高一物理必修二第六章《圆周运动》重难点突破卷（A3横版，含解析）
文档属性
| 名称 | 高一物理必修二第六章《圆周运动》重难点突破卷（A3横版，含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-21 08:57:15 | ||
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文档简介
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第六章 圆周运动--重难点突破卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（23-24高一下·广西河池·阶段练习）某学校门口的车牌自动识别系统如图所示，闸杆可绕转轴在竖直面内匀速转动，到为自动识别区，汽车匀速驶入自动识别区，自动识别系统识别的反应时间为，闸杆转动的角速度为。道闸直杆转过的角度为，汽车顺利通过闸杆（车头到达闸杆处视为通过闸杆），若汽车匀速行驶的最大允许速度为，则自动识别区到的距离至少为（ ）
A． B． C． D．
2．（23-24高一下·甘肃天水·阶段练习）齿轮传动是现代工业中常见的一种动力传动方式，荷兰设计师丹尼尔·布朗设计了世上最强齿轮——古戈尔齿轮。如图，最左侧小齿轮转动就会带动后面的大齿轮转动，古戈尔齿轮中有100个大齿轮，小齿轮与大齿轮的半径之比为1：10，若第一个小齿轮的转动周期为1s，由图可知要使古戈尔齿轮中最后一个大齿轮转动一圈，需要的时间为（ ）
A．10s B． C． D．
3．（24-25高一上·北京·期末）在电影《阿凡达》中，潘多拉星球Na’Vi人的坐骑“Banshees”是一种看上去很凶狠的鸟类动物，Na’Vi人通常骑着它去打猎。假设魅影骑士杰克连同他的坐骑总质量为M，以速率v在空中水平面上做半径为r的匀速圆周运动，潘多拉星球表面重力加速度为g，则空气对杰克和他的坐骑的总作用力的大小等于（ ）
A． B． C． D．
4．（23-24高一下·重庆荣昌·阶段练习）图甲为一辆汽车在水平路面上做匀速圆周运动，图乙为一架飞机在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中的汽车受到的力有重力、路面的支持力、摩擦力和向心力
B．若图甲中的汽车速度超过一定限度，则汽车会向弯道内侧侧滑
C．图乙中飞机运动所需的向心力由重力和空气对它的作用力的合力提供
D．图乙中飞机的速度大小不变，因此飞机受到的合力为0
5．（24-25高一上·河北邯郸·期末）如图所示，桌面上放置一内壁光滑的固定竖直圆环轨道，质量为M，半径为R。可视为质点的小球在轨道内做圆周运动，其质量为m。小球在轨道最高点的速度大小为，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A．当时，轨道对小球无支持力
B．当时，轨道对桌面的压力为
C．小球做圆周运动的过程中，合外力提供向心力
D．小球在最高点时处于超重状态
6．（23-24高一下·河北·期末）关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车受到的重力
B．如图乙所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、拉力和向心力
C．如图丙所示，某同学用一次性杯子做的“水流星”，杯子恰好过最高点的速度为零
D．如图丁所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
7．（23-24高一下·河北·期中）如图甲所示为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，简化模型如图乙，魔盘侧面与水平面的夹角为。质量为m的游客随魔盘以角速度一起匀速转动，半径为r，已知重力加速度大小为g，则（ ）
A．魔盘对游客的作用力沿水平方向指向转轴
B．游客受到的支持力可能等于
C．若魔盘角速度缓慢增加，游客受到魔盘的支持力会缓慢减小
D．若魔盘角速度缓慢增加，质量较小的游客先发生滑动
8．（23-24高一下·安徽马鞍山·阶段练习）如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为，拉力与速度的平方的关系图像如图乙所示，图像中的数据a和b，包括重力加速度g均为已知量，则以下说法正确的是（ ）
A．数据a与小球的质量有关
B．数据b与小球的质量有关
C．比值只与小球的质量有关，与圆周轨迹半径无关
D．利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径
9．（24-25高一上·四川成都·阶段练习）如图所示，一上表面距地面高为、半径为的水平圆盘上放置质量分别为、的A和B两个物体，用长为的轻绳连接，A物体在转轴位置上，B在圆盘边缘。当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，、两物体刚好相对圆盘静止。两物体均看做质点，两物体与圆盘之间的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。某时刻轻绳突然断裂，下列说法正确的是（ ）
A．轻绳断裂前，圆盘转动的角速度为 B．轻绳断裂前，轻绳拉力的大小为
