第二章 圆周运动 单元测试（提升卷）-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

第二章 圆周运动 单元测试（提升卷） 2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册 一、选择题（1~7题单选题，每小题4分，8-10题多选题，每小题6分，共46分） 1．无偿献血、救死扶伤的崇高行为，是文明社会的标志之一。现代献血常采用机采成分血的方式，就是指把健康人捐献的血液，通过血液分离机分离出其中某一种成分（如血小板、粒细胞或外周血干细胞）储存起来，再将分离后的血液回输到捐献者体内。分离血液成分需要用到一种叫离心分离器的装置，其工作原理的示意图如图所示，将血液装入离心分离器的封闭试管内，离心分离器转动时给血液提供一种“模拟重力”的环境，“模拟重力”的方向沿试管远离转轴的方向，其大小与血液中细胞的质量以及其到转轴距离成正比。初始时试管静止，血液内离转轴同样距离处有两种细胞a、b，其密度分别为和，它们的大小与周围血浆密度的关系为。对于试管由静止开始绕轴旋转并不断增大转速的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．细胞a相对试管向内侧运动，细胞b相对试管向外侧运动 B．细胞a和细胞b都相对试管向外侧运动 C．这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向向外侧逐渐变小 D．这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向各处大小相同 2．如图所示，下列有关生活中的圆周运动的实例分析说法正确的是（　　） A．图甲中，汽车通过凹形桥的最低点时支持力小于重力 B．图乙中，长为L的细绳与竖直方向夹角为θ，小球做圆锥摆运动的角速度为 C．图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力 D．图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压内轨 3．如图所示，一半径为的雨伞绕伞柄在水平面以角速度匀速旋转，伞边缘距地面的高度为，伞边缘甩出的水滴在地面上形成一个圆，重力加速度大小为，每个甩出的水滴在空中的运动可视为平抛运动，则圆的半径为（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与OO'之间的夹角为θ，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．小物块做圆周运动的半径为R B．小物块受到的支持力提供向心力 C．小物块受到的支持力大小为 D．转台转动的角速度为 5．如图所示，长为的悬线固定在点，在点正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点同一水平面上无初速度释放，小球到最低点悬线碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是（　　） A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然减小 C．小球受到悬线的拉力突然减小 D．小球的向心加速度突然增大 6．如图，主动轮大圆盘与从动轮小圆盘通过皮带（不打滑）连接，大圆盘与小圆盘的半径之比为，材料相同的可以视为质点的两物体质量之比为，两个物体距离转动轴的距离相等。现在让圆盘匀速转动起来，下列说法中正确的是（　　） A．物体A与物体B相对圆盘滑动之前的角速度之比为 B．物体A与物体B相对圆盘滑动之前的摩擦力之比为 C．物体A与物体B相对圆盘滑动之前的向心加速度之比为 D．如果增加主动轮的转速，则物体先相对圆盘滑动 7．蛙式打夯机是一种结构简单、操作方便的夯实机械。如图所示，蛙式打夯机主要由偏心轮（飞轮和偏心块组成）、电动机和夯体三部分组成。飞轮和夯体总质量为M，偏心块质量为m，偏心块的重心到轮轴的距离为R，重力加速度为g。在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内匀速转动，皮带不打滑。当偏心轮上的偏心块转到顶端时，夯体刚好对地面无压力。下列说法正确的是（　　） A．电动机轮轴与偏心块转动角速度相同 B．偏心块转到最低时对地面的压力等于 C．偏心轮转动的角速度为 D．偏心块转到最低时处于失重状态 8．如图所示，现有一固定且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°（sin37°=0.6），则（　　） A．A、B两球所受支持力的大小之比为3:4 B．A、B两球运动的周期之比为 C．