（高一）专题12 圆周运动 专项训练-2024-2025学年高中物理期末重难点复习攻略

专题12 圆周运动——专项训练 1．关于对做圆周运动的物体的向心加速度的理解，下列说法正确的是（　　） A．向心加速度用来描述物体速度方向变化的快慢 B．向心加速度的方向可能与速度方向成任意角度 C．向心加速度可能改变速度的大小 D．做圆周运动物体的角速度恒定时，向心加速度恒定 2．下列哪些措施是为了防止物体产生离心运动（　　） A．洗衣机脱水时，脱水筒高速旋转 B．高速公路上的汽车要限制速度 C．利用离心机可以把密度不同的混合物分离开来 D．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨低于外轨 3．如图所示是一种古老的舂米机。舂米时，稻谷放在石臼A中，横梁可以绕O转动，在横梁前端B处固定一舂米锤，脚踏在横梁另一端C点往下压时，舂米锤便向上抬起，然后提起脚，舂米锤就向下运动，击打A中的稻谷，使稻谷的壳脱落。已知OB>OC，则在横梁绕O转动过程中（　　） A．B、C的向心加速度满足 B．B、C的角速度关系满足 C．B、C的角速度关系满足 D．B、C的线速度关系满足 4．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上，有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动，则下列说法正确的是（    ） A．衣服随圆桶做圆周运动时受到重力和向心力的作用 B．圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力也增大 C．圆桶转速越大，衣服上的脱水效果越好 D．圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大 5．下课后，小丽在运动场上荡秋千，如右图所示。已知每根系秋千的绳子长为4m，小丽的质量为40kg，当秋干板摆到最低点时，速度为3m/s。问此时每根绳子的拉力是多少？（g =10m/s2，小丽看成质点处理，秋千绳、底座等不计质量）（　　） A．490N B．245N C．400N D．310N 6．如图所示是一个玩具陀螺，、和是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是（　　） A．、、三点的线速度大小相等 B．点的线速度比、点的线速度大 C．、、三点的角速度相等 D．、的角速度比的角速度大 7．教科书在描述圆周运动时设置了许多插图，下列关于插图表述正确的是（　　） A．图甲旋转木马工作时，越靠内侧的木马线速度越大 B．图乙在铁路弯道处，轨道外轨略高于内轨 C．图丙“空中飞椅”游戏过程中，钢绳对座椅的拉力提供向心力 D．图丁洗衣机的脱水桶在工作时，衣服中的水珠在离心力的作用下从桶孔飞出 8．小球做匀速圆周运动，轨迹半径为R，向心加速度为a，下列说法正确的是（　　） A．小球的角速度ω＝ B．t时间内小球通过的路程s＝t C．小球运动的周期T＝2π D．t时间内小球转过的角度φ＝ 9．如图，质量均为m的两个小球A、B，由两根长均为L的轻绳系住悬挂在天花板上。现A、B随车一起向右做匀加速直线运动，绳与竖直方向的夹角为，某时刻车突然刹停，刹车前一瞬间小车的速度为v，则下列说法正确的是（　　） A．刹车前悬挂B球的轻绳对车厢的拉力大小为 B．刹车前A球对车厢壁的压力为 C．刹车瞬间A、B两球的加速度大小分别为， D．刹车瞬间A、B两球的加速度大小分别为， 10．用如图实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系。实验可供选择的小球大小相同，材质分别是胶木、铝和铁，三种材料的密度如表中所示。 材料 胶木 铝 铁 密度（） 1.3~1.4 2.7 7.9 (1)本实验所采用的实验探究方法是______（单选）； A．类比法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．实验与推理法 (2)皮带与不同半径的塔轮相连是主要为了使两小球的______不同（单选）； A．转动半径r B．质量m C．角速度 D．线速度v (3)某次实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，左侧小球6置于长槽处，小球在长槽和短槽处运动时半径之比为2∶1。