专题02 圆周运动（湖南专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一物理下学期期中真题分类汇编

专题02 圆周运动 圆周运动的概念 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南株洲南方中学·期中)做匀速圆周运动的A和B，半径之比为4:1，线速度之比为8:1，周期之比为（　　） A． B． C． D． 2．(23-24高一下·湖南多校·期中)普通自行车的前齿轮的齿数是，后齿轮的齿数是，理论上自行车的骑行速度和前链轮齿数成正比，和后链轮齿数成反比。实际上，前后链轮齿数比越大骑行越费力，故不能够简单归结为正比和反比的关系。前齿轮（大链轮）为主动齿轮，后齿轮（小链轮）为被动齿轮，两个齿轮通过链条连接。后齿轮与后车轮同轴，转速相同，后车轮为主动轮，半径为r，通过地面摩擦把动力传给前车轮同步转动，不考虑车轮打滑，下列说法正确的是（　　） A．前、后齿轮转动的角速度之比为 B．由题中所给条件，可求出后齿轮与后车轮转动的线速度之比 C．前、后齿轮转动的周期之比为 D．若前齿轮带动后齿轮转动，前齿轮每转过一圈，后轮外边缘上一点走过的路程约为 3．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)如图是位于祁阳欢乐世界的摩天轮示意图，一质量为50kg的游客（可视为质点）乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一周所用的时间是628s，游客到摩天轮中心的距离是50m。（取），下列正确的是（　　） A．乘客在运动过程中受到的合力为零 B．乘客在运动过程中的加速度不变 C．乘客运动的角速度为 D．乘客运动的线速度大小为 4．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)为备战2024年F1中国大奖赛，运动员正在刻苦训练。若某赛车在弯道上高速行驶时突然外侧后轮脱离赛车，则飞出时这个车轮的运动情况是（    ） A．脱离后就静止不动 B．与未脱落的车轮一样继续转弯 C．沿着与轨迹垂直的方向飞出 D．沿着脱离时轮子前进的方向飞出 二、多选题 3．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)大部分生活小区里面都有健身娱乐器材，其中跷跷板深受儿童喜爱。如图所示，跷跷板的支点位于板的中点，小男孩到支点的距离比小女孩到支点的距离大。当跷跷板转动时，下列说法正确的是（　　） A．男孩的线速度比女孩的线速度大 B．男孩的线速度比女孩的线速度小 C．男孩的角速度与女孩的角速度大小相等 D．男孩的角速度比女孩的角速度小 4．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下。若“魔盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为 μ，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，则下列说法正确的是（　　） A．人随“魔盘”转动过程中受重力、摩擦力和弹力作用 B．如果转速变大，人与竖直壁之间的摩擦力不会变大 C．如果转速变大，人与竖直壁之间的弹力不变 D．“魔盘”的角速度一定大于 传动问题 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)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O点水平打开，如图乙所示。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（    ） A． B． C． D． 二、多选题 2．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示，地球可以看作一个球体，位于上海的物体A和位于赤道上的物体B，都随地球的自转做匀速圆周运动，则下列关系不正确的是（　　） A．物体的周期 B．物体的角速度大小 C．物体的线速度大小 D．物体的加速度大小aA<aB 实验：探究向心力的大小 一、实验题 1．(23-24高一下·湖南邵阳新邵县第二中学·期中)用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。 (1)本实验采用的科学方法是______ A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法 (2)在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______相同。 A．和r B．和m C．m和r D．m和F (3)图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与______的关系。 A．质量m B．半径r C．角速度 2．(23-24高一下·湖南株洲南方中学·期中)向心力演示器如图所示。 (1)本实验采用的实验方法是 。 A．控制变量法 B．等效法 C．模拟法 (2)若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与 （选填“”、“”或“”）的关系。 (3)若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上（两圆盘半径之比为），质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以知道A、B两球的角速度大小关系为 （选填“大于”、“小于”、“等于”）。 3．(23-24高一下·湖南衡阳第八中学·期中)在“探究向心力大小的表达式”实验中，用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1，2：1和3：1。