C．B物体落到水平地面的位置到竖直轴的距离为 D．B物体落地时的速度大小为
10．（23-24高一下·四川内江·期末）如图，杂技表演“飞车走壁”的演员，骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向。演员驾驶摩托车先后在a、b两处紧贴着内壁，分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，如果此时不计车轮与筒壁间的摩擦力，则下列说法中正确的是（ ）
A．摩托车在a处对筒壁的压力一定等于b处对筒壁的压力
B．摩托车在a处的线速度一定小于b处线速度
C．摩托车在a处的运动周期一定等于b处的运动周期
D．摩托车在a处的角速度一定小于b处的角速度
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（6分）（24-25高一下·湖北荆州·阶段练习）用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，图乙是变速塔轮的原理示意图。皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的半径的两倍。
(1)下列实验中的主要探究方法与本实验相同的是_____。
A．探究平抛运动的特点
B．探究加速度与力、质量的关系
C．探究两个互成角度的力的合成规律
(2)某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为_____。
A． B． C． D．4：1
(3)其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数 （选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
12．（9分）（23-24高一下·重庆·期中）某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值。
(1)某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在0到时间段内______
A．手机20次通过最低点
B．手机10次通过最低点
C．手机在整个摆动过程中，机械能守恒
(2)为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图和手机角速度—时间图中读取几对手机运动到最低点时的拉力和角速度的数据，并在坐标图中以F（单位：N）为纵坐标、（单位：）为横坐标进行描点，请在图中作出的图像 。
根据图像求得实验所用手机的质量为 kg，手机重心做圆周运动的半径为 m。（结果均保留两位有效数字，重力加速度）
13．（10分）（23-24高一下·浙江杭州·阶段练习）清代乾隆的《冰嬉赋》用“躄躠”（可理解为低身斜体）二字揭示了滑冰的动作要领。短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中
（1）武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前用时。该过程可视为匀加速直线运动，求此过程加速度大小；
（2）武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为30m的匀速圆周运动，速度大小为20m/s已知武大靖的质量为60kg，求此次过弯时所需的向心力大小；
（3）武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯，如图所示。求武大靖在（2）问中过弯时身体与水平面的夹角的大小。（不计空气阻力，重力加速度大小取）
14．（13分）（23-24高一下·云南昆明·期中）如图所示的机械装置由摆锤和底座两部分组成，摆锤通过轻质直杆与底座上的转轴O接，摆锤重心到转轴O的距离为L，机械装置放置在上表面水平的压力传感器上，底座内部的电机可以驱动摆锤在竖直平面内做圆周运动。电机转动稳定后，摆锤以角速度逆时针做匀速圆周运动，底座始终保持静止，压力传感器显示底座对传感器的压力随时间周期性变化，最小值为，最大值为，重力加速度用g表示。请解答下面的问题：
（1）求该机械装置的总质量（包括摆锤）；
（2）当电机转动稳定后，当摆锤重心与O点等高且在O右侧时，求底座此时所受的摩擦力？
15.（16分）（23-24高一下·湖南郴州·阶段练习）小新的家乡有很多风车磨坊，他发现风太大时，由风车带动的磨盘转速过快，容易造成磨盘的损坏，为解决这个问题，他设计了如图所示的装置用于控制磨盘转速。左边的轴由风车带动旋转，轴上端一工件固定在轴上随轴转动。轴上套着一个可以沿轴上下滑动的质量为M的塔轮，塔轮与轴之间的摩擦力不计。塔轮和上方工件以及两个质量的小球由四根长为L的轻杆通过铰链连接，上方工件上的两个铰链与塔轮上的两个铰链之间的距离都为。塔轮与上方工件之间有一个原长为，劲度系数为的轻质弹簧。随着风车转速的增加，塔轮会向上移动，换挡器将皮带换到下方半径更小的轮上，从而减小磨盘的转速。皮带对塔轮的作用力的竖直分量忽略不计，重力加速度为g。塔轮的每一层厚度均为0.04L，且塔轮层数足够多（，）。
（1）在装好上方工件及两个小球后，小新打算先检验一下这些部分能否正常工作，转动装置，当轻杆与竖直方向成37°夹角时，求转动的角速度大小；
