湖南省衡阳县第四中学2022-2023学年高一下学期第三次测试物理试题（含解析）

衡阳县第四中学2022-2023学年高一下学期第三次测试物理试题
一、选择题（每小题6分，共72分）
1.匀速圆周运动是一种( )
A.匀速运动 B.匀加速运动
C.匀加速曲线运动 D.变加速曲线运动
2.如图，用开瓶器打开瓶盖，开瓶器上A、B两点绕O点转动的角速度分别为和，线速度大小分别为和，则( )
A. B. C. D.
3.修正带的核心部件是两个半径不同的齿轮，如图所示，两个齿轮通过相互咬合进行工作，A和B分别为两个齿轮边缘处的点，C为大齿轮上与A同轴的一点。若两齿轮一起转动，下列说法小齿轮正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，将自行车后轮架起，转动脚踏板，下列说法正确的是( )
A.大齿轮边缘点的线速度小于小齿轮边缘点的线速度
B.大齿轮边缘点的角速度小于小齿轮边缘点的角速度
C.后轮边缘点的线速度小于小齿轮边缘点的线速度
D.后轮边缘点的角速度小于小齿轮边缘点的角速度
5.如图所示，小浩正在荡秋千，设某时刻绳子上a、b、c三点的角速度大小分别为、、，则( )
A. B. C. D.
6.甲、乙两个做匀速圆周运动的物体，它们的半径之比为3:2，周期之比是1:2，则( )
A.甲与乙的线速度之比为1:2 B.甲与乙的线速度之比为3:1
C.甲与乙的转速之比为1:2 D.甲与乙的角速度之比为1:2
7.关于匀速圆周运动的向心力，下列说法错误的是 ( )
A.向心力是根据力的作用效果命名的
B.对匀速圆周运动，向心力是一个恒力
C.向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力
D.向心力方向指向圆心，其表现就是改变速度的方向
8.如图所示，小物块A与水平圆盘保持相对静止，随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动。关于小物块A的受力情况，下列说法正确的是( )
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.受到的合外力为零
9.如图所示，运动员在短道速滑比赛时可以将短时间内的某一小段运动看作匀速圆周运动，则关于该小段运动下列说法正确的是( )
A.运动员受到冰面的恒力作用，做匀速运动
B.运动员受到冰面的恒力作用，做匀变速运动
C.运动员受到冰面的变力作用，做变加速运动
D.运动员受到冰面的变力作用，做匀变速运动
10.图示为中国运动员在2022年北京冬奥会上参加男子短道速滑1000米比赛中，过弯道时的情景，则( )
A.运动员受到重力、弹力、摩擦力的作用
B.运动员受到重力、弹力、向心力的作用
C.向心力的大小与运动员的速度成正比
D.向心力的大小与运动员的角速度成正比
11.如图所示，一个小球在力F作用下以速率v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿三种轨迹运动的原因，下列说法正确的是( )
A.沿a轨迹运动，可能是F减小了一些 B.沿b轨迹运动，一定是v减小了
C.沿c轨迹运动，可能是v减小了 D.沿b轨迹运动，一定是F减小了
12.如图所示，一竖直圆盘上固定着一个质量为0.2 kg的小球（可视为质点），小球与圆盘圆心O的距离为5 cm。现使圆盘绕过圆心O的水平轴以10 rad/s的角速度匀速转动，重力加速度g取，当小球运动到O点正上方时，圆盘对小球的作用力大小为，当小球运动到O点正下方时圆盘对小球的作用力大小为，则( )