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______。 A．探究小车速度随时间变化的观律 B．探究平抛运动的特点 C．探究两个互成角度的力的合成规律 D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第 层塔轮（填“一”、“二”或“三”）； (3)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至第二层塔轮，则标尺的刻度之比为 。 4．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示是探究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出，本实验采用的物理方法是 ；若用两个质量相等的小球放在A、C位置，匀速转动时，左边标尺露出4格，右边标尺露出9格，则皮带连接的左右塔轮半径之比为 。 圆周运动的应用 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)俗话说，养兵千日，用兵一时。近年来我国军队进行了多种形式的军事演习。如图所示，在某次军事演习中，一辆战车以恒定的速度在起伏不平的路面上行进，则战车对路面的压力最小和最大的位置分别是（　　） A．A点，B点 B．B点，C点 C．C点，A点 D．C点，B点 2．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)为备战2024年F1中国大奖赛，运动员正在刻苦训练。若某赛车在弯道上高速行驶时突然外侧后轮脱离赛车，则飞出时这个车轮的运动情况是（    ） A．脱离后就静止不动 B．与未脱落的车轮一样继续转弯 C．沿着与轨迹垂直的方向飞出 D．沿着脱离时轮子前进的方向飞出 3．(23-24高一下·湖南邵阳新邵县第二中学·期中)如图所示，我国男子体操运动员张成龙用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。如图甲所示，张成龙运动到最高点时，用力传感器测得张成龙与单杠间弹力大小为F，用速度传感器记录他在最高点的速度大小为v，得到图像如图乙所示。g取，则下列说法中错误的是（　　） A．张成龙的质量为65kg B．张成龙的重心到单杠的距离为0.9m C．当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向上 D．当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向下 4．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)如图所示，长细线下端悬挂一质量的小球，细线上端固定在天花板上O点。将小球拉离竖直位置后给小球一初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，测得细线与竖直方向的夹角（，）。下列正确的是（    ） A．细线拉力大小为0.8N B．小球运动的半径为0.5m C．小球运动的线速度大小为 D．小球运动的线速度大小为 二、多选题 5．(23-24高一下·湖南多校·期中)有关圆周运动的基本模型（g为重力加速度），下列说法正确的是（　　） A．如图甲，汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证汽车不离开桥面，速度应满足 B．如图乙所示是一圆锥摆，增大，若保持圆锥摆的高不变，则圆锥摆的角速度不变 C．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的运动周期相等 D．如图丁，在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中b、d部分是食用油 6．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)如图所示，一根不可伸长的轻质细线，一端固定在O点，另一端系一小球（视为质点）。小球在水平面内做匀速圆周运动，当角速度大小为时，O点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为；当角速度大小变为时，O点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为。下列说法正确的是（    ） A． B． C． D． 7．(23-24高一下·湖南湘楚名校·期中)如图所示，两根长度不同的细线分别系有两个小球，质量分别为，细线的上端都系于点，两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动。已知两细线长度之比，长细线跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（　　） A．两小球做匀速圆周运动的周期相等 B．两小球做匀速圆周运动的线速度大小相等 C．a、b两小球的质量之比一定为 D．短细线跟竖直方向成角 三、实验题 8．(23-24高一下·湖南邵阳第二中学·期中)某同学用如图（a）所示装置探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小与此时细线拉力的关系．其中力传感器显示的是小球自由摆动过程中各个时刻细线拉力FT的大小，光电门测量的是钢球通过光电门的挡光时间Δt，已知小球的直径为d。 （1）调整细线长度，使细线悬垂时，钢球中心恰好位于光电门中心。 （2）小球通过光电门的速度表达式为 。（用题中所给字母符号表示） （3）由于光电门位于细线悬点的正下方，此时细线的拉力就是力传感器显示的各个时刻的拉力FT中的 （选填“最大值”“最小值”或“平均值”）。 （4）改变小球通过光电门的速度，重复实验，测出多组速度v和对应拉力FT的数据，作出图像如图（b）所示．已知当地重力加速度，则由图像可知，小球的质量为 kg，光电门到悬点的距离为 m。 四、解答题 9．