6.1 圆周运动 同步提高练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

6.1 圆周运动同步提高训练 分层一：夯实基础训练 一、单选题 1．游乐场中，大摆锤摆臂的上端悬挂于横梁上，下端O连接圆形座舱，座舱平面与摆臂垂直。通过电机与齿轮等驱动，摆臂在某竖直平面内向下摆动过程中，座舱按图示方向绕O匀速转动，此时座舱直径ab与摆臂所在的竖直平面垂直，则（    ） A．O点做自由落体运动 B．a点不做圆周运动 C．此时a点的速度一定大于b点的速度 D．此时a点的速度一定大于O点的速度 2．下列说法不正确的是（　　） A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不断改变 B．乒乓球被击打过程中受到的作用力先增大后减小 C．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大 D．篮球水平飞出过程中受到空气阻力时在空中飞行时间变短 3．如图所示，足够长的圆柱体绕竖直轴OO'匀速转动，用外力将物块压在柱面上并保持物块静止，物块与圆柱接触面粗糙。一竖直光滑挡板（未画出）使物块在水平方向不能随圆柱转动，现仅用指向OO'的水平恒力F挤压物块同时由静止释放物块，则（　　） A．物块仍然可以保持静止 B．物块向下做自由落体运动 C．物块向下做加速度减小的加速运动，最终一定能做匀速运动 D．若物块最终能匀速运动，则匀速运动的速度大小与圆柱体转动快慢有关 4．如图，一灰色圆盘绕垂直于盘面的轴O顺时针匀速转动，转速为10r/s。在暗室中用每秒闪光9次的频闪光源照射圆盘，可观察到圆盘上白斑P每秒（     ） A．逆时针旋转9圈 B．顺时针旋转9圈 C．顺时针旋转1圈 D．逆时针旋转1圈 5．某游乐场旋转木马的转盘半径为3m，运行时的转速n=6r/min。关于转盘边缘座椅（视为质点）的运动，下列说法正确的是（　　） A．座椅的角速度rad/s，线速度v=0.6πm/s B．座椅的角速度rad/s，线速度v=3πm/s C．若转盘转速增大为12r/min，边缘线速度将变为原来的3倍 D．若座椅移至转盘半径1.5m处，角速度将变为原来的 6．如图所示的装置中，左侧的轮子利用皮带带动右侧轮轴转动。已知b是轮轴上的一点，到轴心的距离为r，a、c、d分别是三个轮（轴）边缘上的点，到轴心的距离，则以下说法错误的是（    ） A． B． C． D． 4：1：4：2 7．如图，自行车传动装置中，Ⅰ是半径为的主动齿轮，Ⅱ是半径为的被动齿轮，Ⅲ是半径为且与Ⅱ共轴的后轮，A、B、C分别为边缘上的一个点，自行车前进时，传动装置不打滑。则（    ） A．A、B两点的线速度之比 B．A、B两点的角速度之比 C．B、C两点的线速度之比 D．B、C两点的角速度之比 分层二：能力提升训练 二、多选题 8．中国火箭军成功进行了一次洲际弹道导弹全射程试验，弹头最终准确落入预定海域。某物理兴趣小组想用光束研究导弹的运动特点，为此设计了如图所示的模型。设导弹始终沿水平方向做直线运动，距离导弹运动方向为h的O点发出的光束以角速度ω顺时针匀速转动，发现在A、B两点之间光斑始终落在导弹上，当导弹在A点时，光束与导弹运动方向所在水平线的夹角为α，当导弹在B点时，光束与导弹运动方向所在水平线的夹角为β。已知A、B、O三点在同一竖直平面内，下列不正确的是（　　） A．导弹在A点时的速度大小为 B．导弹由A点运动到B点经历的时间为 C．导弹由A点运动到B点的过程做减速运动 D．导弹由A点运动到B点的平均加速度大小为 9．如图所示，、两点分别位于大、小两轮的边缘，大轮半径是小轮半径的2倍，点是的中点，两轮之间靠摩擦传动，且没有相对滑动。关于、、三点的角速度的大小、、，以及线速度的大小、、的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，在无人机的某次定点投放性能测试中，目标区域是水平地面上以O点为圆心，半径R1=5m的圆形区域，OO'垂直地面，无人机在离地面高度H=20m的空中绕O'点、平行地面做半径R2=3m的匀速圆周运动，A、B为圆周上的两点，∠AO'B=90°。若物品相对无人机无初速度地释放，为保证落点在目标区域内，无人机做圆周运动的最大角速度应为ωmax。当无人机以ωmax沿圆周运动经过A点时，相对无人机无初速度地释放物品。不计空气对物品运动的影响，物品可视为质点且落地后即静止，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法不正确的是（　　） A． B． C．在A点释放的物品落地时，无人机已经经过B点 D．在A点释放的物品落地时，无人机尚未运动到B点 分层三：拓展训练 三、实验题 11． 