A、B两球的角速度之比为 D．A、B两球的线速度之比为 9．如图为二轮平衡车，两轮直径相等，外轮、内轮的圆心分别为O1、O2（图中未标出），O1O2连线中点为P。某人在水平地面上操纵平衡车，使其绕O1O2连线延长线上的定点O做匀速圆周运动，，。车轮不打滑，轮胎宽度及形变不计，下列说法正确的是（　　） A．二轮平衡车所受合外力始终不变 B．O1、P绕O做圆周运动的线速度大小之比为（2R+L）∶2R C．O1、O2绕O做圆周运动的角速度大小之比为（2R+L）∶（2R-L） D．外轮与内轮绕O1O2连线转动的角速度大小之比为（2R+L）∶（2R-L） 10．一位同学玩飞镖游戏，圆盘边缘上有一P点，飞镖抛出时与P等高，且距离P点为L，如图所示。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘以一定角速度绕盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则（　　） A．飞镖在空中飞行的时间为 B．圆盘转动周期的最小值为 C．圆盘的半径可能为 D．P点随圆盘转动的线速度可能为 二、非选择题（11题8分，12题8分，13题11分，14题13分，15题14分，共54分） 11．用图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的半径的两倍。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。 (1)下列实验与本实验中采用的实验方法一致的是（　　） A．探究弹簧弹力与形变量的关系 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与力、质量的关系 (2)某次实验时，选择两个体积相等的实心铝球和钢球分别放置在A处和C处，变速塔轮的半径之比为，是探究哪两个物理量之间的关系（　　） A．向心力与质量 B．向心力与角速度 C．向心力与半径 D．向心力与线速度 (3)关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．为探究向心力大小和质量的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置A和短槽C上位置，皮带套在塔轮上半径不同的凹槽内 B．为探究向心力大小和半径的关系，可把质量相等的小球放在长槽上B位置和短槽C上位置，皮带套在半径相同的塔轮上 C．为探究向心力大小和角速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上A位置和短槽C上位置，皮带套在半径不同的塔轮上 D．为探究向心力大小和线速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上A位置和短槽C上位置，皮带套在半径相同的塔轮上 (4)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（选填“一”“二”或“三”） 12．某同学用如图1所示的装置探究向心力大小与速度、半径的关系。小球被细绳悬挂在铁架台上，悬挂点有一力传感器（可测细绳中的拉力），悬挂点正下方有一光电门，小球经过最低点时球心恰好挡住光电门发出的光。测得小球的质量为，直径为，悬线长度为，已知当地的重力加速度大小为。 (1)为了完成本实验，需要采取的科学方法是____。 A．微元法 B．控制变量法 (2)改变小球释放的高度以改变小球经过最低点时的速度大小，通过实验得到多组小球经过最低点时的拉力及挡光时间数据，作出图线如图2所示，图像纵轴上的截距的物理意义为____。 (3)保持光电门的位置不变，改变力传感器的高度和绳长，每次均使小球静止时恰好位于光电门处，将小球拉至同一高度由静止释放，测量多组小球经过最低点时的拉力及对应的绳长数据，为了得到向心力与半径的关系，应该作出____（填“”或“”）图像。 13．“抛石机”是古代战争中常用的一种设备，其装置简化原理如图所示，“抛石机”长臂的长度。在某次攻城战中，敌人城墙高度H=12m，士兵们为了能将石块投入敌人城中，在城外堆出了高的小土丘，在小土丘上使用“抛石机”对敌人进行攻击。士兵将质量m=4.8kg的石块装在长臂末端的弹框中，开始时长臂处于静止状态，其与水平底面夹角。现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，石块被水平抛出且恰好击中城墙正面与小土丘等高的P点，P点与抛出位置间的水平距离。不计空气阻力，重力加速度。 (1)求石块刚被抛出时的速度大小v0。 (2)求石块转到最高点时对弹框竖直方向作用力的大小。 (3)若城墙上端的水平宽度，则石块抛出时速度多大才可以击中敌人城墙顶部？ 14．