(23-24高一下·湖南邵阳第二中学·期中)如图所示，质量为m的小球用长为的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是θ，重力加速度为g。不计空气阻力，求： （1）细线对小球的拉力大小F； （2）小球做圆周运动的角速度ω。 10．(23-24高一下·湖南邵阳邵东创新高级中学·期中)长，质量可忽略不计的杆，一段固定于O点，另一端连有质量的小球，小球绕O点做圆周运动，如图所示。当小球通过最高点时，就下列两种情况讨论杆受到的力多大？并说明是拉力还是压力。 （1）在最高点时小球的速度； （2）在最到点时小球的速度。 11．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)一个学生在课堂上用一根细绳提着一个装有水的塑料袋子，细绳、塑料袋与水一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m=0.1kg，水的重心到转轴的距离为40 cm。（g取10 m/s2） （1）若在最高点水不流出来，求袋子的最小速率； （2）若在最高点袋子的速率v=4m/s，求水对袋底的压力。 12．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)某同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），甩动手腕，使小球在竖直平面内绕O点做部分圆周运动（圆周摆动）。当小球某次运动到最低点时，轻绳突然断裂，小球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知O点距地面的高度为d，O点与小球之间的绳长为，重力加速度大小为g，不计空气阻力。 （1）求轻绳断裂时小球的速度大小和小球落地时的速度大小； （2）求轻绳刚要断裂时轻绳所受的拉力大小F； （3）改变绳长，使小球重复上述运动，若轻绳仍在小球运动到最低点时断裂，且断裂时轻绳所受的拉力大小仍为F，要使小球抛出的水平距离最大，求此种情况下的绳长l及轻绳断裂后小球在水平方向上运动的最大距离。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 圆周运动 圆周运动的概念 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南株洲南方中学·期中)做匀速圆周运动的A和B，半径之比为4:1，线速度之比为8:1，周期之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【来源】湖南省株洲市南方中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理（历史类）试题 【详解】根据周期与线速度的关系有 根据题意可知周期之比为1：2。 故选A。 2．(23-24高一下·湖南多校·期中)普通自行车的前齿轮的齿数是，后齿轮的齿数是，理论上自行车的骑行速度和前链轮齿数成正比，和后链轮齿数成反比。实际上，前后链轮齿数比越大骑行越费力，故不能够简单归结为正比和反比的关系。前齿轮（大链轮）为主动齿轮，后齿轮（小链轮）为被动齿轮，两个齿轮通过链条连接。后齿轮与后车轮同轴，转速相同，后车轮为主动轮，半径为r，通过地面摩擦把动力传给前车轮同步转动，不考虑车轮打滑，下列说法正确的是（　　） A．前、后齿轮转动的角速度之比为 B．由题中所给条件，可求出后齿轮与后车轮转动的线速度之比 C．前、后齿轮转动的周期之比为 D．若前齿轮带动后齿轮转动，前齿轮每转过一圈，后轮外边缘上一点走过的路程约为 【答案】D 【来源】湖南省多校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．前、后齿轮转动的线速度大小相等，则角速度之比为 故A错误； B．后齿轮与后车轮同轴，角速度相同，线速度之比为半径之比，后齿轮半径未知，后齿轮与后车轮转动的线速度之比不确定，故B错误； C．由 可得前、后齿轮转动的周期之比为 故C错误； D．前齿轮每转过一圈，根据齿数比，小齿轮和后轮转圈，后轮外边缘上一点走过的路程约为 故D正确。 故选D。 3．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)如图是位于祁阳欢乐世界的摩天轮示意图，一质量为50kg的游客（可视为质点）乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一周所用的时间是628s，游客到摩天轮中心的距离是50m。（取），下列正确的是（　　） A．乘客在运动过程中受到的合力为零 B．乘客在运动过程中的加速度不变 C．乘客运动的角速度为 D．乘客运动的线速度大小为 【答案】C 【来源】湖南省永州市祁阳市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中考试物理试卷 【详解】AB．乘客做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则乘客在运动过程中受到的合力不为零，加速度方向时刻改变，指向圆心，故AB错误； C．乘客运动的角速度为 故C正确； D．乘客运动的线速度大小为 故D错误。 故选C。 4．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)为备战2024年F1中国大奖赛，运动员正在刻苦训练。若某赛车在弯道上高速行驶时突然外侧后轮脱离赛车，则飞出时这个车轮的运动情况是（    ） A．脱离后就静止不动 B．与未脱落的车轮一样继续转弯 C．沿着与轨迹垂直的方向飞出 D．沿着脱离时轮子前进的方向飞出 【答案】D 【来源】湖南省耒阳市第一中学等多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】赛车沿弯道行驶，任一时刻赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向，被甩出的后轮的速度方向就是甩出点所在轨迹的切线方向。 