（2）全部安装完成后，风车转动时弹簧恰好处于原长，求此时风车转动的角速度为多大；
（3）弹簧处于原长时，塔轮的某一层正好与右边的轮平齐；当左边轴的角速度增大为时，正好向下换挡10次且塔轮的对应层与右边的轮平齐，则为多大？
答案和解析
1.【答案】C
【详解】闸杆转动的角速度为，道闸直杆转过的角度为，则有闸杆的转动时间为
自动识别区到的距离至少为
故选C。
2．【答案】C
【详解】相邻两大、小齿轮的线速度相等，根据
可得相邻两大、小齿轮的周期比为
可得第一个大齿轮转动周期为，第二个小齿轮转动周期为，第二个大齿轮转动周期为，依此类推，第100个大齿轮转动周期为。
故选C。
3．【答案】A
【详解】空气对整体水平分力提供向心力
竖直分力平衡重力
则空气对杰克和他的坐骑的总作用力的大小等于
故选A。
【答案】C
【详解】A．图甲中的汽车受到的力有重力、路面的支持力、摩擦力作用，向心力只是效果力，不是实际受到的力，故A错误；
B．若图甲中的汽车速度超过一定限度，则汽车将做离心运动，汽车会向弯道外侧侧滑，故B错误；
CD．图乙中飞机在水平面内做匀速圆周运动，飞机的速度大小不变，但飞机受到的合力不为0，重力和空气对它的作用力的合力提供所需的向心力，故C正确，D错误。
故选C。
5．【答案】B
【详解】AB．当时，对小球受力分析，得
得
根据牛顿第三定律，小球对圆环的作用力与圆环对小球的作用力大小相等方向相反，对圆环轨道受力分析，得
则
A错误，B正确；
C．小球做变速圆周运动，在小球运动的过程中，除最高点和最低点合外力提供向心力，其它位置都是合外力的分力提供向心力， C错误；
D．小球在最高点时加速度向下，则处于失重状态，D错误。
故选B。
6.【答案】D
【详解】A．如图甲所示，汽车安全通过拱桥最高点时，根据牛顿第二定律有
可得桥面对车的支持力小于车受到的重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车受到的重力，故A错误确；
B．如图乙所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、拉力的作用，重力、拉力的合力提供向心力，故B错误；
C．如图丙所示，某同学用一次性杯子做的“水流星”，杯子恰好过最高点，重力提供向心力
得
>0
故C错误；
D．火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道，向心力由火车所受重力和支持力的合力提供，此时车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
【答案】C
【详解】A．游客受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，其中支持力和摩擦力的合力的方向不是水平方向，故A错误；
BC．对游客受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律可得
可得
由于游客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，魔盘角速度缓慢增大，游客所需向心力增大，因此摩擦力f增大，N减小，故B错误，C正确；
D．由上分析可知在魔盘运动的规律与人的质量无关，故D错误。
故选C。
【答案】BD
【详解】A．由题图乙可知，当时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
即，与小球的质量无关，故A错误；
B．当时，对小球受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
即b与小球的质量有关，故B正确；
C．根据
，
可得
与小球的质量有关，与圆周轨迹半径也有关，故C错误；
D．根据
，
可得
，
故D正确。
故选BD。
9．【答案】BC
【详解】AB．当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，由牛顿第二定律得
将，、、代入以上两式可得
轻绳拉力大小
故A错误，B正确；
C．轻绳突然断裂，B物体做平抛运动，有
所以B物体落到水平面的位置到竖直轴的距离为
故C正确；
D．B物体落地时的速度大小为
故D错误。
故选BC。
10．【答案】AD
【详解】A．对a、b两处演员和摩托车进行受力分析如图所示
两个支持力与竖直方向的夹角相等，均为，则有
，
可得
根据牛顿第三定律，可知a处对筒壁的压力一定等于b处对筒壁的压力，故A正确；
BCD．根据牛顿第二定律可得
解得
，，
由于a处轨道半径大于b处轨道半径，则a处的线速度一定大于b处线速度，a处的角速度一定小于b处的角速度，a处的运动周期一定大于b处的运动周期，故BC错误，D正确。
故选AD。
11．【答案】(1)B
(2)B
(3) 变多 不变
【详解】（1）探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力和质量的关系实验采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B。
