必修第二册 第六章 圆周运动-【新课程暑假作业】2024-2025学年高一物理暑假作业

暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 梳理 · 建构 第六章 圆周运动 圆 周 运 动 描述物理量 向心力 向心力速度 类型 ! # " # $ ! # " # $ 线速度 角速度 周期 频率 转速 ! # " # $ 匀速圆周运动 变速圆周运动 ! # " # $ 火车转弯 汽车过拱桥 航天失重现象 离心运动 实例 1. 树状图 ： 2. 必备概念 、 必备规律及必备原理 ： 3. 本章知识学习中涉及的科学方法 ： 16 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 创 新 · 实 践 高一物理 第 周 年 月 日 1. 某物体做匀速圆周运动 ， 其速度的大小为 3 m/s ， 1 s 内速度变化的大小为 3 m/s ， 则 匀速圆周运动的半径和角速度分别为 （ ） A. 3 m 和 1 rad/s B. 1 m 和 3 rad/s C. 18 π m 和 π 6 rad/s D. 9 π m 和 π 3 rad/s 2. 如图所示的三叶指尖陀螺是一个由三向对称体作为主体 、 在主 体中嵌入轴承 、 整体构成可平面转动的玩具装置 。 其中 O 为转轴中心 ， A 、 B 分别是指尖陀螺上不同位置的两点 ， 用 T 代表周期 ， ω 代表角速 度大小 ， v 代表线速度大小 ， a 代表向心加速度大小 。 当陀螺匀速转动 时 ， 下列说法正确的是 （ ） A. T A ＞T B B. ω A ＞ω B C. v A ＞v B D. a A ＜a B 3. 如图所示 ， 带有一白点的黑色圆盘 ， 绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺 时针方向匀速转动 ， 转速为 20 r/s 。 在暗室中用每秒闪光 21 次的频闪光源照射 圆盘 ， 观察到白点每秒沿 （ ） A. 逆时针旋转 21 圈 B. 顺时针旋转 21 圈 C. 逆时针旋转 1 圈 D. 顺时针旋转 1 圈 4. 如图所示为一皮带传动装置 ， 右轮的半径为 r ， a 是它边缘上 的一点 ， 左侧是一轮轴 ， 大轮的半径为 4r ， 小轮的半径为 2r ， b 点 在小轮上 ， 到小轮中心的距离为 r ， c 点和 d 点分别位于小轮和大 轮的边缘上 ， 若在传动过程中皮带不打滑 ， 则下列叙述正确的是 （ ） A. a 点与 d 点的线速度大小之比为 1 ∶ 2 B. a 点与 b 点的角速度大小相等 C. a 点与 c 点的线速度大小之比为 1 ∶ 2 D. a 点与 d 点的向心加速度大小之比为 4 ∶ 1 5. 1924 年瑞典的丁 · 斯韦德贝里设计了超速离心机 ， 该设备可用于从 混合物中分离蛋白 。 如图所示 ， 用极高的角速度旋转封闭的玻璃管一段时 间后 ， 管中的蛋白会按照不同的属性而相互分离 、 分层 ， 且密度大的出现 在远离转轴的管底部 。 已知玻璃管稳定地匀速圆周运动 ， 管中两种不同的 蛋白 P 、 Q 相对于转轴的距离分别为 r 和 2r ， 则 （ ） 第 4 题图 第 2 题图 第 3 题图 积累 · 整合 （ 一 ） 2r a r b r c 4r d A B O 转轴 ω 蛋白 P 蛋白 Q 第 5 题图 17 暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 A. 蛋白 P 受到的合外力为零 B. 蛋白受到的力有重力 、 浮力和向心力 C. 蛋白 P 和蛋白 Q 的向心力之比为 1 ∶ 2 D. 蛋白 P 和蛋白 Q 的向心加速度之比为 1 ∶ 2 6. 摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施 ， 游客坐在摩天轮上可以从高处俯瞰四周景 色 。 现假设摩天轮正绕中间的固定轴在竖直面内做匀速圆周运动 ， 游客坐在座舱中与座舱保 持相对静止 （ 座舱及乘客可视为质点 ）， 则正确的说法是 （ ） A. 