故选D。 二、多选题 3．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)大部分生活小区里面都有健身娱乐器材，其中跷跷板深受儿童喜爱。如图所示，跷跷板的支点位于板的中点，小男孩到支点的距离比小女孩到支点的距离大。当跷跷板转动时，下列说法正确的是（　　） A．男孩的线速度比女孩的线速度大 B．男孩的线速度比女孩的线速度小 C．男孩的角速度与女孩的角速度大小相等 D．男孩的角速度比女孩的角速度小 【答案】AC 【来源】湖南省耒阳市第一中学等多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】根据题意可知，由于两儿童绕同一点转动，所以他们的角速度相同，由公式可知，由于男孩的转动半径较大，则男孩的线速度较大。 故选AC。 4．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下。若“魔盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为 μ，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，则下列说法正确的是（　　） A．人随“魔盘”转动过程中受重力、摩擦力和弹力作用 B．如果转速变大，人与竖直壁之间的摩擦力不会变大 C．如果转速变大，人与竖直壁之间的弹力不变 D．“魔盘”的角速度一定大于 【答案】AB 【来源】湖南省邵阳县第二高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．人随“魔盘”转动过程中受重力、摩擦力和弹力作用，选项A正确； B．因竖直方向受力平衡，即重力与摩擦力等大反向，则如果转速变大，人与竖直壁之间的摩擦力不变，选项B正确； C．根据 可知，如果转速变大，人与竖直壁之间的弹力变大，选项C错误； D．当人恰在“魔盘”竖直壁上静止时，则 解得 即“魔盘”的角速度一定大于，选项D错误。 故选AB。 传动问题 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)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O点水平打开，如图乙所示。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（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【来源】湖南省永州市祁阳市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中考试物理试卷 【详解】AB．A、B两点同轴转动，A、B两点的角速度相等，即 故AB错误； CD．根据 且 可得 故C错误，D正确。 故选D。 二、多选题 2．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示，地球可以看作一个球体，位于上海的物体A和位于赤道上的物体B，都随地球的自转做匀速圆周运动，则下列关系不正确的是（　　） A．物体的周期 B．物体的角速度大小 C．物体的线速度大小 D．物体的加速度大小aA<aB 【答案】BC 【来源】湖南省邵阳县第二高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．A、B两点属于共轴转动，周期相等，故A正确，不符合题意； B．A、B两点属于共轴转动，角速度相等，故B不正确，符合题意； C．根据 可知B物体的轨道半径较大，则B物体的线速度较大，即 故C错误，符合题意； D．根据向心加速度公式 可知B物体的轨道半径较大，则B物体的向心加速度较大，即 故D正确，不符合题意； 故选BC。 实验：探究向心力的大小 一、实验题 1．(23-24高一下·湖南邵阳新邵县第二中学·期中)用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。 (1)本实验采用的科学方法是______ A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法 (2)在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______相同。 A．和r B．和m C．m和r D．m和F (3)图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与______的关系。 A．质量m B．半径r C．角速度 【答案】(1)A (2)A (3)C 【来源】湖南省邵阳市新邵县第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题 【详解】（1）探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关，先探究向心力与其中一个物理量的关系，控制其它物理量不变，本实验采用的科学方法是控制变量法。 故选A。 （2）根据 在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持和r相同。 故选A。 （3）图中所示，两个钢球质量和半径相等，根据 可知研究向心力的大小F与角速度的关系。 故选C。 2．(23-24高一下·湖南株洲南方中学·期中)向心力演示器如图所示。 (1)本实验采用的实验方法是 。 A．控制变量法 B．等效法 C．模拟法 (2)若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与 （选填“”、“”或“”）的关系。 (3)若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上（两圆盘半径之比为），质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以知道A、B两球的角速度大小关系为 （选填“大于”、“小于”、“等于”）。 