的速度大小为味cos/?；由于两

VCOS0L

物体沿着绳子方向速度大小相等，所以有6因比「七折

故选A。

6.（2023•海南海口・海南华侨中学校考模拟预测）如图所示，小球甲在竖直面内摆动的周期为％,悬线长为

心小球乙在水平面内做匀速圆周运动，悬点为a、轨迹圆圆心为。一甲、乙两小球都能视为质点。下列

说法正确的是（）

A.小球甲的向心力由合力来充当

B.小球乙的向心力由拉力来充当

C.若小球乙运动的周期为Z），则与小球乙连接的悬线长度为L

D.若。1、O?两点间的距离为L,则小球乙运动的周期为今

【答案】D

【详解】A.甲的向心力由拉力和重力沿悬线方向的分力的合力来充当，故A错误；

B.乙的向心力由拉力沿水平方向的分力（即合力）来充当，故B错误；

CD.对乙受力分析，设悬线与竖直方向的夹角为。厂。2两点间的距离为〃，轨迹圆半径为，由力的

合戌和牛顿第二定律可得mglana=〃享r

由儿何关系可得tana=可得了=2%口

对比甲的摆动周期”=2几.

可知当力=乙时，7=4,故C错误，D正确。

故选D。

7.（2023•河北沧州・河北省吴桥中学校考模拟预测）如图所示，不可伸长的轻绳一端固定在悬点A处，另一

端与一小球相连。现使小球在水平面内绕。点做匀速圆周运动。测得A至小球球心的距离为L4、。之间

的距离为“。已知当地重力加速度为小则小球的运动周期7为（）

【答案】A

【详解】设绳与竖直方向的夹角为仇小球做圆周运动的半径为，•，小球受重力和沿绳方向的拉力，其向心

力为mgtanu=r»厂=〃tan。,联立可得T=21J且

故选Ao

8.（多选）（2023・湖南•模拟预测）一半径为厂的小球紧贴竖直放置的圆形管道内壁做圆周运动，如图甲所示。

小球运动到最高点时管壁对小球的作用力大小为心,小球的速度大小为V,其五N-R图像如图乙所示。己

知重力加速度为g,规定竖直向下为正方向，不计一切阻力。则下列说法正确的是（）

A.小球的质量为一

B.圆形管道内侧壁半径为一一，

身

C.当F=d时，小球受到外侧壁竖直向上的作用力，大小为与-〃

小球在最低点的最小速度为2.J：

【答案】AB

【洋解】A.规定竖直向下为正方向，设圆形管道内侧壁半径为R小球受到圆形管道的作用力大小为入,

在最高点，由牛顿第二定律，当人=〃吆时，v=0

2

当即二。时，由重力提供向心力有〃吆='匕，解得丁=Jg(—+r)

R+r

22

当OVIYJg(R+/*)时，由牛顿第二定律有〃有-&=啰一，解得&=—竺一+〃吆

R+rR+r

22

当v>Jg(\+r)时，由牛顿第二定律有mg+FN=%一，解得五N=■———mg，故〃=〃=mg

R+rR+r

故小球的质量为巴或2,故A正调；

gg

B.当廉=。时，加8=⑴一，F=g(R+r)=c

解得圆形管内侧壁半径R=£-，.，故B正确；

g

C.当射2=d时，小球受到外侧壁竖直向下的作用力，由牛顿第二定律有机g+&=4匚，解得

-mg=~­a=~­b(a=b),故C错误;

D.根据能量守恒定律，当小球在最高点具有最小速度(为零)时，其在最低点的速度最小，即

=2/〃g(R+r)，vmin=2yjg(R+r)=2>/c,故D错误。

故选ABo

9.(多选)(2023・湖北•模拟预测)有一种被称为“魔力陀螺”的玩具如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而

不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，它可等效为质点在圆轨道外侧运动模型，如图乙所示。在竖直

平面内固定的强磁性圆轨道半径为R,A、3两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的

圆周运动，受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心。且大小恒为尸，当质点以速率元通过A点时，对轨

道的压力为其重力的7倍，不计摩擦和空气阻力，质点质量为小，重力加速度为g，则()