游客受力平衡 B. 游客所受的合外力总是指向摩天轮固定轴 C. 人在最高点处于超重状态 D. 座舱所受的合力始终不变 1. 下列关于向心力的说法正确的是 （ ） A. 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B. 向心力只能改变做圆周运动物体的速度方向 ， 不能够改变速度的大小 C. 做匀速圆周运动的物体向心力大小不变 ， 是恒力 D. 向心力是物体所受的合外力 2. 相传我国早在黄帝时代就已经发明了一种指南车 。 如图所示为一 种指南车模型 ， 该指南车利用机械齿轮传动的原理 ， 在任意转弯的情况 下确保指南车上的小木人右手臂始终指向南方 。 关于该指南车模型 ， 下 列说法正确的是 （ ） A. 以指南车为参照物 ， 车上的小木人始终是静止的 B. 如果研究指南车的工作原理 ， 可以把车看成质点 C. 在任意情况下 ， 指南车两个车轮轮缘的线速度大小都相等 D. 在任意情况下 ， 车转弯的角速度跟小木人的角速度大小相等 3. 如图所示为场地自行车赛的比赛情景 ， 运动员以速度 v 在倾角为 θ 的倾斜赛道上做匀速圆周运动 。 已知运动员及自行车的总质量为 m ， 做圆 周运动的半径为 R ， 将运动员和自行车看作一个整体 ， 则 （ ） A. 受到合力的方向保持不变 B. 受到合力的大小为 F＝m v 2 R 第 2 题图 第 3 题图 积累 · 整合 （ 二 ） 18 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 创 新 · 实 践 高一物理 第 周 年 月 日 C. 若运动员减速 ， 则一定沿倾斜赛道上滑 D. 发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 4. 如图所示 ， 当一玩具车以 2 2 姨 m/s 的速度通过拱形桥顶点时 ， 车对桥顶的压力为车重的 0.5 倍 。 如果玩具车通过桥顶时对桥面的压力 为 0 ， 则玩具车通过桥顶的速度大小为 （ ） A. 2 m/s B. 4 m/s C. 2 6 姨 m/s D. 4 2 姨 m/s 5. 如图所示 ， 一直角斜劈绕其竖直边 BC 做圆周运动 ， 物块始终静止 在斜劈 AB 上 。 若斜劈转动的角速度 ω 缓慢减小时 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 斜劈对物块的支持力逐渐减小 B. 斜劈对物块的支持力保持不变 C. 斜劈对物块的摩擦力逐渐减小 D. 斜劈对物块的摩擦力保持不变 6. 转笔是一项深受广大中学生喜爱的休闲活动 ， 其中也包含了许多 物理知识 。 如图所示 ， 假设某同学将笔帽套在笔杆的一端 ， 在转笔时让笔 杆绕其手指上的某一点 O 在竖直平面内做匀速圆周运动 ， 则下列叙述中 正确的是 （ ） A. 笔套做圆周运动的向心力是由笔杆对其的摩擦力提供的 B. 笔杆上离 O 点越近的点 ， 做圆周运动的向心加速度越大 C. 当笔杆快速转动时笔帽有可能被甩出 D. 由于匀速转动 ， 笔帽受到的摩擦力大小不变 1. 在单杠比赛中 ， 质量为 65 kg 的体操运动员做 “ 单臂大回环 ” 动作 。 运动员用一只手 抓住单杠 ， 伸展身体 ， 以单杠为轴在竖直面内做圆周运动 ， 如运动员要保证不从杠上掉下 来 ， 他的手臂至少能承受的拉力为 （ 忽略空气阻力 ， g 取 10 m/s 2 ） （ ） A. 650 N B. 2600 N C. 3250 N D. 3900 N 2. 如图所示是中国古代玩具饮水鸟 ， 它的神奇之处是 ， 在鸟的面前放上 一杯水 ， 鸟就会俯下身去 ， 把嘴浸到水里 ， “ 喝 ” 了一口水后 ， 鸟将绕着 O 点不停摆动 ， 一会儿它又会俯下身去 ， 再 “ 喝 ” 一口水 。 