(3)圆周运动、向心力-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高一物理必修2同步周测卷（J）

高一同步周测卷/物理必修第二册 （三)圆周运动、向心力 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.通过“钻木取火”人类逐渐告别了茹毛饮血的时代，可以说圆周运动是点燃“人类古文 明的火把”。关于物体做圆周运动的过程中，下列说法正确的是 A.匀速圆周运动是匀变速曲线运动 B.匀速圆周运动的速度恒定 C.所有圆周运动所受的合外力均指向圆心 服本我大示意西 D.匀速圆周运动的周期不变 鑽木取 2.如图所示，一小孩坐在旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周运动 的半径为3m,小孩旋转5周用时1min,下列说法正确的是 A.小孩做圆周运动的角速度为无rad/s 6 B.小孩做圆周运动的线速度为2πm/s C.小孩在1min内通过的路程为l5πm D.小孩在运动过程中处于平衡状态 3.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，小齿轮和后轮同轴转动，小 齿轮与大齿轮通过链条传动。架起后轮，大齿轮转动时，关于图中A、B、C三点的运 动情况，下列说法正确的是 A.A、B、C三点的线速度vA>vB>vC B.A、B、C三点的线速度vA<vB<vC C.A、B、C三点的角速度wc=wB>wA D.A、B、C三点的角速度wC>wB=wA 4.如图所示，以角速度w=2rad/s匀速转动的水平圆盘上放一质量m=2kg的滑块，滑块 离转轴的距离r=0.2,滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是 A.滑块受4个力作用 B.滑块所受的摩擦力方向与滑块运动方向相反 C.滑块受到静摩擦力的大小为1.6N D.若圆盘的角速度增大，滑块所受的摩擦力不变 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 5.如图所示，质量为m的飞机以角速度ω在空中水平盘旋，其做匀速圆周运动的半径 为R,重力加速度为g,则空气对飞机的作用力大小为 A.mo2R B.mg C.mn√g2-wR D.m√g2+wR2 6.一次实验课上，物理老师介绍了安装在实验室墙壁上的排气扇的一些情况：三片形状 完全相同、对称布置的扇叶，相邻两片扇叶之间互成120°角，它们的转轴在对称中心， 如图所示。之后老师让同学们仔细观察扇叶在通电后的转动情况，小华观察后发现： 扇叶在通电后便由慢到快地转动起来，大约两分钟后她发现扇叶突然好像不动了，为 了证实这一发现，她立即用每秒闪光30次的频闪照相机对着扇叶拍照300次，结果 拍出的照片都完全相同，那么这些扇叶的转速可能为 A.2 800 r/min B.2 400 r/min C.1 500 r/min D.1 000 r/min 7.“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，随着地球的自转，地面上的物体相对地轴都在 做圆周运动。如图所示，地球绕中心轴线OO以角速度ω匀速转动，关于位于赤道上 的b物体与位于北半球的α物体的运动情况，下列说法正确的是 A.a、b两物体每日相对地轴走过的路程相同 B.a、b两物体的线速度相同 C.若0=30°，则a、b两物体的线速度之比v。=√3：2 D.a、b两物体所受的向心力均指向地心 10 8.如图甲所示，杂技表演“飞车走壁”的演员骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁上，现将圆台形 筒简化为图乙所示模型，若两名质量相同的演员骑着相同的摩托车分别在A、B两处紧 贴着内壁虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，不计一切摩擦，下列说法正确的是 A.A处的角速度等于B处的角速度 B.A处的角速度大于B处的角速度 C.A处的向心力大于B处的向心力 D.A处的向心力等于B处的向心力 甲 高一同步周测卷三 物理·J必修第二册第2页（共4页）】 班级 姓名 分数 题号 2 3 5 6 7 8 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(6分)如图甲所示为一个验证向心力与哪些因素有关的实验装置示意图。其中质量 为的小圆柱体放在未画出的光滑水平圆盘上，沿图中虚线做匀速圆周运动。力传 感器测定圆柱体的向心力，光电传感器测定线速度，轨迹的半径为r。某同学通过保 持圆柱体的质量和运动半径不变，来验证向心力F与线速度v的关系。 FN 力传感器 10 6 数据采集器 2 光电传感器 0 246810v2m2s2) 甲 乙 (1)该同学采用的实验方法为 (填正确答案标号) A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法 (2)改变线速度，并进行多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示： v/(m·s1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 F/N 0.88 1.98 3.50 5.50 7.90 该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。 ①作出F-o2图线。 ②若圆柱体运动的半径r=0.1,由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m= kg(结果保留一位有效数字)。 物理·J必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题 10.(12分)如图所示，半径R=24m的摩天轮匀速转动，座舱的线速度大小为2m/s, 质量为60kg的游客站在其中一个座舱的水平地板上进行观光。 (1)求座舱匀速转动时的角速度； (2)求座舱匀速转动时，游客受到的向心力大小。 11.