【答案】(1)A (2)r (3)小于 【来源】湖南省株洲市南方中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理（历史类）试题 【详解】（1）探究向心力的实验中，先探究向心力与其中一个物理量的关系，控制其他物理量不变，采用的实验方法是控制变量法。 故选A。 （2）若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，则两塔轮的角速度相同，质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与的关系。 （3）质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，可知小球的质量和做圆周运动的半径相同，根据 转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则有 可知A、B两球的角速度大小关系为小于。 3．(23-24高一下·湖南衡阳第八中学·期中)在“探究向心力大小的表达式”实验中，用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1，2：1和3：1。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______。 A．探究小车速度随时间变化的观律 B．探究平抛运动的特点 C．探究两个互成角度的力的合成规律 D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第 层塔轮（填“一”、“二”或“三”）； (3)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至第二层塔轮，则标尺的刻度之比为 。 【答案】(1)D (2)一 (3) 【来源】湖南省衡阳市第八中学2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题 【详解】（1）探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化的规律，速度的测量用的是极限法，故A错误； B．探究平抛运动的特点，采用的实验方法是用曲化直的方法，故B错误； C．探究两个互成角度的力的合成规律，采用的是等效替代的实验方法，故C错误； D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故D正确。 故选D。 （2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 （3）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，则两球做圆周运动半径之比为；将传动皮带调至第二层塔轮，则两球做圆周运动的角速度之比为 根据 可知标尺的刻度之比为 4．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)如图所示是探究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出，本实验采用的物理方法是 ；若用两个质量相等的小球放在A、C位置，匀速转动时，左边标尺露出4格，右边标尺露出9格，则皮带连接的左右塔轮半径之比为 。 【答案】 控制变量法 3:2 【来源】湖南省邵阳县第二高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】[1]本实验探究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间关系，采用的物理方法是控制变量法； [2]若用两个质量相等的小球放在A、C位置，匀速转动时，左边标尺露出4格，右边标尺露出9格，即左右两边小球的向心力之比为4:9，根据 则角速度之比2:3；因皮带连接的左右塔轮边缘的线速度相等，根据v=ωr可知，皮带连接的左右塔轮边缘的半径之比为3:2。 圆周运动的应用 一、单选题 1．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)俗话说，养兵千日，用兵一时。近年来我国军队进行了多种形式的军事演习。如图所示，在某次军事演习中，一辆战车以恒定的速度在起伏不平的路面上行进，则战车对路面的压力最小和最大的位置分别是（　　） A．A点，B点 B．B点，C点 C．C点，A点 D．C点，B点 【答案】D 【来源】湖南省邵阳县第二高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】在C点时 在B点时 在A点时 可知 根据牛顿第三定律可知，战车对路面的压力最小和最大的位置分别是C点和B点。 故选D。 2．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)为备战2024年F1中国大奖赛，运动员正在刻苦训练。若某赛车在弯道上高速行驶时突然外侧后轮脱离赛车，则飞出时这个车轮的运动情况是（    ） A．脱离后就静止不动 B．与未脱落的车轮一样继续转弯 C．沿着与轨迹垂直的方向飞出 D．沿着脱离时轮子前进的方向飞出 【答案】D 【来源】湖南省耒阳市第一中学等多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】赛车沿弯道行驶，任一时刻赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向，被甩出的后轮的速度方向就是甩出点所在轨迹的切线方向。 故选D。 3．(23-24高一下·湖南邵阳新邵县第二中学·期中)如图所示，我国男子体操运动员张成龙用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。