A. B. C. D.
二、计算题（本题共2小题，共28分）
13.（14分）如图所示是一游乐转筒的模型图，它是一个半径约为2 m的直圆筒，可绕中间的竖直轴转动，里面的乘客背靠圆筒壁站立。当转筒转速达到至少每分钟30圈时，乘客脚下的踏板突然脱落，乘客随筒一起转动而不掉下来。要保证乘客的安全，乘客与转筒之间的动摩擦因数至少为多大？（g取，）
14.（14分）如图所示，竖直放置的光滑半圆轨道右侧有一堵竖直的墙面，一质量为m的滑块（视为质点）从水平地面出发，恰好能经过半圆轨道最高点，然后打到竖直墙面上的P点。已知半圆轨道的半径，其最低点与墙之间的距离，重力加速度g取，，，不计空气阻力。求：
（1）滑块通过最高点时的速度大小；
（2）滑块打在P点时速度方向与墙面所成的夹角θ；
（3）若增大滑块出发的速度，当滑块运动到最高点C时对轨道的压力为，最后打在墙面上的Q点（图中未标出），则P、Q两点之间的距离为多少？
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.匀速圆周运动是速度大小不变，方向随时改变的运动，故A错误；
BCD.匀速圆周运动的加速度大小不变，方向指向圆心，所以加速度随时在改变，故BC错误，D正确。
故选D。
2.答案：A
解析：CD.开瓶器上A、B两点绕O点转动，所以
CD错误；
AB.根据
解得
A正确，B错误。
故选A。
3.答案：B
解析：A.皮带传动，A与C两点同轴转动，由
求得
A错误；
B.由A项分析可知，B正确；
C.皮带传动，A与C两点同轴转动，由
求得
C错误；
D.由C项分析可知，D错误。
故选B。
4.答案：B
解析：A.大齿轮和小齿轮边缘上各点都在传送带上，所以两处各点的线速度相等，故A错误；
B.根据
可知两齿轮边缘点的角速度与各自的轨道半径成反比，依题意大齿轮边缘点的轨道半径大，所以大齿轮边缘点的角速度小于小齿轮边缘点的角速度，故B正确；
CD.后轮与小齿轮属于同轴转动，二者边缘点的角速度相同，由
可知后轮边缘点的线速度大于小齿轮边缘点的线速度，故CD错误。
故选B。
5.答案：B
解析：ABCD.绳子上a、b、c三点属于同轴转动，所以，故ACD错误，B正确。
故选B。
6.答案：B
解析：AB.根据
可知甲与乙的线速度之比为
故A错误，B正确；
C.根据
可知甲与乙的转速之比为
故C错误；
D.根据
甲与乙的角速度之比为
故D错误。
故选B。
7.答案：B
解析：A.向心力是根据力的作用效果命名的，选项A正确，不符合题意;
B.对匀速圆周运动，向心力大小不变，但方向不断改变，不是一个恒力，选项B错误，符合题意；
C.向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力，选项C正确不符合题意;
D.向心力方向指向圆心，其表现就是改变速度的方向，选项D正确，不符合题意；
故选B。
8.答案：B
解析：小物块在竖直方向上受重力和支持力，由于小物块在水平面内做匀速圆周运动，则还一定受到摩擦力从而提供其向心力，所以小物块受到的合力不为零。向心力是效果力，受力分析时不能将其与其他性质力并列分析，故ACD错误，B正确。
故选B。
9.答案：C
解析：做匀速圆周运动的物体合力提供向心力，向心力大小不变但方向时刻改变，合力是大小不变，方向始终指向圆心；运动员受到重力与冰对运动员的作用力，重力不变，则冰对运动的作用力是变化的，运动员做变加速运动。
故选C。
10.答案：A
解析：A.对运动员受力分析，运动员受重力、弹力、摩擦力作用，故A项正确；
B.向心力是按作用效果命名的力，其不是一个新的性质力，故B项错误；
C.根据公式可知，当半径一定时，向心力与运动员的速度平方成正比，故C项错误；
D.根据公式可知，当半径一定时，向心力与运动员的角速度平方成正比，故D项错误。
故选A。
11.答案：C
解析：如果小球所受的外力等于做匀速圆周运动所需的向心力，则小球做匀速圆周运动；当小球所受的外力大于做匀速圆周运动所需的向心力时，小球做近心运动；当小球所受的外力小于做匀速圆周运动所需的向心力时，小球做离心运动。由以上分析可知，若小球沿a轨迹运动，则小球做匀速直线运动，故应为F突然变为零，故A错误。小球沿b轨迹运动，可能是小球的速度增大了，也可能是小球所受的外力减小了，BD错误。小球沿c轨迹运动，可能是小球所受的外力增大了，也可能是小球的速度减小了，C正确。
12.答案：C
解析：小球运动半径，在最高点，设圆盘对小球的作用力为支持力，根据牛顿第二定律可得，解得；小球在最低点，根据牛顿第二定律可得，解得。故选C。
13.答案：0.5
解析：乘客随转筒旋转时受三个力:重力mg、筒壁对他的支持力FN和静摩擦力，要使乘客随筒一起转动而不掉下来，筒壁对他的最大静摩擦力应至少等于重力，乘客做圆周运动的向心力由筒壁对他的支持力来提供。
转筒的角速度为
由牛顿第二定律可得
联立解得
14.答案：（1）3m/s（2）（3）
解析：（1）滑块恰能运动到最高点，有
解得
（2）滑块离开C点后做平抛运动，由平抛运动规律，有
又
且
联立解得
即
（3）若滑块在C点时对道的压力，则
由平抛运动规律，有
Q点与C点的高度差
又P点与C点的高度差
则P、Q的距离
联立解得