(三)圆周运动匀速圆周运动的向小力和向加速度-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高一物理必修2同步周测卷（教科版）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (三)圆周运动、匀速圆周运动的向心力和向心加速度 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只 有一项是符合题目要求的) 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.做圆周运动的物体受到的合外力不一定指向圆心 服末火示度图 D.圆周运动的向心加速度始终不变 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零rad/s 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15πm D.小孩在运动过程中处于平衡状态 3.如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r,α点是它边缘上的一点，左侧是一轮 轴，大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点和c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，下列说法正确的是 A.a点与c点的角速度大小之比为1：2 B.a点与c点的线速度大小相等 C.a点与c点的向心加速度大小相等 D.a点与b点的向心加速度大小之比为4：1 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 物理（教科版）必修第二册第1页（共4页）】 衡水金卷·先享题 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 5.如图所示，质量为的飞机以角速度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.m vg2-0 R2 D.m√g2+wR 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 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有 多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 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。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.若0=30°，则a、b两物体的线速度之比v。v=√3：2 C.若0=60°，则a、b两物体的向心加速度之比为1：2 D.a、b两物体所受的向心力均指向地心 高一同步周测卷三 物理（教科版）必修第二册第2页（共4页） 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简壁上，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处的角速度小于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 班级 姓名 分数 题号 2 3 5 6 8 答案 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(14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。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。 F/N 力传感器 10 数据采集器 光电传感器 246810v2m2s-2) 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： o/(m·s-1) 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=0.1m,由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量= kg(结果保留一位有效数字)。 物理（教科版）必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题· 10.(16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（教科版）必修第二册第4页（共4页)高一周测卷 ·物理（教科版）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 6 圆周运动的性质及受力特点 易 0.80 2 单项选择题 6 圆周运动线速度、角速度的计算 L 易 0.80 3 6 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 匀速圆周运动中向心力的分析 中 0.70 单项选择题 6 匀速圆周运动中向心力的计算 中 0.65 6 单项选择题 6 圆周运动的周期性及多解性 L 难 0.55 7多项选择颗 同轴转动的物体线速度、角速度 8 / 中 0.65 的比较 ,多项选择题 P 圆周运动向心力分析与计算 中 0.60 9 14 验证向心力与哪些因素有关的 非选择题 实验 L 中 0.75 10 非选择题 16 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（教科版）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 5.D【解析】飞机做圆周运动的向心力F向=R,因 1.C【解析】做匀速圆周运动的物体在运动过程中，向 空气对飞机的作用力和重力的合力提供做圆周运动 心力大小不变，但方向时刻改变，所以匀速圆周运动 的向心力，可知空气对飞机的作用力F= 是变加速曲线运动，速度方向时刻改变，A、B项错 √(mg)十F向=m√g十wR,D项正确： 误：匀速圆周运动的合外力指向圆心，只改变速度方 6.B【解析】因为扇叶有三个，相互之间的夹角为 向，但变速圆周运动的合外力不一定指向圆心，C项 120°，现在拍出的照片都完全相同，即观察者感觉叶 正确；向心加速度的方向始终指向圆心，故方向一直 片不动，说明在闪光时间里，电扇转过的角度为n· 在变化，D项错误。 120°，其中n为正整数，由于光源每秒闪光30次，所 2.A【解析】由题可知，小孩做匀速圆周运动的周期T 以扇叶每秒转过的角度为n·3600°，转速为10nr/s, =60s=12s,则小孩做圆周运动的角速度ω=祭 T n=1,转速为600r/min:n=2,转速为1200r/min;n =3,转速为1800r/min;n=4,转速为2400r/min;n 瓷rad/s=吾rad/s,A项正确：根据公式=or可知 =5,转速为3000r/min,B项正确，A,C、D项错误。 小孩做圆周运动的线速度v=wr=灭X3m/s= 二、多项选择题 7.BC【解析】a、b两物体共轴转动，角速度相同，由于 受m/s,B项错误：小孩在1min内通过的路程即为 转动半径不同，根据v=wr可知线速度不同，相同时 间内的路程不同，b物体的路程大于a物体的路程，A 在该时间内通过的圆弧的长度，根据线速度公式)三 是可得△s=0·4=受X60m=30元m,C项结误： 项错误；若0=30°，则r。r6=c0s0:1=√3：2，由v=wr 可得u%=rr6=√3：2，B项正确；若0=60°，则r 小孩做匀速圆周运动，速度方向时刻改变，需要向心 r=cos0:1=1:2,由a=wr可得am:ab=rm:r6=1: 力，是非平衡状态，D项错误。 2,C项正确：两物体绕地轴做匀速圆周运动，α物体 3.C【解析】靠传送带传动的两轮子的边缘线速度大 所受向心力指向地轴，不指向地心，D项错误。 小相等，所以a、b两点的线速度大小相等，根据v= 8.BD【解析】对演员和摩托车进行受力分析，设支持 wr,可知a、b两点的角速度之比wa=r6:r。=2:1, 力与竖直方向的夹角为0，如图所示： 同轴转动的两轮子上各点具有相同的角速度，所以 b、c两点的角速度相等，故a、b、c三点的角速度大小 之比w。%:w。=2:1:1,A项错误；b、c两点的角速度 mg 相同，可知b、c两点的线速度之比v6:飞.=r6r=1: P- 2,a,b两点的线速度大小相等，所以a、b、c三点的线 速度之比v。%.=1:1:2,B项错误；由a=wr=w 由图可知向心力大小F向=ngtan 0,由于质量m相 可知a、b、c三点的向心加速度之比为a。a6ae=2:l 同，0相同，则A处的向心力等于B处的向心力：根据 :2,C项正确，D项错误。 牛顿第二定律可得mngtan0=mwr,可得w= 4.C【解析】滑块受到重力、支持力、静摩擦力3个力 的作用，其中静摩擦力提供向心力，方向指向圆心，与 gan,由于A处的半径大于B处的半径，则A处 运动方向垂直，A、B项错误；由向心力公式得F= 的角速度小于B处的角速度，B、D项正确。 wr=2×22×0.2N=1.6N,C项正确：角速度增 三、非选择题 大，滑块所需的向心力增加，静摩擦力增大，D项 9.(1)B(4分) 错误。 (2)如图所示(4分) ·8· 高一周测卷 ·物理（教科版）必修第二册· F/N 解得F向=10N (4分) 10 8 11.【解析】(1)该自行车可变换四种不同挡位，分别是 6 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 2 0 不变，设前齿盘的半径为1，后齿盘的半径为r2,后 246810 v2m2-s2) 0.09(6分) 轮的半径为R,则后齿盘的角速度如=n(2分) 【解析】(1)探究向心力与质量、半径和线速度的关系 自行车的速度v1=R=L·R (2分) 时，为了只研究向心力与线速度的关系，采用的是控 制变量法，B项正确。 当A轮与D轮组合时，自行车速度最大，则有mx (2)连线如答案图所示，根据F=m亡可知F-图 =wA·R (2分) 线的斜率k=m,解得m≈0.09kg。 当B轮与C轮组合时，自行车速度最小，则有vAmm =wB·R (2分) 10.【解析】(1)座舱做匀速圆周运动，根据v=wR (4分) 根据半径与齿数成正比，可得m=飞，卫=42 U角max rc rA18 解得a=立rads (4分) ×指-品 (2分) (2)座舱匀速转动时，游客受到的向心力F向=m尺 12 解得am=气m=6m/s (4分) (4分) 9