匀速转动时，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格，则左右两处小球所受向心力大小之比约为______（单选）。 A．2：3 B．3：2 C．4：9 (4)左侧小球材质应选择的是 （填“胶木”、“铝”或“铁”）。 11．如图为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的_____。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与_____的关系； A．钢球质量m B．运动半径r C．角速度ω (3)若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为_____。 A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1 12．一轿车以30m/s的速率沿半径为60m的圆弧形公路行驶，当轿车从A运动到B时，轿车和圆心的连线转过的角度为90°，求： （1）此过程中轿车的位移大小。 （2）此过程中轿车通过的路程。 （3）轿车运动的向心加速度大小。    13．甲、乙两物体都在做匀速圆周运动，关于以下四种情况各举一个实际的例子。在这四种情况下，哪个物体的向心加速度比较大？ （1）它们的线速度大小相等，乙的半径小； （2）它们的周期相等，甲的半径大； （3）它们的角速度相等，乙的线速度小； （4）它们的线速度大小相等，在相同时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙的大。 14．质量为的A物块沿半径为的轨道做匀速圆周运动，转速为，计算结果保留，求： （1）物块做匀速圆周运动的线速度大小； （2）物块做匀速圆周运动的向心加速度大小； （3）物块在3s内的位移大小及转过的圆心角大小。 15．如图（a）所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，小球C用细绳拴在铁钉B上（细绳能承受足够大的拉力），A、B、C在同一直线上。时，给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图（b）所示，则： （1）两钉子间的距离为绳长的几分之几？ （2）时细绳的拉力大小？ （3）时细绳的拉力大小？ 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】AC．向心加速度用来描述物体速度方向变化的快慢，向心加速度只能改变速度的方向，并不改变速度的大小，故A正确，C错误； B．向心加速度的方向沿半径指向圆心，线速度方向则沿圆周的切线方向，所以向心加速度的方向始终与线速度方向垂直；故B错误； D．根据做圆周运动物体的角速度恒定时，向心加速度的方向时刻发生变化，所以向心加速度不是恒定的，故D错误。 故选A。 2．BD 【详解】A．洗衣机脱水时，脱水筒高速旋转，利用离心作用将衣服甩干，故A错误； B．根据，可知速度越快，所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故B正确； 故B正确； C．利用离心机可以把密度不同的混合物分离开来，是利用离心运动，故C错误； D．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，可以让支持力提供更多的向心力，防止火车产生离心运动，故D正确。 故选BD。 3．A 【详解】BC．B、C同轴转动，角速度关系满足 故BC错误； A．根据 由于OB>OC，则B、C的向心加速度满足 故A正确； D．根据 由于OB>OC，则B、C的线速度关系满足 故D错误。 故选A。 4．BC 【详解】A．衣服随圆桶做圆周运动时受到重力、筒壁的弹力和筒壁的摩擦力作用，筒壁的弹力是向心力，A错误； B．根据牛顿第二定律得 圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力也增大，B正确； C．根据牛顿第二定律得 解得 圆桶转速越大，能做离心运动的水滴离转轴越近，衣服上的脱水效果越好，C正确； D．圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力不变，始终等于衣服的重力，D错误。 故选BC。 5．B 【详解】以秋千板在最低点时进行受力分析，设每根绳子的拉力为T，则 代入数据解得T=245N，故B正确。 故选B。 6．