如图（a）所示为自行车气门嘴灯，它通过接触式开关控制，其结构如图（b）所示，弹簧一端固定在顶部，一端与一个滑块连接。触点a、b分别装在滑块上和气门嘴灯的底部。当车轮转动的角速度达到一定值时，滑块拉伸弹簧后使触点a、b接触，从而接通电路，使气门嘴灯发光。已知滑块与a的总质量为m，弹簧劲度系数为k，b点与车轮圆心距离为R。车轮静止且气门嘴灯在最低点时（a在上方，b在下方），a、b距离（d远小于R）。重力加速度大小为g，不计接触式开关中的一切摩擦，滑块和a、b均视为质点。 (1)若自行车在平直道路上前进，车轮与地面之间始终不打滑，不计轮胎的厚度，则气门嘴灯从最低点转过半圈到达最高点的过程中，其位移大小是多少？ (2)当弹簧处于原长时，求a、b的距离d0； (3)若车轮匀速转动，气门嘴灯到达最低点时刚好发光，求车轮转动的角速度ω1大小； (4)若车轮匀速转动的角速度，求车轮每转一圈过程中气门嘴灯发光的时间。 15．如图1所示为某货运站的货物传送装置示意图，传送装置由圆弧轨道AB、传送带BC组成，在C端下方停放一辆运输车，用来装载货物。一个质量的货物（可视为质点），沿圆弧轨道下滑至最低点B时，速度大小为，此后无能量损失地滑上水平传送带BC。通过调整皮带轮（不打滑）的转动角速度可使货物经C点被水平抛出后落在车厢上的不同位置（车厢足够长），货物在空中的运动可视为平抛运动。已知圆弧轨道半径，水平传送带BC的长度为，其皮带轮的半径，传送带上部距车厢载物面的高度为，货物与皮带间的动摩擦因数，g取。不计空气阻力。 (1)货物下滑至圆弧轨道最低点B时，求轨道对货物的支持力的大小； (2)若传送带静止，求货物在车厢内的落地点距C端的水平距离； (3)当皮带轮以角速度顺时针匀速转动，求货物在车厢内的落地点到C端的水平距离； (4)若皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，在图2中画出货物在车厢内的落地点到C端的水平距离s随角速度ω变化的图像。（要求作图准确，标出相应的坐标数值） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．A【详解】AB． 根据，因ω，r相同，而，可知细胞a所需的向心力比相同体积血浆所需的向心力小，则细胞a做向心运动，细胞a相对试管向内侧运动；由于，可知细胞b所需的向心力比相同体积血浆所需的向心力大，则细胞b做离心运动，细胞b相对试管向外侧运动，故A正确，B错误； CD．根据可知，这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向向外侧逐渐变大，故CD错误。故选A。 2．B【详解】A．根据牛顿第二定律得解得，A错误； B．根据牛顿第二定律得解得，B正确； C．图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的衣服的作用力不足做离心运动，水滴不受离心力作用，C错误； D．图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨，D错误。故选B。 3．A【详解】水滴被甩出后做平抛运动，初速度方向与伞的半径垂直，由圆周运动速度角速度关系得 竖直方向水平方向的位移解得 平抛运动水平方向的位移与离开伞时的伞的半径垂直，因此地面圆的半径故选A。 4．D【详解】A．小物块做圆周运动的半径为，A错误； B．小物块受到的支持力与重力的合力提供向心力，B错误； C．小物块受到的支持力大小为解得，C错误； D．转台转动的角速度为解得，D正确。故选D。 5．D【详解】A．悬线与钉子碰撞前后瞬间，线的拉力方向与小球的运动方向垂直，故小球的线速度不变，A错误； B．当半径减小时，由知，线速度不变，可得角速度突然变大，B错误； D．由知，线速度不变，半径突然变小，向心加速度突然增大，D正确； C．在最低点，由牛顿第二定律 由于向心力变大可知，悬线的拉力突然变大，C错误。故选D。 6．D【详解】A．皮带不打滑，两圆盘边缘线速度相等，即 。由 ，得 ，已知 ，因此： ，即 ，故A错误； B．物体随圆盘转动，摩擦力提供向心力 ，两物体到转轴距离 相等，，因此： ，摩擦力之比为 ，故B错误； C．向心加速度 ，因此： ，向心加速度之比为 ，故C错误； D．物体刚好相对滑动时，最大静摩擦力提供向心力：，得临界角速度 。两物体材料相同（ 相同）， 相同，因此临界角速度 相同。 由于实际转动中 ，增加主动轮转速时， 增大， 同步增大， 先达到临界角速度，因此B物体先相对滑动，故D正确。故选D。 7．C【详解】A．电动机轮轴与皮带轮通过皮带传动，线速度相等，根据电动机轮轴与皮带轮半径不同，皮带轮与偏心轮同轴转动角速度相同，故电动机轮轴与偏心轮转动角速度不相同，故A错误； C．当偏心轮上的偏心块转到顶端时，夯体刚好对地面无压力，有 对偏心块有 解得偏心轮转动的角速度为，故C正确； BD．