陀螺

A.强磁性引力的大小尸=7,监

B.质点在A点对轨道的压力小于在8点对轨道的压力

C.只要质点能做完整的圆周运动，则质点对A、8两点的压力差恒为6/咫

D.若强磁性引力大小为F,为确保质点做完整的圆周运动，则质点通过3点的最大速率为阿

【答案】ACD

【详解】A.在人点，对质点，由牛顿第二定律有产+mg-?=相高

根据牛顿第三定律有否=以=7/咫，解得尸=7/咫，故A正确：

BCD.质点能完成圆周运动，在八点根据牛顿第二定律有尸+,〃g-NA=〃[/

根据牛顿第三定律有K=N.；

在B点，根据牛顿第二定律有八/〃且一玛=/〃卑

R

根据牛顿第三定律有刈二册

从4点到8点过程，根据动能定理〃%x2R=g〃?”2—g〃?i，j,解得N,—NJ=6〃%

若磁性引力大小恒为凡在B点,根据牛顿第二定律尸-〃?g-6=用”

R

2

当FB=O,质点速度最大VB=VB>n.,F-mg=m—,解得%”=

R

选项B错误，CD正确。

故选ACDO

10.（2023・重庆・统考二模）如图1所示，将长为L的轻绳一端固定在Q点的拉力传感器上，另一端与一质

量为〃?且可视为质点的小球相连，拉直轻绳使其与竖直方向夹隹为8。现让小球在同。角下由静止开始在竖

直面内做圆周运动，记录每个0角下小球运动过程中传感器上的最大拉力6m与最小拉力耳.，并作出它们

之间的部分关系图像如题图2所示。忽略一切阻力及轻绳长度变化，重力加速度为8,则图2中（）

A.图线的斜率与小球质量，〃无关B.a的大小与绳长乙有关

C.。的大小可能为L2，〃gD.当人=2.0mg时对应的8=60。

【答案】AD

【详解】A.由题知，小球由静止开始在竖直面内做圆周运动，故0＜夕＜2

2

小球在最高点时，轻绳上拉力最小，得月而=〃?gcos。

在最低点时，轻绳上拉力最大，得”由-〃KT〃匕

由机械能守恒定律有〃4L(1-cos6)=gmv2

联'工解得^nax=3〃?&-2nigcosG=3mg-2Fmin

可知图2中与皿-匕加图线的斜率恒为仁一2,与小球质量〃?无关，故A正确；

B.当反加=。时，有〃=3〃?g,可知〃的大小与绳长L无关，故B错误：

C.由七n=/〃gCOS0

可知，当6=0时，「加最大值为〃火，可知CV〃火，故C错误；

D.由Gnax=3mg-2〃吆cose,可知，当时„=〃=2.o〃?g

有cos8=g,又因为故对应的0=60。，故D正确。

故选ADo

二、实验题

H.(2023•辽宁沈阳•东北育才学校校考三模)某学习小组利用手机和刻度尺研究小球做平抛运动的规律。

他们用手机拍摄功能记录小球抛出后位置的变化，每隔时间7拍摄一张照片。

出Y

洪

\

（1）小球在抛出瞬间拍摄一张照H,标记小球位置为A（抛出点），然后依次连续拍下两张小球照片并标记

位置8和C；

（2）经测量，AB.两线段的长度分别为《、3

（3）为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择：（慎选项字母）

A.实心金属球B.空心塑料球C.实心塑料球

（4）若忽略空气阻力，

①已知当地重力加速度为g,/3c之间竖直高度为（用g、/表示）；

②人________:（选填“=”或"/或“<”）；

’23

③如图，若A8和8C的夹角为则小球从A到C的平均速度大小晨=（用。、八人、4表示）;

④在③问的基础上，已知小球到8点的速度大小为%,则也二（选填“等于”或“不等于”）

［答案］A—gT'>+［-2〃2等于

22T~

【洋解】（3）［1］为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择密度大，体积小的小球，故A正确。

