2022-2023学年天津市朱唐庄重点中学高一（下）段考物理试卷（含解析）

2022-2023学年天津市朱唐庄重点中学高一（下）段考物理试卷
一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）
1. 一个物体沿半径为的圆做匀速圆周运动，它的线速度为，角速度为，那么旋转一周所用的时间为( )
A. B. C. D.
2. 关于离心运动，下列说法中正确的是( )
A. 脱水筒里湿衣服能被甩干，是因为附在衣服上的水滴受到了背离圆心的力
B. 汽车以过大的速度转弯时，有可能会向弯道的内侧滑动
C. 火车以过大的速度经过弯道时，弯道外侧的铁轨将受到轮缘的挤压
D. 做匀速圆周运动的物体，当外力突然消失时，物体将沿半径方向飞出
3. 某个走时准确的时钟，分针与时针由转动轴到针尖的长度之比是：，分针针尖与时针针尖的线速度之比为( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
4. 两级皮带传动装置如图所示，轮和轮的半径相同，轮和轮两个同心轮固定在一起，轮和轮的半径相同，且为轮和轮半径的一半，转动时皮带和轮子之间均不打滑，则轮边缘的点和轮边缘的点相比( )
A. 线速度大小之比为： B. 向心加速度大小之比为：
C. 周期之比为： D. 角速度大小之比为：
5. 如图所示，竖直圆形管道固定不动，为管道的最低点，为最高点，为最右侧的点，在、之间任意可能位置，在、之间任意可能位置，一直径略小于管道内径的小球以某一初速度从最低点开始沿管道运动，小球恰能通过管道的最高点，完成完整的圆周运动，已知小球做圆周运动的轨道半径为，重力加速度为，则( )
A. 小球做匀速圆周运动
B. 小球在最高点的速度大小为
C. 小球在点可能挤压管道的内侧也可能挤压管道的外侧
D. 小球在点可能挤压管道的内侧也可能挤压管道的外侧
6. 下列说法正确的是( )
A. 做匀速圆周运动的物体，所受合外力是恒力
B. 匀速运动和自由落体运动的合运动一定是曲线运动
C. 做曲线运动的物体所受合外力可能为恒力
D. 火车超过限定速度转弯时，车轮轮缘将不会挤压铁轨的轨壁
7. 如图所示，某卫星绕地球做匀速圆周运动。在运动过程中，卫星的线速度( )
A. 大小变化，方向不变
B. 大小不变，方向变化
C. 大小和方向都变化
D. 大小和方向都不变
8. 关于圆周运动下列说法正确的是( )
A. 做圆周运动的物体受到的合外力可以为零 B. 匀速圆周运动一定是变速运动
C. 在变力作用下，物体一定做圆周运动 D. 在恒力作用下，物体可以做匀速圆周运动
9. 如图所示，当正方形薄板绕着过其中心并与板垂直的转动轴转动时，板上、两点的( )
A. 角速度之比：： B. 角速度之比：：
C. 线速度之比：： D. 线速度之比：：
10. 如图所示，转动自行车的脚踏板时，关于大齿轮、小齿轮、后轮边缘上的、、三点的向心加速度，下列说法正确的是( )
A. 由于，所以点的向心加速度比点的大
B. 由于，所以点的向心加速度比点的大
C. 由于，所以点的向心加速度比点的小
D. 以上三种说法都不正确
11. 甲、乙两物体都做匀速圆周运动，转动半径之比为：，在相等时间里都转过圆心角。则( )
A. 线速度之比为： B. 线速度之比为：
C. 角速度之比为： D. 角速度之比为：
12. 如图甲所示，一长为的轻绳，一端穿在过点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕点在竖直面内转动．小球通过最高点时，绳对小球的拉力与其速度平方的关系如图乙所示，重力加速度为，下列判断正确的是( )
A. 图象函数表达式为
B. 重力加速度
C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大
D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线点的位置左移
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
13. 如图所示装置中，三个轮的半径分别为、、，点到圆心的距离为，求图中、、、各点的线速度之比、加速度之比，正确的是( )
A. ：：：：：： B. ：：：：：：
C. ：：：：：： D. ：：：：：：