（2）某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，根据可知，变速塔轮相对应的角速度之比为；根据，由于变速塔轮边缘处的线速度大小相等，则与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为。
故选B。
（3）[1]其他条件不变，若增大手柄的转速，则角速度增大，根据可知，左、右两标尺的格数变多；
[2]增大手柄的转速，由于与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比不变，角速度之比不变，则向心力之比不变，所以两标尺格数的比值不变。
12．【答案】(1)A
(2) 见解析 0.20 3.5
【详解】（1）AB．手机经过最低点时，速度达到峰值，根据图乙可知，在0到时间段内，手机20次通过最低点，故A正确，B错误；
C．根据图乙可知，角速度的峰值随时间减小，表明手机在最低点的速度逐渐减小，即手机经过最低点的动能减小，可知，手机在整个摆动过程中，机械能减小，故C错误。
故选A。
（2）[1]将图中的数据点用平滑直线连接起来，如图所示
[2][3]手机在最低点，对手机进行分析，根据牛顿第二定律有
则有
几何图形有
，
解得
m=0.20kg，
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设武大靖运动过程的加速度大小为a，根据
解得
（2）根据向心力计算公式
代入数据解得过弯时所需的向心力大小为
（3）设场地对武大靖的作用力大小为F，受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
得
14．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）当摆锤通过最高点时，压力传感器示数最小，此时对底座和摆锤整体，可得：
当摆锤通过最低点时，压力传感器示数最大，此时对底座和摆锤整体，可得：
联立可得
（2）当摆锤与O等高在最右侧时，对摆锤受力分析可知
对底座
可得
15．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）摆角为时，轨迹半径为
对一侧小球，有竖直方向受力平衡
沿半径方向，由牛顿第二定律
解得
，
（2）弹簧处于原长时，杆与竖直方向的夹角记为，则
故
两边小球做圆周运动的半径为
由对称性，上方两根杆的拉力等大，记为；下方两根杆的拉力也等大，记为；
则对塔轮，竖直方向受力平衡
对两侧小球和塔轮，竖直方向受力平衡
对一侧小球，沿半径方向由牛顿第二定律
解得
，，
（3）向下换挡10次塔轮上移0.4L，弹簧形变量为0.4L，弹簧弹力大小为
方向向下。
此时，杆与竖直方向的夹角记为，则
，故
小球做圆周运动的半径为
设此时上方两杆的拉力大小为，下方两杆的拉力大小为。则对塔轮，竖直方向受力平衡
对两侧小球和塔轮，竖直方向受力平衡
对一侧小球，沿半径方向由牛顿第二定律
解得
，，
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第六章 圆周运动--重难点突破卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（23-24高一下·广西河池·阶段练习）某学校门口的车牌自动识别系统如图所示，闸杆可绕转轴在竖直面内匀速转动，到为自动识别区，汽车匀速驶入自动识别区，自动识别系统识别的反应时间为，闸杆转动的角速度为。道闸直杆转过的角度为，汽车顺利通过闸杆（车头到达闸杆处视为通过闸杆），若汽车匀速行驶的最大允许速度为，则自动识别区到的距离至少为（ ）
A． B． C． D．
2．（23-24高一下·甘肃天水·阶段练习）齿轮传动是现代工业中常见的一种动力传动方式，荷兰设计师丹尼尔·布朗设计了世上最强齿轮——古戈尔齿轮。如图，最左侧小齿轮转动就会带动后面的大齿轮转动，古戈尔齿轮中有100个大齿轮，小齿轮与大齿轮的半径之比为1：10，若第一个小齿轮的转动周期为1s，由图可知要使古戈尔齿轮中最后一个大齿轮转动一圈，需要的时间为（ ）
A．10s B． C． D．
3．（24-25高一上·北京·期末）在电影《阿凡达》中，潘多拉星球Na’Vi人的坐骑“Banshees”是一种看上去很凶狠的鸟类动物，Na’Vi人通常骑着它去打猎。假设魅影骑士杰克连同他的坐骑总质量为M，以速率v在空中水平面上做半径为r的匀速圆周运动，潘多拉星球表面重力加速度为g，则空气对杰克和他的坐骑的总作用力的大小等于（ ）
A． B． C． D．
4．（23-24高一下·重庆荣昌·阶段练习）图甲为一辆汽车在水平路面上做匀速圆周运动，图乙为一架飞机在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中的汽车受到的力有重力、路面的支持力、摩擦力和向心力
B．若图甲中的汽车速度超过一定限度，则汽车会向弯道内侧侧滑
C．图乙中飞机运动所需的向心力由重力和空气对它的作用力的合力提供
D．图乙中飞机的速度大小不变，因此飞机受到的合力为0
5．（24-25高一上·河北邯郸·期末）如图所示，桌面上放置一内壁光滑的固定竖直圆环轨道，质量为M，半径为R。可视为质点的小球在轨道内做圆周运动，其质量为m。小球在轨道最高点的速度大小为，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A．当时，轨道对小球无支持力
B．当时，轨道对桌面的压力为
