2023年北京卷物理试题T10-匀速圆周运动-选择题

[原题-10] 1．在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是（　　）    A．圆周运动轨道可处于任意平面内 B．小球的质量为 C．若误将圈记作n圈，则所得质量偏大 D．若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小 [变试题-基础1] 2．如图所示，长为l的轻绳，一端固定在水平转轴O上，另一端栓接质量为m的小球。现给静止于最低点的小球一初速度，使小球绕转轴O在竖直平面内运动，当绳与水平面之间的夹角为时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，则此时小球绕转轴O运动的角速度为（　　） A． B． C． D． [变试题-基础2] 3．如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴以恒定的角速度转动，圆筒的半径。筒壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为，重力加速度取，则的最小值是（　　）    A．1rad/s B． C． D． [变试题-基础3] 4．如图，A、B两小球沿倒置的光滑圆锥内侧在水平面内做匀速圆周运动。则（　　） A．A球质量大于B球 B．A球线速度大于B球 C．A球转动周期小于B球 D．A球向心加速度小于B球 [变试题-巩固1] 5．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后可近似认为绕地球做匀速圆周运动，航天器舱中的人和物将随航天器一起做圆周运动，若某宇航员手托着一个小球静止站立于航天器内，下列说法正确的是（　　） A．小球在太空中将失去惯性 B．宇航员对小球的支持力大小等于小球的重力 C．太空舱中，宇航员利用台秤无法测出小球的质量 D．航天器运行时与地球之间将不存在相互作用力 [变试题-巩固2] 6．2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中（　　） A．水处于完全失重状态 B．水的密度变小了 C．乒乓球的质量变大了 D．乒乓球的重力变大了 [变试题-巩固3] 7．在2022年3月23日天宫课堂中，叶光富老师利用手摇离心机将水油分离。手摇离心机可简化为在空间站中手摇小瓶的模型，如图乙所示，假设小瓶（包括小瓶中的油和水）的质量为m，P为小瓶的质心，OP长度为L，小瓶在t时间内匀速转动了n圈，以空间站为参考系，下列说法正确的是（　　） A．图乙中细线的拉力在竖直圆周运动的最低点时最大，最高点时最小 B．水、油能分离的原因是小瓶里的水和油做圆周运动产生了离心现象，密度较小的油集中于小瓶的底部 C．水和油成功分层后，水做圆周运动的向心力完全由瓶底对水的弹力提供 D．细线的拉力大小为 [变试题-提升1] 8．如图，一直角斜劈绕其竖直边做圆周运动，斜面上小物块始终与斜劈保持相对静止。若斜劈转动的角速度缓慢增大，下列说法正确的是（　　） A．斜劈对物块的作用力逐渐增大 B．斜劈对物块的支持力保持不变 C．斜劈对物块的支持力逐渐增大 D．斜劈对物块的摩擦力逐渐减小 [变试题-提升2] 9．一片树叶落在雨伞上面，通过旋转雨伞可以将树叶甩出去．雨伞平面可以看作圆锥面，树叶可看作质点，与伞柄的距离为R，如图所示．雨伞的角速度逐渐增大，达到时，树叶即将发生滑动．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．已知重力加速度为g，则下列说法中正确的是（    ） A．随着增大，树叶受到的离心力大于向心力，最终脱离伞面 B．树叶滑动之前，随着增大，树叶受到的支持力不变 C．树叶滑动之前，随着增大，树叶受到的摩擦力变大 D．树叶与伞面之间的动摩擦因数 [变试题-提升3] 10．为备战北京冬奥会，运动员在水平滑冰场上刻苦训练．一次训练中，某运动员沿AB到达B点后沿圆弧BC匀速运动半个圆周，再沿CD运动到D点后沿圆弧DE匀速运动半个圆周，两次做圆周运动中运动员受到的向心力大小相等，关于两段匀速圆周运动，则第二段比第一段（　　） A．向心加速度大 B．时间长 C．线速度大 D．角速度大 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【详解】A．