故选Ao

22

⑷⑵由自由落体运动规律小8=9尸，hAC=^g（2T）=2gT

所以8C之间竖直高度为4°=/~c—,*=1g/

［3］设48与水平方向的夹角为例，BC与水平方向的夹角为仇，易得，>4，则4=?京，4=您~

.Asin&1

所以广黄方>3

⑷由余弦定理得〃C=J；+片—2//2COS2,则小球从A到C的平均速度大小屋=券=掂+"C吧

［5］在B点，竖直方向上uv=等

水平方向上：匕尸1^"，所以u=Ju?+丫2=,而工==J/+W

21Bvyx27AC2T2T

所以％=%7

12.（2023・湖北・襄阳四中校联考模拟预测）如图I所示是“DIS向心力实验器”，当质量为0.5kg的祛码随旋

转臂一起在水平面内做圆周运动时，祛码所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋转臂另一端的挡

光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就问时获得一组向心力厂和挡光时间△，的数据。

（1）用游标卡尺测得挡光杆的宽度为2.4mm,某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为0.20m,经过光电门时

的挡光时间为1.5x10%,则角速度”=rad/so（结果保留2位有效数字）。

（2）保持挡光杆的旋转半径不变，以尸为纵坐标，以去为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直

线。作出的直线如图2所示，由此可得硅码做圆周运动的半径为m（结果保留2位有效数

【详解】⑴⑴挡光杆通过光电门时的线速度八个

Ar

V

由<y=—,解得3=8.0rad/s

R

Ac

（2）⑵根据向心力公式有户将0=丁_

RAt

代入上式解得*=〃?£=，•

R3

可以看出以尸为纵坐标，上为横坐标；在坐标纸中描出数据点作一条直线，该直线的斜率为2=m4，

由图像可知，斜率为女nSxlCT6

解得r=0.069m

三、解答题

13.（2022・海南•校联考模拟预测）如图所示，水平圆盘直径A3与C点同线，在。点正.上方h处有•可视为

质点的小球沿与圆盘直径48平行的方向以一定的初速度水平抛出，。点为圆盘圆心，已知圆盘半径为七

B、C两点间的距离为上。为圆周边缘上一点，且。。与A8垂直，重力加速度为g,不计空气阻力。

（1）求当圆盘固定时，要使小球落在圆盘上，求速度大小范围；

（2）若圆盘绕圆心O点由图示位置沿逆时针做匀速侧周运动，经过一段时间后，小球恰好与圆盘在。点相

遇，求圆盘转动线速度大小的可能值。

v=+y)R岛、3)

【详解】（1）小球做平抛运动，根据〃=；g产

解得小球做平抛运动的时间/=

当小球落在8点时，初速度最小，则最小速度为/=，=/?宿

当小球落在八点时，初速度最大，则最大速度为V,=邛=3R收

所以圆盘固定时，要使小球落在圆盘上，速度大小范围为Rj卷

（2）根据。二:，根据圆周运动的周期性，可知相遇时。点转过的角度为。=乃〃+]（〃=0]23,）

线速度大小为u=

联立解得丫=（万〃+、）R=0,1,2、3)

14.（2023•山东淄博•山东省淄博第中学校联考二模）春秋木年，齐国著作《考工记：轮人》篇中记载：“轮

人为盖“，“上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，则吐水，疾而南远。''意思是车盖中央高而四周低，形成一个斜

面，泄水很快，而且水流的更远。如图甲所示是古代马车示意图，车盖呈伞状，支撑轴竖直向上，伞底圆

面水平。过支撑轴的截面图简化为如图乙所示的等腰三角形，底面半径恒定为广，底角为6。。取不同的值

时，自车盖顶端A由静止下滑的水滴（可视为质点）沿斜面运动的时间不同。已知重力加速度为g,不计水

滴与伞面间的摩擦力和空气阻力。

3）倾角”为多大时，水滴下滑时间最短，并求出最短时间。而；

（2）满足（1）问条件，在车盖底面下方”=微的水平面内有一长为L=r的水平横梁（可看成细杆），横梁

位于支撑轴正前方，其俯视图如图丙所示，横梁的垂直平分线过支撑轴。现保持车辆静止，大量水滴沿车

盖顶端由静止向各方向滑下，整个横梁恰好“被保护”不被淋湿。求水平面内横梁中点到支撑轴的距离乩

【详解】（1）水滴沿伞面下滑过程中有=①