C．小球做圆周运动的过程中，合外力提供向心力
D．小球在最高点时处于超重状态
6．（23-24高一下·河北·期末）关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车受到的重力
B．如图乙所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、拉力和向心力
C．如图丙所示，某同学用一次性杯子做的“水流星”，杯子恰好过最高点的速度为零
D．如图丁所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
7．（23-24高一下·河北·期中）如图甲所示为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，简化模型如图乙，魔盘侧面与水平面的夹角为。质量为m的游客随魔盘以角速度一起匀速转动，半径为r，已知重力加速度大小为g，则（ ）
A．魔盘对游客的作用力沿水平方向指向转轴
B．游客受到的支持力可能等于
C．若魔盘角速度缓慢增加，游客受到魔盘的支持力会缓慢减小
D．若魔盘角速度缓慢增加，质量较小的游客先发生滑动
8．（23-24高一下·安徽马鞍山·阶段练习）如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为，拉力与速度的平方的关系图像如图乙所示，图像中的数据a和b，包括重力加速度g均为已知量，则以下说法正确的是（ ）
A．数据a与小球的质量有关
B．数据b与小球的质量有关
C．比值只与小球的质量有关，与圆周轨迹半径无关
D．利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径
9．（24-25高一上·四川成都·阶段练习）如图所示，一上表面距地面高为、半径为的水平圆盘上放置质量分别为、的A和B两个物体，用长为的轻绳连接，A物体在转轴位置上，B在圆盘边缘。当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，、两物体刚好相对圆盘静止。两物体均看做质点，两物体与圆盘之间的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。某时刻轻绳突然断裂，下列说法正确的是（ ）
A．轻绳断裂前，圆盘转动的角速度为 B．轻绳断裂前，轻绳拉力的大小为
C．B物体落到水平地面的位置到竖直轴的距离为 D．B物体落地时的速度大小为
10．（23-24高一下·四川内江·期末）如图，杂技表演“飞车走壁”的演员，骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向。演员驾驶摩托车先后在a、b两处紧贴着内壁，分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，如果此时不计车轮与筒壁间的摩擦力，则下列说法中正确的是（ ）
A．摩托车在a处对筒壁的压力一定等于b处对筒壁的压力
B．摩托车在a处的线速度一定小于b处线速度
C．摩托车在a处的运动周期一定等于b处的运动周期
D．摩托车在a处的角速度一定小于b处的角速度
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（6分）（24-25高一下·湖北荆州·阶段练习）用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，图乙是变速塔轮的原理示意图。皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的半径的两倍。
(1)下列实验中的主要探究方法与本实验相同的是_____。
A．探究平抛运动的特点
B．探究加速度与力、质量的关系
C．探究两个互成角度的力的合成规律
(2)某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为_____。
A． B． C． D．4：1
(3)其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数 （选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
12．（9分）（23-24高一下·重庆·期中）某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值。
(1)某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在0到时间段内______
A．手机20次通过最低点
B．手机10次通过最低点
C．手机在整个摆动过程中，机械能守恒
(2)为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图和手机角速度—时间图中读取几对手机运动到最低点时的拉力和角速度的数据，并在坐标图中以F（单位：N）为纵坐标、（单位：）为横坐标进行描点，请在图中作出的图像 。
根据图像求得实验所用手机的质量为 kg，手机重心做圆周运动的半径为 m。（结果均保留两位有效数字，重力加速度）
13．（10分）（23-24高一下·浙江杭州·阶段练习）清代乾隆的《冰嬉赋》用“躄躠”（可理解为低身斜体）二字揭示了滑冰的动作要领。短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中