空间站内的物体都处于完全失重状态，可知圆周运动的轨道可处于任意平面内，故A正确； B．根据 解得小球质量 故B错误； C．若误将n-1圈记作n圈，则得到的质量偏小，故C错误； D．若测R时未计入小球的半径，则R偏小，所测质量偏大，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】对小球受力分析，根据牛顿第二定律有 可得 故选D。 3．C 【详解】对物体受力分析可得    由牛顿第二定律有 解得 故ABD错误，C正确。 故选C。 4．B 【详解】对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，如图 根据牛顿第二定律，有 A．由表达式可知不能比较两球质量关系，选项A错误； B．根据 可知A的半径大，则A的线速度大，选项B正确； C．根据 可知A的半径大，则A的周期大，选项    C错误； D．根据 可知AB的向心加速度相等，选项D错误。 故选B。 5．C 【详解】A．惯性是物体固有属性，只与质量有关，由于小球在太空中质量不变，则惯性不变，A错误； B．太空中的物体都处于完全失重状态，故宇航员对小球的支持力为零，小球的重力不为零，B错误； C．完全失重状态下，台秤无法测出小球的质量，C正确； D．航天器运行时仍受地球对其的万有引力作用，D错误。 故选C。 6．A 【详解】A．在太空空间站的水和乒乓球都是受重力提供向心力，加速度为重力加速度，则处于完全失重状态，水是没有浮力的，因此在水中的乒乓球并不会因浮力而上升，而是继续停在水中，故A正确； BCD．完全失重时水的密度不变，乒乓球的质量不变，空间站的重力加速度较地面小，则空间站内的乒乓球的重力变小了，故BCD错误； 故选A。 7．D 【详解】A．瓶子受到的地球引力全部用来提供其随空间站绕地球做圆周运动的向心力，瓶子完全失重，所以瓶子在细线拉力的作用下做匀速圆周运动，细线拉力在任意位置大小都相等，故A错误； B．水油能分离的原因是混合物做圆周运动时，需要的向心力不一样，由于水和油的密度不同产生了离心现象，密度较大的水集中于小瓶的底部，B错误； C．水对油有指向圆心的作用力，水做圆周运动的向心力由瓶底对水的弹力和油对水的作用力的合力提供，C错误。 D．小瓶转动的周期为 细线的拉力大小为 故D正确； 故选D。 8．A 【详解】BCD．物块的向心加速度沿水平方向，加速度大小为 设斜劈倾角为，对物块沿方向有 垂直方向有 可得 斜劈转动的角速度缓慢增大，加速度增大，故摩擦力增大，支持力减小，故BCD错误； A．斜劈对物块的作用力竖直方向的分力 保持不变；水平方向分力为 当角速度增大，加速度增大，可得水平方向分力增大，合力增大，故A正确。 故选A。 9．C 【详解】A．树叶被甩出去是因为指向圆心的合力小于所需要的向心力，发生离心现象，A错误； BC．树叶滑动之前，受力分析如图1所示 图1 在竖直方向受力平衡，有 在水平方向，有 联立解得支持力 随角速度ω的增大而减小；摩擦力 随角速度ω的增大而增大，B错误，C正确； D．雨伞的角速度达到时，树叶刚好发生滑动，此时在竖直方向有 在水平方向有 再由，可得 D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．运动员做圆周运动时有 又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，两次圆周运动的向心加速度大小相等，故A项错误； B．运动员做圆周运动时有 又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，周期越大，故第一次的周期大，又因为两次圆周运动都是半个周期，所以有 由上述式子可知，周期越大，运动时间越长，所以第二段比第一段时间短，故B项错误； C．运动员做圆周运动时有 又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，线速度越大，故第一次的线速度大，故C项错误； D．运动员做圆周运动时有 又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，角速度越小，所以第二次角速度大，故D项正确。 故选D。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$