第6章《圆周运动》单元测试卷（基础卷）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019必修第二册）

第六章《圆周运动》单元测试卷（基础卷）（原卷版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第二册第6章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物，整个装置处于静止状态；图乙中自动扶梯修建在斜坡上，扶梯上表面水平，人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转；图丙中圆桶桶壁竖直，物体随圆桶-起绕竖直轴匀速转动；图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景，已知重力加速度为g，以下分析中正确的是（　　） A．图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左 B．图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力，方向朝右上方 C．图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时，物体所受的摩擦力增大 D．图丁中小球过最高点的最小速度为 2．如图甲所示是隆阳城区九龙环岛的俯视图，九龙雕塑根据“九隆传说”命名为“九龙”，环形花坛由绿色植被拼剪为“保山欢迎您”五个大字，充分彰显保山古城历久弥香的文化底蕴和开放融通的人文情怀。A、B两车（同种型号可认为质量相等）正在绕环岛做线速度大小相等的匀速圆周运动，如图乙所示。已知A、B两车做匀速圆周运动的半径之比满足rA∶rB=2∶3，下列说法正确的是（    ） A．A车的角速度与B车的角速度之比 B．A车的角速度与B车的角速度之比 C．A、B两车所受的合力大小之比 D．A、B两车所需的向心力大小之比 3．物理来源于生活，也可以解释生活。对于如图所示生活中经常出现的情况，分析正确的是（　　） A．图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，轨道半径为L，重力与拉力合力提供向心力 B．图乙中物体随水平圆盘一起做圆周运动时，一定受到指向圆盘圆心的摩擦力 C．图丙中汽车过拱桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小 D．图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为受到的离心力大于向心力 4．如图所示是自行车传动装置示意图，A是大齿轮边缘上一点，B是小齿轮边缘上的一点，若大齿轮的半径是小齿轮半径的倍，那么，A、两点的向心加速度之比是（　　） A． B． C． D． 5．一人造地球卫星绕地球运行可近似看成匀速圆周运动。在该卫星绕地球运行的过程中，下列物理量保持不变的是（    ） A．速度 B．加速度 C．角速度 D．合外力 6．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 7．“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，杂技演员驾驶摩托车（视为质点）在倾角很大的“桶壁”内侧做圆周运动而不掉下来。如图所示，一杂技演员驾驶摩托车做匀速圆周运动，在，内转过的圆心角，通过的弧长，请根据时，会判断下列说法正确的是（　　） A．摩托车的角速度大小为8rad/s B．摩托车的角速度大小为2rad/s C．摩托车的线速度大小为10m/s D．摩托车的线速度大小为30m/s 8．一个质点沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，角速度为，则它的线速度为（　　） A． B． C． D． 9．（多选）如图所示，A、B两个材料相同的物体放在水平旋转的圆盘上，A的质量为m，B的质量为2m，B离轴距离为R，A离轴距离为2R，两物体始终相对盘静止，则（　　） A．A与B的线速度大小之比为 B．A与B的角速度之比为 C．A与B的向心加速度大小之比为 D．在转盘转速增加时，A与B一起滑动 10．（多选）油纸伞是中国传统工艺品之一，使用历史已有1000多年。如图所示，a、b是油纸伞伞面上同一根伞骨上附着的两颗相同雨滴，伞骨可视为直线，当以伞柄为轴在水平面内旋转雨伞时，下列说法正确的是（　　） A．雨滴a、b角速度相同 B．雨滴a、b线速度相同 C．雨滴a更容易从伞面移动 D．雨滴b更容易从伞面移动 11．（多选）2024年4月261日，神舟十八号载人飞船成功与天宫空间站实现径向对接。对接前二者保持一定间距且同步绕地球转动，其简化模型如图所示。下列说法正确的是（ ） A．对接前飞船的线速度比空间站的小 B．对接前飞船的线速度比空间站的大 C．对接前飞船的向心加速度比空间站的小 D．对接前飞船的向心加速度比空间站的大 12．（多选）图甲是一款感应垃圾桶，手或垃圾靠近其感应区，桶盖会自动绕О点水平打开，如图乙所示为其俯视示意图。桶盖打开过程中其上A、B两点的角速度分别为、，线速度分别为、，则下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共20分） 13．为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间t，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。 (1)滑块随杆转动做匀速圆周运动时，通过光电门的速度 （用t、l、d表示），角速度 （用t、l、d表示）。 (2)为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与 （填“t”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与 成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。 14．如图是向心力演示仪的示意图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。现将小球A和B分别放在两边的槽内，如图所示。要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和运动半径相同，使两球的角速度 （选填“相同”或“不同”）。皮带套的两个塔轮的半径分别为、。某次实验让，则A、B两球的角速度之比为 。 五．计算题（本题共3小题，共32分） 15．水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。如图为某景观水车模型，从槽口水平流出的水，垂直落在与水平面成角的水轮叶面上，轮叶在水流不断冲击下转动，稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等。已知槽口到冲击点A所在的水平面距离，水车轮轴到轮叶边缘的距离为R。忽略空气阻力，重力加速度为g。求： （1）水从槽口落到水轮叶面的时间t； （2）槽口处水流的初速度大小； （3）轮叶边缘上质量为m的钉子，随水车匀速转动时的向心力大小F。 16．在用高级沥青铺设的高速公路上．对汽车的设计限速是30m/s。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地而的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。 （1）如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径为多大？ （2）如果弯道的路面设计为倾斜（外高内低），弯道半径为360m，要使汽车以30m/s的速度通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度正切为多大？ 17．火车以60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°。已知，，在此10s时间内，求： （1）火车转弯的角速度； （2）火车转弯的半径r。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章《圆周运动》单元测试卷（基础卷）（解析版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第二册第6章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物，整个装置处于静止状态；图乙中自动扶梯修建在斜坡上，扶梯上表面水平，人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转；图丙中圆桶桶壁竖直，物体随圆桶-起绕竖直轴匀速转动；图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景，已知重力加速度为g，以下分析中正确的是（　　） A．图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左 B．图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力，方向朝右上方 C．图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时，物体所受的摩擦力增大 D．图丁中小球过最高点的最小速度为 【答案】B 【详解】A．对滑轮进行受力分析，如图，绳子的拉力和大小相等，根据平行四边形定则可得，绳子对滑轮的作用力与水平方向角，斜向左下，故A错误； B．当处于加速运动时，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力，加速度方向指向右上方，所以合力方向指向右上方，因重力和支持力均在竖直方向且合力竖直向上，故支持力大于重力，水平方向静摩擦力向右，故扶梯对人的作用力方向，即支持力和静摩擦力的合力方向会指向右上方，且大于人的重力，故B正确； C．物体在竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力，二力平衡，因为物体的重力不变，所以物体所受的摩擦力也不变，故C错误； D．在最高点，圆管可以对小球提供竖直向上的支持力，所以小球过最高点的最小速度为零，故D错误。 故选B。 2．如图甲所示是隆阳城区九龙环岛的俯视图，九龙雕塑根据“九隆传说”命名为“九龙”，环形花坛由绿色植被拼剪为“保山欢迎您”五个大字，充分彰显保山古城历久弥香的文化底蕴和开放融通的人文情怀。A、B两车（同种型号可认为质量相等）正在绕环岛做线速度大小相等的匀速圆周运动，如图乙所示。已知A、B两车做匀速圆周运动的半径之比满足rA∶rB=2∶3，下列说法正确的是（    ） A．A车的角速度与B车的角速度之比 B．A车的角速度与B车的角速度之比 C．A、B两车所受的合力大小之比 D．A、B两车所需的向心力大小之比 【答案】A 【详解】AB．根据角速度与线速度的关系，可知A车的角速度与B车的角速度之比 A正确，B错误。 CD．A、B两车正在绕环岛做线速度大小相等的匀速圆周运动，做匀速圆周运动的物体合力提供所需的向心力，根据 可得 CD错误。 