（18分)骑行不仅可以锻炼身体，还可以享受大自然的美景，让人们感受到无与伦比 的快乐和自由。骑行中变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图所示为 某一变速自行车齿轮传动结构的示意图，图中脚踏板带动的A、B轮齿数分别为48、 42,后轮中C、D轮齿数分别为18、12，若某次骑行中脚踏板转速一定，自行车的最小 行驶速度为3.5m/s,求： (1)该自行车可变换几种不同挡位； (2)该自行车的最大行驶速度。 B 高一同步周测卷三 物理·J必修第二册第4页（共4页）高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（三） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I V ① ② ③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 8 圆周运动的性质及受力特点 易 0.80 2 单项选择题 8 圆周运动线速度、角速度的计算 易 0.80 3 传动装置中线速度、角速度的 单项选择题 中 0.65 比较 4 单项选择题 8 匀速圆周运动中向心力的分析 中 0.70 单项选择题 匀速圆周运动中向心力的计算 中 0.65 6 单项选择题 8 圆周运动的周期性及多解性 L 难 0.55 7单项选择颗 同轴转动的物体线速度、角速度 8 中 0.65 的比较 8。单项选择题 P 圆周运动向心力分析与计算 中 0.60 9 非选择题 6 验证向心力与哪些因素有关的 中 0.75 实验 10 非选择题 12 圆周运动向心力的计算 中 0.70 利用传动装置求圆周运动的线 11 非选择题 18 / 难 0.55 速度 ·7· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 香考答条及解析 一、单项选择题 120°，其中n为正整数，由于光源每秒闪光30次，所 1.D【解析】做匀速圆周运动的物体在运动过程中，向 以扇叶每秒转过的角度为n·3600°，转速为10nr/s, 心力大小不变，但方向时刻改变，所以匀速圆周运动 n=1,转速为600r/min;n=2,转速为1200r/min;n 是变加速曲线运动，速度方向时刻改变，A、B项错 =3,转速为1800r/min:n=4,转速为2400r/min;n 误：匀速圆周运动的合外力指向圆心，只改变速度方 =5,转速为3000r/min,B项正确，A,C、D项错误。 向，但变速圆周运动的合外力不一定指向圆心，C项 7.C 【解析】α、b两物体同轴转动，角速度相同，由于转 错误；匀速圆周运动的周期、角速度均不变，D项 动半径不同，根据v=r可知线速度大小不同，相同 正确。 时间内的路程不同，b物体的路程大于a物体的路 2.A【解析】由题可知，小孩做匀速圆周运动的周期T 程，A、B项错误；若0=30°，则r。r%=cos:1=√3：2， 60 s=12s,则小孩做圆周运动的角速度仙=2红 T 由=wr可得。·，=r.:r6=√5：2，C项正确；两物体 号rad/s=吾adg,A项正确；根据公式=。r可知 绕地轴做匀速圆周运动，a物体所受向心力指向地 轴，不指向地心，D项错误。 小孩做圆周运动的线速度v=or=石×3m/s= 8.D【解析】对演员和摩托车进行受力分析，设支持力 与竖直方向的夹角为，如图所示： 受m/s,B项错误：小孩在1min内通过的路程即为 在该时间内通过的圆弧的长度，根据线速度公式v A,可得△=0·△=开×60m=30元m,C项错误： 2 小孩做匀速圆周运动，速度方向时刻改变，需要向心 力，是非平衡状态，D项错误。 由图可知向心力大小F向=mngtan0,由于质量m相 3.C【解析】由图可知，A、B两点为链条传动，线速度 同，0相同，则A处的向心力等于B处的向心力：根据 大小相等，即=g;B、C两点为同轴转动，角速度 牛顿第二定律可得mngtan0=mar,可得w= 相等，即wc=wB,因为re>rA>rB,根据v=wr,可得 /gtan 0 ,由于A处的半径大于B处的半径，则A处 c>B=VA,we=wB>wA,C项正确。 4.C【解析】滑块受到重力、支持力、静摩擦力3个力 的角速度小于B处的角速度，D项正确。 二、非选择题 的作用，其中静摩擦力提供向心力，方向指向圆心，与 9.(1)B(2分) 运动方向垂直，A、B项错误；由向心力公式得F= (2)如图所示(2分) w2=2×22×0.2N=1.6N,C项正确：角速度增 大，滑块所需的向心力增加，静摩擦力增大，D项 ◆FN 10 错误。 5.D【解析】飞机做圆周运动的向心力F向=wR,因 空气对飞机的作用力和重力的合力提供做圆周运动 的向心力，可知空气对飞机的作用力F= 246810v21m2g-2) √/(g)十F高=m√g十wR,D项正确。 0.09(2分) 6.B【解析】因为扇叶有三个，相互之间的夹角为 【解析】(1)探究向心力与质量、半径和线速度的关系 120°，现在拍出的照片都完全相同，即规察者感觉叶 时，为了只研究向心力与线速度的关系，采用的是控 片不动，说明在闪光时间里，电扇转过的角度为· 制变量法，B项正确。 ·8 高一周测卷 ·物理·J必修第二册· (2)连线如答案图所示，根据F=m二可知F-v图 轮的半径为R,则后齿盘的角速度a=”(2分) 线的斜率k=”,解得m≈0.09kg。 自行车的速度=R=上·R (2分) 10,【解析】(1)座舱做匀速圆周运动，根据v=wR 当A轮与D轮组合时，自行车速度最大，则有mx (3分) =△·R (2分) 1 rD 解得u=立rad/s (3分) 当B轮与C轮组合时，自行车速度最小，则有vmm (2)座舱匀速转动时，游客受到的向心力F向=m尺 _@orB.R (2分) rc (3分) 根据半径与齿数成正比，可得血=色·卫=42 解得F向=10N (3分) rc rn 18 11.【解析】(1)该自行车可变换四种不同挡位，分别是 ×12=7 4812 (2分) A、C组合，A、D组合，B、C组合，B、D组合(4分) (2)因为脚踏板转速一定，可知前齿盘的角速度 解得s=号aa=6m心 (4分) 不变，设前齿盘的半径为，后齿盘的半径为2，后 9