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，小明按如图装置进行实验，物块放在平台卡槽内，平台绕轴转动，物块做匀速圆周运动，平台转速可以控制，光电计时器可以记录转动快慢。 (1)为了探究向心力与角速度的关系，需要控制 和 保持不变，小明由计时器测转动的周期T，计算的表达式是 。 (2)小明按上述实验将测算的结果用作图法来处理数据，如图所示纵轴F为力传感器读数，横轴为，图线不过坐标原点的原因是 ，用电子天平测得物块质量为，直尺测得半径为，图线斜率大小为 （结果保留两位有效数字）。 12．某同学用图示的装置来探究向心力F与质量m、转动半径r和角速度ω的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的质量分布均匀的正方形滑块通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接，并随杆一起做匀速圆周运动，水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，每经过光电门一次，力传感器和光电门就同时获得一组向心力大小F和遮光时间为Δt的数据(记录数据时，滑块相对于杆处于静止状态)。 (1)为了探究滑块的向心力F与角速度ω的关系，该同学需要采用的实验方法为______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．微元法 D．比值法 (2)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，若滑块中心与转轴中心的距离为r，遮光片到转轴中心的距离为R，则水平直杆角速度为 。(用Δt、d、R、r中部分或全部物理量表示) 四、解答题 13．自动烤串机底部带凹槽的长直轨道与电机相连，带齿轮的不锈钢签子卡在卡槽中，不锈钢签子在齿轮、卡槽和凹槽的共同作用下转动。某次转动中，带凹槽的轨道在电机作用下由静止开始向右加速，再减速运动至停止。已知轨道在x＝10cm的范围内做往返运动，加速过程和减速过程可看作加速度大小均为的匀变速直线运动，半径为r＝1cm的齿轮做圆周运动。A为齿轮边缘上一个质点，求： (1)若以第一次加速运动的开始为起始时刻（t＝0），在第一次加速阶段，求质点A的线速度和角速度关于时间t的表达式； (2)求轨道往返运动的最大速度和周期T。 14．如图所示，质量为的小物块放在长直水平面上，用水平细线紧绕在半径为、质量为的薄壁圆筒上。时，圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动，转动中角速度满足。物块和地面之间动摩擦因数为，取。 (1)请说明物块做何种运动？并求出物块运动中受到的拉力的大小。 (2)若当圆筒角速度达到时，使其减速转动，并以此时刻为，且角速度满足，则减速多长时间后小物块停止运动？ 15．如图所示，一水平圆盘半径为，绕过圆心的竖直轴转动，三点共线，且为圆盘边缘的标记点。当点转到最左侧时，在点相对于地面沿所在的竖直平面内斜向上抛出一个小球，小球速度方向与直线的夹角为。已知小球击中圆盘右边缘时，恰与此时转动到该位置的标记点重合。设重力加速度，取3，，求: (1)小球从点斜向上抛出的速度大小； (2)圆盘转动角速度的最小值。 试卷第6页，共7页 试卷第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 6.1 圆周运动同步提高训练参考答案 1．B 【详解】A．O点到横梁的距离为摆臂的长度保持不变，则O点的轨迹为圆周运动，故A错误； B．O点的轨迹为圆周运动，a点相对于O点转动，则a点的实际轨迹为复杂的曲线运动，不是圆周运动，故B正确； C D．设座舱边缘绕O匀速转动的线速度大小为，则a点的速度大小为，b点的速度大小为，则此时a点的速度一定小于b点的速度，a点的速度一定小于O点的速度，故C错误，D错误。 故选B。 2．D 【详解】A．匀速圆周运动中，加速度方向始终指向圆心（向心加速度），方向不断变化，加速度是矢量，方向变化即加速度变化，故A正确； B．击打时，乒乓球的形变量先增后减，作用力随形变量变化，故B正确； C．惯性仅由质量决定，与速度无关。足球质量不变，惯性不变，故C正确； D．空气阻力在竖直方向的分量方向向上，根据牛顿第二定律可知会减小下落加速度，导致下落时间增加，因此飞行时间应更长，故D错误。 故选D。 3．D 【详解】仅用指向OO'的水平恒力F挤压物块同时由静止释放物块，圆柱体对物块的弹力大小为 设物块与圆柱体间的动摩擦因数为，则物块受到的滑动摩擦力大小恒定不变，大小为 初始时，物块与圆柱体只存在水平方向的相对速度，则物块受到的滑动摩擦力处于水平方向，所以物块在重力作用下一定竖直向下加速运动，随着物块速度的增大，物块与圆柱体相对速度斜向下，物块受到的滑动摩擦力斜向上，设滑动摩擦力与竖直方向的夹角为，则滑动摩擦力竖直向上的分力为 随着物块速度的增大，逐渐减小，滑动摩擦力竖直向上的分力逐渐增大； 若物块受到的滑动摩擦力大小小于物块的重力，即 则滑动摩擦力竖直向上的分力一定小于重力，物块最终不会做匀速直线运动。 