A 、 B 是玩具饮水 鸟上的两点 ， OA＞OB ， 则在摆动过程中 （ ） A. A 、 B 两点的线速度大小相同 B. A 、 B 两点的线速度方向相同 第 4 题图 第 5 题图 第 6 题图 ω B C A 积累 · 整合 （ 三 ） A O B 第 2 题图 19 暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 C. A 、 B 两点的角速度大小相等 D. A 、 B 两点的向心加速度大小相等 3. 如图 ， 一质点沿螺旋线自外向内运动 ， 已知其半径转过的圆心角 θ 与运 动时间 t 成正比 ， 则质点在运动中 （ ） A. 角速度不变 B. 向心加速度不变 C. 线速度越来越大 D. 合外力越来越大 4. 如图所示 ， 用一根细绳一端系一个小球 ， 另一端固定 。 给小球不同的初速度 ， 使小球 在水平面内做角速度不同的圆周运动 ， 则下列细绳拉力 F 、 悬点到轨迹圆心高度 h 、 向心加 速度 a 、 线速度 v 与角速度平方 ω 2 的关系图像正确的是 （ ） 5. 有关圆周运动的基本模型 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 如图 （ a ）， 汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态 B. 如图 （ b ） 所示是一圆锥摆 ， 增大 θ ， 若保持圆锥的高不变 ， 则圆锥摆的角速度不变 C. 如图 （ c ）， 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 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等 D. 火车转弯超过规定速度行驶时 ， 内轨对内轮缘会有挤压作用 1. 向心力演示器如图所示 。 匀速转动手柄 1 可以使变速塔轮 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5 随之匀速转动 ， 槽内的小球也随着做匀速圆周运动 。 使小球做匀速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 ， 通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒 7 下降 ， 从而露出标尺 8 。 已知测力套筒的弹簧相同 ， 根据标尺 8 上露出的红白相间等分标记 ， 可以粗略计算出两个球所受向心力的比值 。 若将变速塔轮 2 、 3 上的皮带共同往下移动一级 ， 则长槽和短槽的角速度之比会 （ 填 “ 变大 ” “ 不变 ” “ 变小 ” 或 “ 无法确定 ”）； 如 第 3 题图 O O F ω 2 O h ω 2 O a ω 2 O v ω 2 第 4 题图 A B C D 第 5 题图 应用 · 拓展 θ A B （ a ） （ b ） （c ） 20 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 创 新 · 实 践 高一物理 第 周 年 月 日 图所示 ， 放在长短槽内的三个小球的质量相等 ， 皮带所在左右 塔轮的半径也相等 ， 则在加速转动过程中 ， 左右标尺露出的红 白等分标记会 （ 填 “ 变长 ” “ 不变 ” “ 变短 ” 或 “ 不 确定 ”）； 左右标尺露出的红白等分标记之比会 （ 填 “ 变大 ” “ 不变 ” “ 变小 ” 或 “ 无法确定 ”）， 在匀速转动的过程 中 ， 左右标尺红白标记之比为 。 2. 如图所示 ， 直角架 ABC 的直角边 AB 在竖直方向上 ， B 点和 C 点各系一细绳 ， 两绳共 同吊着一质量为 1 kg 的小球于 D 点 ， 且 BD⊥CD ， ∠ABD=30° ， BD=40 cm 。 当直角架以 AB 为轴 ， 以 10 rad/s 的角速度匀速转动时 ， 绳 BD 和 CD 的拉力各为多少 ？ 3. 