如图甲所示，张成龙运动到最高点时，用力传感器测得张成龙与单杠间弹力大小为F，用速度传感器记录他在最高点的速度大小为v，得到图像如图乙所示。g取，则下列说法中错误的是（　　） A．张成龙的质量为65kg B．张成龙的重心到单杠的距离为0.9m C．当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向上 D．当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向下 【答案】C 【来源】湖南省邵阳市新邵县第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题 【详解】A．由图乙可知，当时，有 可得张成龙的质量为 故A正确； B．由图乙可知，当时，，则有 可得张成龙的重心到单杠的距离为 故B正确； CD．当张成龙在最高点的速度为4m/s时，设张成龙受单杠的弹力方向向下，根据牛顿第二定律可得 解得 可知张成龙受单杠的弹力方向向下，故C错误，D正确。 本题选错误的，故选C。 4．(23-24高一下·湖南永州祁阳第一中学·期中)如图所示，长细线下端悬挂一质量的小球，细线上端固定在天花板上O点。将小球拉离竖直位置后给小球一初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，测得细线与竖直方向的夹角（，）。下列正确的是（    ） A．细线拉力大小为0.8N B．小球运动的半径为0.5m C．小球运动的线速度大小为 D．小球运动的线速度大小为 【答案】C 【来源】湖南省永州市祁阳市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中考试物理试卷 【详解】A．小球在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向小球受力平衡，则 解得细线拉力大小为 故A错误； B．小球运动的半径为 故B错误； CD．细线拉力水平方向的分力提供向心力，则 解得小球运动的线速度大小为 故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 5．(23-24高一下·湖南多校·期中)有关圆周运动的基本模型（g为重力加速度），下列说法正确的是（　　） A．如图甲，汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证汽车不离开桥面，速度应满足 B．如图乙所示是一圆锥摆，增大，若保持圆锥摆的高不变，则圆锥摆的角速度不变 C．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的运动周期相等 D．如图丁，在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中b、d部分是食用油 【答案】AB 【来源】湖南省多校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．如图甲，汽车在最高点有 当汽车将要脱离桥面时有 可得 故汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证不离开桥面，速度应满足 故A正确； B．如图乙所示是一圆锥摆，由重力和拉力的合力提供向心力，则有 ， 可知 故增大，若保持圆锥摆的高不变，则圆锥摆的角速度不变，故B正确； C．如图丙，根据受力分析知两球受力情况相同，若设侧壁与竖直方向的夹角为；则向心力为 可知r不同，周期不同，故C错误； D．水和食用油的密度不同，在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，水的密度较大，分离时远离圆心，故b、d部分是水，故D错误。 故选AB。 6．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)如图所示，一根不可伸长的轻质细线，一端固定在O点，另一端系一小球（视为质点）。小球在水平面内做匀速圆周运动，当角速度大小为时，O点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为；当角速度大小变为时，O点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为。下列说法正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】AB 【来源】湖南省耒阳市第一中学等多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．设小球的质量为m，细线的长度为l，小球做匀速圆周运动时细线与竖直方向的夹角为，有 解得 可知 选项A正确； B．经分析可知 、 得 可知 选项B正确； C．由 可得 小球的向心加速度大小 因此 选项C错误； D．由 可得小球的线速度大小 因此 选项D错误。 故选AB。 7．(23-24高一下·湖南湘楚名校·期中)如图所示，两根长度不同的细线分别系有两个小球，质量分别为，细线的上端都系于点，两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动。已知两细线长度之比，长细线跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（　　） A．两小球做匀速圆周运动的周期相等 B．两小球做匀速圆周运动的线速度大小相等 C．a、b两小球的质量之比一定为 D．短细线跟竖直方向成角 【答案】AD 【来源】湖南省湘楚名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】A．两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动，设绳与竖直方向夹角为，水平面距悬点高为，对小球受力分析，由牛顿第二定律得 解得 可知与绳长无关，只与小球到悬点的竖直高度有关，即两小球做匀速圆周运动的周期相等，故A正确； B．