14. 如图所示，、两小球分别用长为、的细绳悬挂在同一竖直线上的两点，现使两球在水平面内做圆周运动，且角速度均缓慢增大，当两球刚好运动到相同高度时，、两球运动半径分别为，。此时剪断两细绳，两球落在水平地面上同一点。则下列说法正确的是( )
A. 在角速度缓慢增大的过程中，两绳的拉力均增大
B. A、两球的质量比为：：
C. 剪断细绳瞬间，球速度为
D. 剪断细绳瞬间，两球距地面高度为
15. 如图，洗衣机的脱水筒在转动时有衣物附在圆筒内壁上，此时( )
A. 衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
B. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供
C. 筒壁对衣物的弹力随筒的转速增大而增大
D. 筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速增大而增大
三、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
16. 如图所示，半径为、内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为的小球、以不同速率进入管内，通过最高点时，对管壁恰好无压力，通过最高点时，对管壁下部的压力为。求：
球通过点时的速度？
、两球平抛运动的时间？
、两球飞出落到面上落点间的距离。
17. 如图所示，内壁光滑、两端封闭的试管长为，内有质量为的小球，试管一端装在转轴上。试管在竖直平面内做匀速圆周运动。已知转动过程中，试管底部受到小球压力的最大值是最小值的倍，求转动的角速度。取
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据周期与线速度的关系可得：，故AC错误；
、根据周期与角速度的关系：，故B正确，D错误。
故选：。
由求周期，或由求周期。
考查圆周运动的基本物理量的关系，牢记几个公式即可，基础题。
2.【答案】
【解析】解：脱水筒里湿衣服能被甩干，是因为转速变大，衣服对水滴的附着力小于，故A错误；
B.汽车以过大的速度转弯时，有可能会向弯道的外侧滑动，故B错误；
C.火车以过大的速度经过弯道时，弯道外侧的铁轨将受到轮缘的挤压，故C正确；
D.做匀速圆周运动的物体，当外力突然消失时，物体将沿切线飞出，故D错误；
故选：。
本题根据近心、离心运动现象的定义和条件，逐条分析，即可解答。
本题考查学生对近心运动、离心运动的掌握，其中易错点是容易认为有离心力，需要重点理解。
3.【答案】
【解析】解：在一个小时的时间内，分针转过的角度为：
时针转过的角度为
根据
可得分针的角速度为：
可得时针的角速度为：
则有：
由可得，分针针尖与时针针尖的线速度之比为
故ABD错误，C正确。
故选：。
分针和时针都做匀速圆周运动，分针每转，时针转过，可求出两者的角速度之比，再根据可求出两者的线速度之比。
解答本题，要明确分针和时针的传动关系，再根据匀速圆周运动公式即可求解。
4.【答案】
【解析】解：、轮和轮线速度相同，轮和轮线速度相同，轮和轮角速度相同，根据，，所以
故A错误；
B、根据向心加速度的定义式：
解得故B错误；
C、根据线速度与周期的关系式
解得：故C正确；
D、根据角速度与周期的关系式：
故D错误。
故选：。
根据皮带连接的线速度相同，共轴转动的角速度相同，再根据线速度和半径的关系式，向心加速度的公式及线速度与周期的关系，周期与角速度的关系解题。
解题的关键是理解什么情况线速度相等，什么情况角速度相等，根据向心加速度的公式，线速度和周期的关系式，角速度和周期的关系式推到可得。
5.【答案】
【解析】
【分析】
小球在竖直平面内做变速圆周运动，在最高点，由于管道对小球的作用力可能向上、可能向下，可知最高点的临界速度为零．抓住径向的合力提供向心力，分析管道对小球作用力的方向．
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律分析判断，知道管道模型与杆子模型类似．
【解答】
A、小球在竖直圆形管道中做圆周运动，在向上运动的过程中，速度在减小，小球做变速圆周运动，故A错误．
B、小球恰能通过最高点，可知小球在最高点的速度为零，故B错误．
C、小球在点，由于径向的合力提供向心力，可知在点，管道对小球的作用力指向圆心，则小球对管道外侧有作用力，故C错误．