C 【详解】、、三点同轴转动，所以、、三点的角速度相等；根据 ， 可得、、三点的线速度大小关系为 故选C。 7．B 【详解】A．图甲旋转木马工作时，根据，可知越靠内侧的木马线速度越小，故A错误； B．图乙在铁路弯道处，轨道外轨略高于内轨，利用重力和支持力的合力提供向心力，故B正确； C．图丙“空中飞椅”游戏过程中，钢绳对座椅的拉力和座椅的重力的合力提供向心力，故C错误； D．图丁洗衣机的脱水桶在工作时，衣服中的水珠受到的附着力不足以提供所需的向心力时从桶孔飞出，故D错误。 故选B。 8．ABC 【详解】A．小球做匀速圆周运动的向心加速度 a＝ω2R 所以角速度 ω＝ A正确； B．小球做匀速圆周运动的向心加速度 所以线速度 t时间内小球通过的路程 s＝vt＝t B正确； C．小球做匀速圆周运动的周期 所以 C正确； D．t时间内小球转过的角度 φ＝ωt＝t D错误。 故选ABC。 9．BC 【详解】A．刹车前对B球分析，由牛顿第二定律可知 ， 解得 ， 故A错误； B．刹车前对A球分析，可得 根据牛顿第三定律，A球对车厢壁的压力为 故B正确； CD．刹车瞬时，小球A将向右开始摆动做圆周运动，此时的加速度等于向心加速度，则 当突然刹停时，由于惯性小球B将向右做平抛运动，则 故C正确；D错误。 故选BC。 10．(1)C (2)C (3)A (4)铝 【详解】（1）向心力和三个因素有关，所以需要控制其中两个恒定，改变第三个量，从而来研究向心力和它们的关系，故采用了控制变量法，故选C； （2）皮带连接塔轮，则线速度大小相等，由可知，不同半径对应不同的角速度，故选C； （3）标尺露出的格数反映向心力的大小，因左右的格数之比为2:3，则左右两处小球所受向心力大小之比约为2:3，故选A； （4）两侧塔轮半径调至相等，则左右两侧的角速度相等，半径之比为2∶1，而向心力之比为2:3，由可知，两侧的小球质量之比为1:3，则能够满足要求的只能是铝球和铁球，即左侧小球为铝球，右侧小球为铁球。 11．(1)C (2)C (3)B 【详解】（1）探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系实验中，采用 “控制变量法”，即两个钢球在两个变量完全相同的情况下，第三个变量与向心力F之间的关系。 故选C。 （2）若两个钢球质量m和运动半径r相等，则是在研究向心力的大小F与角速度之间的关系。 故选C。 （3）根据 可知变速塔轮1和变速塔轮2的角速度之比 两个变速塔轮通过皮带连接，边缘的线速度相等，根据 可知半径之比 故选B。 12．（1）85m；（2）94.2m；（3）15m/s2 【详解】如题图所示 、、 （1）轿车的位移为从初位置A指向末位置B的有向线段，其长度 （2）路程等于弧长 （3）由公式得 13．见解析 【详解】（1）自行车的前后齿轮，后齿轮半径小于前齿轮半径，通过链条相连，与链条接触的点线速度大小相同，根据 可知，当它们的线速度相等，乙的半径小，则乙物体的向心加速度大； （2）自行车后齿轮和后轮，同轴转动，周期相同，后轮半径大，根据 可知，当它们的周期相等，甲的半径大，则甲物体的向心加速度大； （3）自行车后齿轮和后轮，同轴转动，周期相同，后齿轮边缘线速度小于后轮边沿速度，当它们的角速度相等，乙的线速度小，由 v=ωr 则乙物体的半径小；根据 a=ω2r 可知，当它们的角速度相等，所以乙物体的向心加速度小，即甲物体的向心加速度大； （4）自行车的前后齿轮，后齿轮半径小于前齿轮半径，通过链条相连，在相同时间内，小齿轮在相同时间内与圆心的连线扫过的角度比大齿轮的大，甲与圆心连线扫过的角度比乙大，由 可知，说明甲物体的角速度大，而它们的线速度相等，根据 a=ωv 可知，甲物体的向心加速度大。 14．（1）；（2）；（3）； 【详解】（1）因为 物块做匀速圆周运动的线速度大小 （2）物块做匀速圆周运动的向心加速度大小 （3）物块在3s内转过的圆心角大小 位移大小 15．（1）；（2）6N；（3）7.5N 【详解】（1）设细绳长为L，由图b可知，在0~6s时间内细绳拉力大小不变，可知 6~10s时间内细绳拉力大小不变，则有 因为 可得 即两钉子间的距离为绳长的。 （2）由图b可知，小球在第一个半圈经历时间为6s，则有 小球在第二个半圈经历时间为 在时，小球在转第二个半圈，则有细绳的拉力大小为6N。 （3）小球转第三个半圈的时间 在时，小球转动的半径为 解得细绳的拉力大小为 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 $$