（1）武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前用时。该过程可视为匀加速直线运动，求此过程加速度大小；
（2）武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为30m的匀速圆周运动，速度大小为20m/s已知武大靖的质量为60kg，求此次过弯时所需的向心力大小；
（3）武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯，如图所示。求武大靖在（2）问中过弯时身体与水平面的夹角的大小。（不计空气阻力，重力加速度大小取）
14．（13分）（23-24高一下·云南昆明·期中）如图所示的机械装置由摆锤和底座两部分组成，摆锤通过轻质直杆与底座上的转轴O接，摆锤重心到转轴O的距离为L，机械装置放置在上表面水平的压力传感器上，底座内部的电机可以驱动摆锤在竖直平面内做圆周运动。电机转动稳定后，摆锤以角速度逆时针做匀速圆周运动，底座始终保持静止，压力传感器显示底座对传感器的压力随时间周期性变化，最小值为，最大值为，重力加速度用g表示。请解答下面的问题：
（1）求该机械装置的总质量（包括摆锤）；
（2）当电机转动稳定后，当摆锤重心与O点等高且在O右侧时，求底座此时所受的摩擦力？
15.（16分）（23-24高一下·湖南郴州·阶段练习）小新的家乡有很多风车磨坊，他发现风太大时，由风车带动的磨盘转速过快，容易造成磨盘的损坏，为解决这个问题，他设计了如图所示的装置用于控制磨盘转速。左边的轴由风车带动旋转，轴上端一工件固定在轴上随轴转动。轴上套着一个可以沿轴上下滑动的质量为M的塔轮，塔轮与轴之间的摩擦力不计。塔轮和上方工件以及两个质量的小球由四根长为L的轻杆通过铰链连接，上方工件上的两个铰链与塔轮上的两个铰链之间的距离都为。塔轮与上方工件之间有一个原长为，劲度系数为的轻质弹簧。随着风车转速的增加，塔轮会向上移动，换挡器将皮带换到下方半径更小的轮上，从而减小磨盘的转速。皮带对塔轮的作用力的竖直分量忽略不计，重力加速度为g。塔轮的每一层厚度均为0.04L，且塔轮层数足够多（，）。
（1）在装好上方工件及两个小球后，小新打算先检验一下这些部分能否正常工作，转动装置，当轻杆与竖直方向成37°夹角时，求转动的角速度大小；
（2）全部安装完成后，风车转动时弹簧恰好处于原长，求此时风车转动的角速度为多大；
（3）弹簧处于原长时，塔轮的某一层正好与右边的轮平齐；当左边轴的角速度增大为时，正好向下换挡10次且塔轮的对应层与右边的轮平齐，则为多大？
答案和解析
1.【答案】C
【详解】闸杆转动的角速度为，道闸直杆转过的角度为，则有闸杆的转动时间为
自动识别区到的距离至少为
故选C。
2．【答案】C
【详解】相邻两大、小齿轮的线速度相等，根据
可得相邻两大、小齿轮的周期比为
可得第一个大齿轮转动周期为，第二个小齿轮转动周期为，第二个大齿轮转动周期为，依此类推，第100个大齿轮转动周期为。
故选C。
3．【答案】A
【详解】空气对整体水平分力提供向心力
竖直分力平衡重力
则空气对杰克和他的坐骑的总作用力的大小等于
故选A。
【答案】C
【详解】A．图甲中的汽车受到的力有重力、路面的支持力、摩擦力作用，向心力只是效果力，不是实际受到的力，故A错误；
B．若图甲中的汽车速度超过一定限度，则汽车将做离心运动，汽车会向弯道外侧侧滑，故B错误；
CD．图乙中飞机在水平面内做匀速圆周运动，飞机的速度大小不变，但飞机受到的合力不为0，重力和空气对它的作用力的合力提供所需的向心力，故C正确，D错误。
故选C。
5．【答案】B
【详解】AB．当时，对小球受力分析，得
得
根据牛顿第三定律，小球对圆环的作用力与圆环对小球的作用力大小相等方向相反，对圆环轨道受力分析，得
则
A错误，B正确；
C．小球做变速圆周运动，在小球运动的过程中，除最高点和最低点合外力提供向心力，其它位置都是合外力的分力提供向心力， C错误；
D．小球在最高点时加速度向下，则处于失重状态，D错误。
故选B。
6.【答案】D
【详解】A．如图甲所示，汽车安全通过拱桥最高点时，根据牛顿第二定律有
可得桥面对车的支持力小于车受到的重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车受到的重力，故A错误确；
B．如图乙所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、拉力的作用，重力、拉力的合力提供向心力，故B错误；
C．如图丙所示，某同学用一次性杯子做的“水流星”，杯子恰好过最高点，重力提供向心力
得
>0
故C错误；
D．火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道，向心力由火车所受重力和支持力的合力提供，此时车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
【答案】C
【详解】A．游客受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，其中支持力和摩擦力的合力的方向不是水平方向，故A错误；
BC．对游客受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律可得