如图所示 ， 两物块 A 、 B 套在水平粗糙的 CD 杆上 ， 并用不可伸长的轻绳连接 ， 整个 装置能绕过 CD 中点的轴 OO 1 转动 ， 已知两物块质量相等 ， 杆 CD 对物块 A 、 B 的最大静摩 擦力大小相等 ， 开始时绳子处于自然长度 （ 绳子恰好伸直但无弹力 ）， 物块 B 到 OO 1 轴的距 离为物块 A 到 OO 1 轴的距离的二倍 ， 现让该装置从静止开始转动 ， 使转速逐渐增大 ， 在从绳 子处于自然长度到两物块 A 、 B 即将滑动的过程中 ， 下列说法正确的是 （ ） A. A 受到的静摩擦力一直增大 B. B 受到的静摩擦力保持不变 C. A 受到的静摩擦力先增大后减小 D. A 受到的合外力一直在增大 CB D A 第 2 题图 8 7 6 5 3 1 2 4 第 1 题图 O A B C D O 1 第 3 题图 21 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 创 新 · 实 践 高一物理 在竖直方向上 ， 有 v 2 y1 ＝2gh ， v 2 y -v 2 y1 ＝2gH ， 解得 A 球距风洞上边界的高度为 h＝ 1 3 H 。 创新 · 实践 （ 1 ） （ 表略 ） 保证橡皮筋拉伸长度相等 （ 初速度相同 ） 的情况下 ， 抛射角为 45° （ 大约 ） 时抛射距离最大 。 （ 2 ） （ 表略 ） 在抛射角相同的情况下 ， 橡皮筋的拉伸长度越大 （ 抛射速度越大 ）， 抛射距离越大 。 第六章 圆周运动 积累 · 整合 （ 一 ） 1. D 2. C 3. C 4. A 5. D 6. B 积累 · 整合 （ 二 ） 1. B 2. A 3. B 4. B 5. C 6. C 积累 · 整合 （ 三 ） 1. C 2. C 3. A 4. A 5. B 应用 · 拓展 1. 变小 变长 不变 3 ∶ 1 ２． 40 N ０ ３. D 第七章 万有引力与宇宙航行 积累 · 整合 （ 一 ） 1. D 2. A 3. D 4. 3.4×10 18 1.0×10 13 5. ３π GT 2 6. 3000 积累 · 整合 （ 二 ） 1. D 2. C 3. A 4. C 5. D 积累 · 整合 （ 三 ） 1. B 2. C 3. A 4. C 5. CD 6. BC 积累 · 整合 （ 四 ） 1. BD 2. CD 3. 解 ： （ 1 ） 该星球表面的重力加速度为 2v t 。 （ 2 ） 该星球上的第一宇宙速度为 2vR t 姨 。 4. 解 ： （ 1 ） 在赤道处 ， 哑铃受到万有引力与重力的差值提供向心力 GMm R 2 -F 1 =m · 4π 2 T 2 · R ， 在南极处 ， 万有引力等于重力 ， GMm R 2 =F 2 ， 联立解得 M＝ 4π 2 R 3 F 2 GT 2 （ F 2 -F 1 ） 。 （ 2 ） 高分七号卫星绕地球做匀速圆周运动 ， 万有引力提供向心力 ， GMm′ （ R+h ） 2 =m′ 4π 2 T′ 2 （ R+h ）， 解得周期 T′＝T （ R+h ） 3 （ F 2 -F 1 ） R 3 F 2 姨 。 5. 解 ： （ 1 ） 根据 “ 天宫二号 ” 绕地球运行 ， 万有引力提供向心力 ， 得 GMm （ R+h ） 2 =m v 2 R+h ， 所以运行线速度为 v= GM R+h 姨 。 （ 2 ） 质量为 m′ 的物体在地球表面 ， 受到的万有引力等于重力 ， 则重力加速度满足 ： G Mm′ R 2 =m′g ， 则人工产生的重力满足 ： m′ 4π 2 T 2 r=m′g ， 解得空间站自转周期 T=2πR r GM 姨 。 积累 · 整合 （ 五 ） 1. 解 ： （ 1 ） 因为第一宇宙速度就是物体在地球表面绕地球做匀速圆周运动的线速度 ， 此时 ， 地球对它的引力充 当它做圆周运动的向心力 ， 有 G Mm R 2 =m v 2 R ， 解得 v= GM R 姨 。 （ 2 ） 行星的质量为地球质量的 16 倍 ， 半径为地球半径的 4 倍 ， 所以该行星的第一宇宙速度为 v＝7.9 km/s×2＝ 15.8 km/s 。 2. 解 ： （ 1 ） 抛出的物体在星球表面做平抛运动 ， 水平方向上做匀速直线运动 ， 77