故选A。 3．物理来源于生活，也可以解释生活。对于如图所示生活中经常出现的情况，分析正确的是（　　） A．图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，轨道半径为L，重力与拉力合力提供向心力 B．图乙中物体随水平圆盘一起做圆周运动时，一定受到指向圆盘圆心的摩擦力 C．图丙中汽车过拱桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小 D．图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为受到的离心力大于向心力 【答案】C 【详解】A．图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，如图所示 其中红色部分表示轨迹圆，紫色点为圆心，绿色线段为半径，由几何关系可知 小球只在重力和拉力作用下做匀速圆周运动，故重力和拉力合力提供向心力，故A错误； B．图乙中物体随水平圆盘一起做匀速圆周运动时，一定受到指向圆盘圆心的摩擦力。而当物体随水平圆盘做变速圆周时，物体的线速度大小是变化的，即在切线方向存在摩擦力的分力，即此时物体所受摩擦力不指向圆心，故B错误； C．图丙中汽车过拱桥最高点时，满足 因此当汽车过拱桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小，故C正确； D．图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为汽车做离心运动，即需要的向心力大于提供的向心力，故D错误。 故选C。 4．如图所示是自行车传动装置示意图，A是大齿轮边缘上一点，B是小齿轮边缘上的一点，若大齿轮的半径是小齿轮半径的倍，那么，A、两点的向心加速度之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】齿轮带动过程中，齿轮边缘的线速度大小相等，即A、两点的线速度大小相等，根据 解得 故选A。 5．一人造地球卫星绕地球运行可近似看成匀速圆周运动。在该卫星绕地球运行的过程中，下列物理量保持不变的是（    ） A．速度 B．加速度 C．角速度 D．合外力 【答案】C 【详解】A．线速度的方向沿着切线，线速度的方向时刻变化，A错误； BD．加速度和合外力的方向始终指向圆心，方向时刻变化，BD错误； C．角速度保持不变，C正确。 故选C。 6．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 【答案】B 【详解】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。 7．“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，杂技演员驾驶摩托车（视为质点）在倾角很大的“桶壁”内侧做圆周运动而不掉下来。如图所示，一杂技演员驾驶摩托车做匀速圆周运动，在，内转过的圆心角，通过的弧长，请根据时，会判断下列说法正确的是（　　） A．摩托车的角速度大小为8rad/s B．摩托车的角速度大小为2rad/s C．摩托车的线速度大小为10m/s D．摩托车的线速度大小为30m/s 【答案】B 【详解】AB．由题知，摩托车的角速度 故A错误，B正确； CD．摩托车的线速度 故CD错误。 故选B。 8．一个质点沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，角速度为，则它的线速度为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据线速度、角速度的关系可知 故选B。 9．（多选）如图所示，A、B两个材料相同的物体放在水平旋转的圆盘上，A的质量为m，B的质量为2m，B离轴距离为R，A离轴距离为2R，两物体始终相对盘静止，则（　　） A．A与B的线速度大小之比为 B．A与B的角速度之比为 C．A与B的向心加速度大小之比为 D．在转盘转速增加时，A与B一起滑动 【答案】ABC 【详解】AB．由题知A、B两个物体同轴转动，则，故 由线速度公式知 代入得 AB正确； C．由向心加速度公式知 代入得 C正确； D．由向心力公式知 代入得 故两个物体做圆周运动所需的向心力大小相等，在转动过程中摩擦力提供物体做圆周运动向心力，则由 可知，故A先发生滑动，D错误； 故选ABC。 10．（多选）油纸伞是中国传统工艺品之一，使用历史已有1000多年。如图所示，a、b是油纸伞伞面上同一根伞骨上附着的两颗相同雨滴，伞骨可视为直线，当以伞柄为轴在水平面内旋转雨伞时，下列说法正确的是（　　） A．雨滴a、b角速度相同 B．雨滴a、b线速度相同 C．雨滴a更容易从伞面移动 D．雨滴b更容易从伞面移动 【答案】AD 【详解】A．同轴转动过程中的质点的角速度相等，即雨滴a、b角速度相同，故A正确； B．根据角速度与线速度的关系有 由于两雨滴角速度相同，雨滴a做圆周运动的半径小于雨滴b做圆周运动的半径，则雨滴a圆周运动的线速度小于雨滴b圆周运动的线速度，故B错误； CD．两颗雨滴完全相同，根据 由于雨滴b做圆周运动的半径大于雨滴a做圆周运动的半径，则雨滴b所需向心力大于雨滴a所需向心力，而两颗雨滴完全相同，即外界能够提供的沿圆周根据半径方向的合力的最大值相同，可知，雨滴b更容易从伞面移动，故C错误，D正确。 故选AD。 11．（多选）2024年4月261日，神舟十八号载人飞船成功与天宫空间站实现径向对接。对接前二者保持一定间距且同步绕地球转动，其简化模型如图所示。下列说法正确的是（　　） A．对接前飞船的线速度比空间站的小 B．