由公式，可知正比于，由于两小球运动半径不相等，所以两小球做匀速圆周运动的线速度不相等，故B错误； CD．两球在同一水平面内做匀速圆周运动，则 解得 根据牛顿第二定律得 可知小球做匀速圆周运动与质量无关，无法求出两小球的质量比，故C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题 8．(23-24高一下·湖南邵阳第二中学·期中)某同学用如图（a）所示装置探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小与此时细线拉力的关系．其中力传感器显示的是小球自由摆动过程中各个时刻细线拉力FT的大小，光电门测量的是钢球通过光电门的挡光时间Δt，已知小球的直径为d。 （1）调整细线长度，使细线悬垂时，钢球中心恰好位于光电门中心。 （2）小球通过光电门的速度表达式为 。（用题中所给字母符号表示） （3）由于光电门位于细线悬点的正下方，此时细线的拉力就是力传感器显示的各个时刻的拉力FT中的 （选填“最大值”“最小值”或“平均值”）。 （4）改变小球通过光电门的速度，重复实验，测出多组速度v和对应拉力FT的数据，作出图像如图（b）所示．已知当地重力加速度，则由图像可知，小球的质量为 kg，光电门到悬点的距离为 m。 【答案】 最大值 0.05 1 【来源】湖南省邵阳市第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题 【详解】（2）[1]根据知，要测量速度，需要知道钢球在挡光时间内通过的位移，即小球的直径d，速度表达式为 （3）[2]小球摆动过程中受力分析如图所示 则有 故 由于小球向最低点运动过程中速度增大，到达最低点时速度最大，故在最低点FT最大，所以应选拉力FT的最大值。 （4）[3][4]小球摆至最低点时，由向心力公式得细线的最大拉力 当小球速度为零时，此时拉力与重力大小相等，对比图线可知 解得 由斜率 解得 四、解答题 9．(23-24高一下·湖南邵阳第二中学·期中)如图所示，质量为m的小球用长为的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是θ，重力加速度为g。不计空气阻力，求： （1）细线对小球的拉力大小F； （2）小球做圆周运动的角速度ω。 【答案】（1）；（2） 【来源】湖南省邵阳市第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题 【详解】（1）对小球进行受力分析如图所示 则有 （2）根据 解得 10．(23-24高一下·湖南邵阳邵东创新高级中学·期中)长，质量可忽略不计的杆，一段固定于O点，另一端连有质量的小球，小球绕O点做圆周运动，如图所示。当小球通过最高点时，就下列两种情况讨论杆受到的力多大？并说明是拉力还是压力。 （1）在最高点时小球的速度； （2）在最到点时小球的速度。 【答案】（1）压力，16N；（2）拉力，44N 【来源】湖南省邵阳市邵东市创新高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】（1）仅由重力提供向心力时 解得 当时，由牛顿第二定律可得，小球满足 则 由牛顿第三定律可知，杆受到的力，方向竖直向下，是压力； （2）当时，由牛顿第二定律可得，小球满足 即 由牛顿第三定律可知，杆受到的力，方向竖直向上，是拉力。 11．(23-24高一下·湖南邵阳县第二高级中学·期中)一个学生在课堂上用一根细绳提着一个装有水的塑料袋子，细绳、塑料袋与水一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m=0.1kg，水的重心到转轴的距离为40 cm。（g取10 m/s2） （1）若在最高点水不流出来，求袋子的最小速率； （2）若在最高点袋子的速率v=4m/s，求水对袋底的压力。 【答案】（1）2m/s；（2）3N 【来源】湖南省邵阳县第二高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】（1）以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小，根据牛顿第二定律得 解得 v0=2m/s （2）由于给出的速度大于最小速度，可知，此时桶底对水有向下的压力，根据牛顿第二定律有 根据牛顿第三定律，水对桶底约压力大小 解得 N2=3N 12．(23-24高一下·湖南耒阳第一中学等多校联考·期中)某同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），甩动手腕，使小球在竖直平面内绕O点做部分圆周运动（圆周摆动）。当小球某次运动到最低点时，轻绳突然断裂，小球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知O点距地面的高度为d，O点与小球之间的绳长为，重力加速度大小为g，不计空气阻力。 （1）求轻绳断裂时小球的速度大小和小球落地时的速度大小； （2）求轻绳刚要断裂时轻绳所受的拉力大小F； （3）改变绳长，使小球重复上述运动，若轻绳仍在小球运动到最低点时断裂，且断裂时轻绳所受的拉力大小仍为F，要使小球抛出的水平距离最大，求此种情况下的绳长l及轻绳断裂后小球在水平方向上运动的最大距离。 【答案】（1），；（2）；（3） 【来源】湖南省耒阳市第一中学等多校联考2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】（1）设轻绳断裂后小球在空中运动的时间为t，根据平抛运动的规律有 解得 又 解得 小球落地时的竖直分速度大小 经分析可知 解得 （2）由题意可知小球做圆周运动的半径 设当轻绳断裂时，轻绳对小球的拉力大小为，有 根据牛顿第三定律有 解得 （3）设在绳长为l的情况下，轻绳断裂时小球的速度大小为，而轻绳承受的最大拉力不变，有 设轻绳断裂后小球在空中运动的时间为，有 又 解得 当时，x有最大值，最大值 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$