D、在点，由于径向的合力提供向心力，若重力沿半径方向的分力大于向心力，则小球对管道内侧有作用力，若重力沿半径方向的分力小于向心力，则小球对管道外侧有作用力，故D正确．
故选：．
6.【答案】
【解析】解：做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心，方向不断变化，不是恒力，是变力，故A错误；
B.如果匀速运动和自由落体运动两个分运动在一条直线上，合运动是直线运动，故B错误；
C.曲线运动的物体所受合外力可能为恒力，比如平抛运动就只受重力，故C正确；
D.当火车超过限定的速度转弯，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时车轮轮缘会挤压铁轨的外轨，故D错误．
故选：．
匀速圆周运动的合力方向指向圆心，合力提供向心力；
根据两个分运动判断合运动，要看合初速度与合加速度是否共线；
曲线运动的速度方向时刻改变，加速度大小和方向可能不变；
对于火车拐弯，根据重力和支持力的合力与向心力的大小关系，判断对外轨还是内轨有侧压力．
本题考查了向心力的来源、曲线运动的特点、火车拐弯、运动的合成等基本问题，注意竖直面的圆周运动合力不一定指向圆心，但是匀速圆周运动合力一定指向圆心．
7.【答案】
【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，则线速度的大小不变。线速度方向沿圆周的切线方向，所以线速度方向时刻变化，故ACD错误，B正确。
故选：。
卫星做匀速圆周运动，线速度不变，方向时刻改变。
解决本题时，要知道线速度是矢量，其方向沿圆周的切线方向，卫星做匀速圆周运动时，线速度大小不变，方向改变。
8.【答案】
【解析】解：、做圆周运动的物体需要向心力，所以合外力一定不为零，故A错误；
B、匀速圆周运动的速度方向沿圆的切线方向，方向在时刻变化，所以一定是变速运动，故B正确；
C、在变力作用下，物体可能做直线运动，也可能是其他曲线运动，故C错误；
D、匀速圆周运动的合外力提供向心力，方向时刻变化，故D错误。
故选：。
匀速圆周运动速度大小不变，方向变化，是变速运动．匀速圆周运动受到的合外力方向始终指向圆心，合外力是变化的．
掌握匀速圆周运动的特点，知道匀速圆周运动速度的特点与受力的特点即可。
9.【答案】
【解析】解：、板上、两点绕同一个转轴转动，所以具有相同的角速度。
即角速度之比：：，故AB错误；
C、根据几何关系得板上、的轨道半径之比为：
所以线速度之比：：，故C正确，D错误；
故选：。
板上、两点绕同一个转轴转动，所以具有相同的角速度．
根据得出线速度之比
解该题要掌握绕同一个转轴转动的物体具有相同的角速度以及线速度与角速度的关系
10.【答案】
【解析】解：、由题意可知、线速度相等，根据
半径比的大，故A的向心加速小于的向心加速度，故C正确，AD错误；
B、和绕同一轴转动，角速度相同，根据
半径比的半径小，故B的向心加速度比的小，故B错误。
故选：。
根据题目中的条件找到两点是线速度相等还是角速度相等，线速度相等的用公式解决，角速度相等的用解决。
解题时判断用哪个向心加速度公式解决加速度的关系是关键。
11.【答案】
【解析】解：、相等时间内转过的圆心角相同，根据角速度的定义知甲、乙两物体的角速度相等，故C错误，D正确；
、由得，所以：：：，故AB错误；
故选：。
根据角速度定义式可知甲、乙的角速度之比，再由线速度与角速度关系公式求解线速度之比。
本题关键记住角速度与线速度的定义公式，同时要记住角速度与线速度的关系公式，并能灵活应用。
12.【答案】
【解析】解：、小球在最高点，根据牛顿第二定律有：，解得，故A错误。
B、当时，根据表达式有：，解得，故B正确。
C、根据知，图线的斜率，绳长不变，用质量较小的球做实验，斜率更小，故C错误。
D、当时，，可知点的位置与小球的质量无关，绳长不变，用质量较小的球做实验，图线点的位置不变，故D错误。
故选：。
在最高点，小球靠重力和拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出拉力的表达式，结合图线的横轴截距以及斜率分析判断．
本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，要求同学们能根据图象获取有效信息，再结合向受力分析和牛顿第二定律进行分析求解．