若物块受到的滑动摩擦力大小大于物块的重力，即 则当滑动摩擦力竖直向上的分力等于重力时，物块最终做匀速直线运动，此时有， 可知匀速运动的速度大小与圆柱体的表面的线速度大小有关，即与圆柱体转动快慢有关。 故选D。 4．C 【详解】带有白斑P的灰色圆盘，可绕轴O顺时针匀速转动，转速为10r/s，即 在暗室中用每秒闪光9次的频闪光源照射圆盘，即 由于，所以观察到白斑P顺时针旋转，则 所以观察到白斑P每秒顺时针旋转1圈。 故选C。 5．A 【详解】AB．转速，故角速度 线速度，故A正确，B错误； C．若转盘转速增大为12r/min，线速度，原线速度，故线速度变为原来的2倍，故C错误。 D．角速度由转盘整体决定，与半径无关。座椅移至半径处，角速度仍为，故D错误。 故选A。 6．D 【详解】C．半径之比为 根据得， 同轴转动时 解得，C正确； B．根据得， B正确； A．根据，线速度之比为 A正确； D．根据，线向心加速度之比为 D错误。 故选D。 7．C 【详解】A． A、B两点链条传动，线速度之比 故A错误； B．由，可得 A、B两点的角速度之比 故B错误； D． B、C两点同轴转动，角速度之比 故D错误； C．由，可得B、C两点的线速度之比 故C正确。 故选C。 8．AC 【详解】A．由题意可知，光斑的速度与导弹的速度总相等，将导弹的速度沿光束和垂直光束方向进行分解，如图所示 设导弹在A点时的速度为，根据几何关系有 根据圆周运动参量的关系，有 解得，故A错误； B．导弹由A点运动到B点的过程，光束转过的角度 根据 解得，故B正确； C．根据运动的合成与分解可知，导弹在B点的速度 因为，所以，导弹由A点运动到B点的过程做加速运动，故C错误； D．根据加速度的定义式有 解得，故D正确。 故选AC。 9．AD 【详解】A、C两点同轴转动，则角速度相等，即 根据可知 A、B两点同缘转动，可知线速度相等，即 根据可知 综上所述，则， 故选AD。 10．AC 【详解】AB．物品从无人机上释放后，做平抛运动，竖直方向 可得t=2s 要使得物品落点在目标区域内，水平方向满足 最大角速度等于 联立可得 故A错误，B正确； CD．无人机从A到B的时间 由于，可知无人机运动到B点时，在A点释放的物品已经落地，故C错误，D正确。 故选AC。 11．(1) 质量 半径 (2) 存在摩擦力的影响 【详解】（1）[1][2]由向心力公式 可知保持质量和半径不变，可探究向心力和角速度的关系。 [3]根据 可得 （2）[1]实际表达式为 整理得 图线不过坐标原点的原因是存在摩擦力的影响。 [2]以上分析可知斜率为 12．(1)B (2) 【详解】（1）为了探究滑块的向心力F与角速度ω的关系，需保持质量和半径不变，该同学需要采用的实验方法为控制变量法。 故选B。 （2）测得遮光片的挡光时间为，则遮光片经过光电门时的线速度大小为 角速度为 13．(1)（m/s），（rad/s） (2)0.1m/s，4s 【详解】（1）（1）加速阶段                                 由于加速过程和减速过程的加速度大小相同                                    代入数据解得                                     轨道的速度、质点A的线速度大小（m/s）    由于质点A在做圆周运动，又有（rad/s）     （2）轨道加速过程有                                 代入数据得                             则往返周期为                                     代入数据得 14．(1)物块做初速为零的匀加速直线运动，6N (2)8s 【详解】（1）圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同，根据 线速度与时间成正比，物块做初速为零的匀加速直线运动。物块加速度为 由牛顿第二定律得 则细线拉力为 （2）圆筒减速时线速度的大小为 圆筒减速过程线速度为 所以圆筒减速过程加速度大小为 若绳子无拉力，物块的加速度大小为 所以 则物块减速运动的时间为 解得 15．(1) (2) 【详解】（1）对小球，竖直方向有 水平方向有 联立得 代入数据可解得小球从A点斜向上抛出的速度大小 （2）设圆盘转动的周期为，则有（n=0，1，2，3…） 解得（n=0，1，2，3…） 由（1）解得，（n=0，1，2，3…） 当时，圆盘转动角速度的最小值 2 学科网（北京）股份有限公司 $