对接前飞船的线速度比空间站的大 C．对接前飞船的向心加速度比空间站的小 D．对接前飞船的向心加速度比空间站的大 【答案】AC 【详解】由图知，神舟十八号载人飞船（下面简称飞船）的轨道半径较小，根据题意可知，飞船和空间站角速度相等 AB．根据可知对接前飞船的线速度比空间站的小，故A正确，B错误； CD．根据可知对接前飞船的向心加速度比空间站的小，故C正确，D错误。 故选AC。 12．（多选）图甲是一款感应垃圾桶，手或垃圾靠近其感应区，桶盖会自动绕О点水平打开，如图乙所示为其俯视示意图。桶盖打开过程中其上A、B两点的角速度分别为、，线速度分别为、，则下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】AB．桶盖上的A、B两点同时绕着O点转动，则角速度相等，即 故A正确，B错误； CD．根据 又有 则 故C错误，D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共20分） 13．为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间t，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。 (1)滑块随杆转动做匀速圆周运动时，通过光电门的速度 （用t、l、d表示），角速度 （用t、l、d表示）。 (2)为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与 （填“t”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与 成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。 【答案】(1) (2) 角速度平方 【详解】（1）[1]由题知遮光片宽度为d，通过的时间t，则通过光电门的速度为 [2]根据公式知 代入得 （2）[1]根据向心力公式知 代入得 故应作出F与的关系图像。 [2]若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与角速度平方成正比。 14．如图是向心力演示仪的示意图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。现将小球A和B分别放在两边的槽内，如图所示。要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和运动半径相同，使两球的角速度 （选填“相同”或“不同”）。皮带套的两个塔轮的半径分别为、。某次实验让，则A、B两球的角速度之比为 。 【答案】 不同 1:2 【详解】(1).[1]由控制变量法可知，要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和运动半径相同，使两球的角速度不同； (2).[2]因两球的线速度相同，由 可知当时，则 。 五．计算题（本题共3小题，共32分） 15．水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。如图为某景观水车模型，从槽口水平流出的水，垂直落在与水平面成角的水轮叶面上，轮叶在水流不断冲击下转动，稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等。已知槽口到冲击点A所在的水平面距离，水车轮轴到轮叶边缘的距离为R。忽略空气阻力，重力加速度为g。求： （1）水从槽口落到水轮叶面的时间t； （2）槽口处水流的初速度大小； （3）轮叶边缘上质量为m的钉子，随水车匀速转动时的向心力大小F。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由平抛运动规律知，竖直方向 解得 （2）竖直方向的分速度 由平抛运动得 解得水流的初速度大小 （3）由平抛运动得 向心力大小为 解得 16．在用高级沥青铺设的高速公路上．对汽车的设计限速是30m/s。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地而的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。 （1）如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径为多大？ （2）如果弯道的路面设计为倾斜（外高内低），弯道半径为360m，要使汽车以30m/s的速度通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度正切为多大？ 【答案】（1）150 m；（2） 【详解】（1）汽车在水平路面上拐弯，可认为汽车做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力可得 可得 可知其弯道的最小半径为150 m。 （2）设弯道路面的倾斜角度为，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力，则有 可得 17．火车以60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°。已知，，在此10s时间内，求： （1）火车转弯的角速度； （2）火车转弯的半径r。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）因为指南针在10s内匀速转过了约10°，根据角速度的定义式 （2）由于火车的运动可看做匀速圆周运动，根据 解得 1 学科网（北京）股份有限公司 $$