13.【答案】
【解析】解：、因为、同缘转动，线速度大小相等，故可得：，根据公式有：：：，因为、、三点是同轴转动，角速度相等，故可得：：：：：，根据公式有：：：：：：：，故可得：：：：：：：，：：：：：：，故AC正确；
、由向心加速度公式：，可得向心加速度的比为：：：：：：：，故B正确，D错误．
故选：。
圆周运动中，同轴传动角速度相同，皮带传动线速度相同，再根据公式及公式进行比例运算。
本题考查了圆周运动的传动问题，在解决多个圆周运动比值问题时，需要找到相同的量并使用特殊值法将会更加简便。
14.【答案】
【解析】解：、设绳子与竖直方向的夹角为，对球受力分析，竖直方向，根据平衡条件得：
角速度缓慢增大的过程中，逐渐增大，逐渐减小，绳的拉力增大，故A正确；
C、当两球刚好运动到相同高度时，对球，由几何关系得：
则
由牛顿第二定律得：
解得：
故C正确；
B、由得，球的质量直接约去，无法求解两球的质量关系，故B错误；
D、对球，由几何关系得：
则
由牛顿第二定律得：
解得：
剪断细绳后，小球做平抛运动，设落地时间为，水平方向小球的位移如图：
由几何关系和平抛运动规律得：水平方向：
竖直方向：
联立解得：
故D正确。
故选：。
角速度缓慢增大的过程中，球在竖直方向受力平衡，根据平衡条件判断拉力的变化；根据几何关系求解两绳与竖直方向的夹角，分别对两小球受力分析，根据牛顿第二定律求解剪短细绳瞬间两球的速度；两球的质量关系无法判断；根据平抛运动规律和几何关系求解两球距离地面的高度。
本题考查匀速圆周运动和平抛运动，解题关键是分析好小球的受力情况和运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式列式求解即可。
15.【答案】
【解析】解：、对衣物受力分析，衣物受重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用，故A正确；
B、衣物随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁对衣物的弹力提供，故B错误；
C、筒壁对衣物的弹力充当衣物做圆周运动的向心力，则有：
则筒壁对衣物的弹力随筒的转速增大而增大，故C正确；
D、衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，竖直方向，由平衡关系可得，衣物的重力与静摩擦力平衡，则筒的转速增大时，衣物所受摩擦力不变，故D错误。
故选：。
衣物附在圆筒内壁上随筒一起做匀速圆周运动，所受合力充当向心力，且合力在水平面上。竖直方向，由平衡关系可得，衣物的重力与静摩擦力平衡；水平方向，筒壁对衣物的弹力提供衣物做匀速圆周运动的向心力；根据向心力公式可分析筒壁的弹力随筒转速的变化情况。
本题是生活中圆周运动问题，要学会应用物理知识分析实际问题。本题关键要明确做匀速圆周运动的物体，合力充当向心力。
16.【答案】解：、两球在圆管中做圆周运动，飞出管后做平抛运动
在点，对球：
解得：
、两球平抛运动的时间为
竖直方向上，
解得：
两球平抛落点间的距离为，在点，对球：
解得：
根据位移关系可知：
解得：
答：球通过点时的速度为。
、两球平抛运动的时间为。
、两球飞出落到面上落点间的距离为。
【解析】根据牛顿第二定律，通过竖直方向上的合力提供向心力，分别求出、两球通过点的速度。
根据平抛运动的规律，由高度求出运动的时间。
结合初速度和时间求出水平位移，从而得出、两球落地点的距离。
本题考查了圆周运动和平抛运动的综合，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
17.【答案】解：在最低点时，根据牛顿第二定律有：，解得
在最高点，根据牛顿第二定律有：
解得
因为
联立三式，代入数据解得
答：转动的角速度是。
【解析】当小球在最低点时，小球对管底的压力最大，在最高点时，小球对管底的压力最小，根据牛顿第二定律，通过压力的关系，求出角速度的大小。
解决本题的关键知道向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道在最高点压力最小，在最低点压力最大。
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