可得
由于游客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，魔盘角速度缓慢增大，游客所需向心力增大，因此摩擦力f增大，N减小，故B错误，C正确；
D．由上分析可知在魔盘运动的规律与人的质量无关，故D错误。
故选C。
【答案】BD
【详解】A．由题图乙可知，当时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
即，与小球的质量无关，故A错误；
B．当时，对小球受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
即b与小球的质量有关，故B正确；
C．根据
，
可得
与小球的质量有关，与圆周轨迹半径也有关，故C错误；
D．根据
，
可得
，
故D正确。
故选BD。
9．【答案】BC
【详解】AB．当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，由牛顿第二定律得
将，、、代入以上两式可得
轻绳拉力大小
故A错误，B正确；
C．轻绳突然断裂，B物体做平抛运动，有
所以B物体落到水平面的位置到竖直轴的距离为
故C正确；
D．B物体落地时的速度大小为
故D错误。
故选BC。
10．【答案】AD
【详解】A．对a、b两处演员和摩托车进行受力分析如图所示
两个支持力与竖直方向的夹角相等，均为，则有
，
可得
根据牛顿第三定律，可知a处对筒壁的压力一定等于b处对筒壁的压力，故A正确；
BCD．根据牛顿第二定律可得
解得
，，
由于a处轨道半径大于b处轨道半径，则a处的线速度一定大于b处线速度，a处的角速度一定小于b处的角速度，a处的运动周期一定大于b处的运动周期，故BC错误，D正确。
故选AD。
11．【答案】(1)B
(2)B
(3) 变多 不变
【详解】（1）探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力和质量的关系实验采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B。
（2）某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，根据可知，变速塔轮相对应的角速度之比为；根据，由于变速塔轮边缘处的线速度大小相等，则与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为。
故选B。
（3）[1]其他条件不变，若增大手柄的转速，则角速度增大，根据可知，左、右两标尺的格数变多；
[2]增大手柄的转速，由于与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比不变，角速度之比不变，则向心力之比不变，所以两标尺格数的比值不变。
12．【答案】(1)A
(2) 见解析 0.20 3.5
【详解】（1）AB．手机经过最低点时，速度达到峰值，根据图乙可知，在0到时间段内，手机20次通过最低点，故A正确，B错误；
C．根据图乙可知，角速度的峰值随时间减小，表明手机在最低点的速度逐渐减小，即手机经过最低点的动能减小，可知，手机在整个摆动过程中，机械能减小，故C错误。
故选A。
（2）[1]将图中的数据点用平滑直线连接起来，如图所示
[2][3]手机在最低点，对手机进行分析，根据牛顿第二定律有
则有
几何图形有
，
解得
m=0.20kg，
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设武大靖运动过程的加速度大小为a，根据
解得
（2）根据向心力计算公式
代入数据解得过弯时所需的向心力大小为
（3）设场地对武大靖的作用力大小为F，受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
得
14．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）当摆锤通过最高点时，压力传感器示数最小，此时对底座和摆锤整体，可得：
当摆锤通过最低点时，压力传感器示数最大，此时对底座和摆锤整体，可得：
联立可得
（2）当摆锤与O等高在最右侧时，对摆锤受力分析可知
对底座
可得
15．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）摆角为时，轨迹半径为
对一侧小球，有竖直方向受力平衡
沿半径方向，由牛顿第二定律
解得
，
（2）弹簧处于原长时，杆与竖直方向的夹角记为，则
故
两边小球做圆周运动的半径为
由对称性，上方两根杆的拉力等大，记为；下方两根杆的拉力也等大，记为；
则对塔轮，竖直方向受力平衡
对两侧小球和塔轮，竖直方向受力平衡
对一侧小球，沿半径方向由牛顿第二定律
解得
，，
（3）向下换挡10次塔轮上移0.4L，弹簧形变量为0.4L，弹簧弹力大小为
方向向下。
此时，杆与竖直方向的夹角记为，则
，故
小球做圆周运动的半径为
设此时上方两杆的拉力大小为，下方两杆的拉力大小为。则对塔轮，竖直方向受力平衡
对两侧小球和塔轮，竖直方向受力平衡
对一侧小球，沿半径方向由牛顿第二定律
解得
，，
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