在最低点，打夯机对地面压力最大，对偏心块有 对打夯机有解得 根据牛顿第三定律可知，打夯机对地面压力的最大值大于，处于超重状态，故BD错误。故选C。 8．CD【详解】A．由于小球在运动的过程中合力提供向心力，沿水平方向，所以根据平行四边形定则可得 则，故A错误； B．小球受到的合外力为，解得所以，故B错误； C．根据牛顿第二定律可得所以所以，故C正确； D．根据牛顿第二定律可得所以所以，故D正确。故选CD。 9．BD【详解】A．二轮平衡车做匀速圆周运动，合外力提供向心力，合外力方向时刻指向圆心，合外力方向时刻改变，故A错误； B．由，共轴模型角速度相同，可知O1、P绕O做圆周运动的线速度大小与半径成正比，故速度之比为，故B正确； C．O1、O2绕O做圆周运动相同时间转过相同的角度，角速度相等，故其角速度大小之比为1:1，故C错误； D．外轮与内轮转动的线速度大小之比为 由，两轮直径相等，可知外轮与内轮绕O1O2连线转动的角速度与线速度大小成正比，故其角速度大小之比为（2R+L）∶（2R-L），故D正确。故选BD。 10．AD【详解】A．飞镖水平位移为，水平方向匀速：，解得飞行时间，故A正确。 B．飞镖击中点时，从初始位置（盘心正上方）转到飞镖高度，需要转过圈加半圈（），即 整理得周期： 时周期最大，最大周期为；越大越小，不存在最小周期，故B错误。 C．竖直方向飞镖下落位移： 击中时在盘心正下方，下落位移等于圆盘直径，即，得，与选项矛盾，故C错误。 D．点线速度，代入和，整理得： 当时，，满足条件，故D正确。故选AD。 11．(1)C(2)A(3)BC(4)一 【详解】（1）A．探究弹簧弹力与形变量的关系没有涉及多个变量的相互影响，没有使用控制变量法，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律采用的是等效替代法，故B错误； C．探究加速度与力、质量的关系采用了控制变量法，故C正确。故选C。 （2）选择两个体积相等的实心铝球和钢球分别放置在A处和C处，变速塔轮的半径之比为1:1，由于小球质量不同，可见探究的是向心力与质量都关系。故选A。 （3）A．为探究向心力大小和质量的关系，应把质量不相等的小球放在长槽A和短槽C上位置，皮带套在塔轮上半径相同的凹槽内，确保角速度相等，故A错误； B．为探究向心力大小和半径的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置A和短槽C上位置，皮带套在半径相同的塔轮上，故B正确； C．为探究向心力大小和角速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上A位置和短槽C上位置，皮带套在半径不同的塔轮上，故C正确； D．为探究向心力大小和线速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上A位置和短槽C上位置，皮带套在半径不相同的塔轮上，故D错误； 故选BC。 （4）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，则需要角速度相等，根据可知，应将传动皮带调至第一层。 12．(1)B(2)/小球受到的重力大小(3) 【详解】（1）本实验需要探究多个物理量间的关系，因此选用控制变量法，故选B。 （2）对小球在最低点受力分析即 图线为不过原点的一条直线，截距的物理意义为 （3）由因此应该作出图像。 13．(1)15m/s(2)177N(3) 【详解】（1）石块抛出后做平抛运动，有则石块抛出时的速度 （2）石块转到最高点时，弹框对石块竖直方向的作用力和石块的重力的合力提供石块做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律得解得N 根据牛顿第三定律知，石块转到最高点时对弹框竖直方向作用力的大小为177N。 （3）石块击中城墙顶部时，根据公式，有代入数据解得s 石块击中城墙顶部的水平位移抛出时初速度 代入数据解得 14．(1)(2)(3)(4) 【详解】（1）气门嘴灯从最低点转过半圈到达最高点的过程中，位移大小为 （2）车轮静止且气门嘴灯在最低点时，有解得此时弹簧的伸长量为 当弹簧处于原长时，a、b的距离为 （3）若车轮匀速转动，气门嘴灯到达最低点时刚好发光，则解得 （4）若气门嘴灯到达最高点时刚好发光，有解得 由于 则车轮转动一圈的过程中，气门嘴灯不能一直发光，设其刚好发光的位置与车轮圆心连线竖直向上方向的夹角为θ，如图所示 根据牛顿第二定律可得解得 转动周期为 则一个周期内，气门嘴灯发光的时间为 15．(1)(2)(3)(4) 【详解】（1）根据题意，货物下滑至圆弧轨道最低点B时，由牛顿第二定律有 代入数据解得 （2）若传送带静止，货物滑上传送带之后，由牛顿第二定律有解得 由运动学公式有解得 货物离开传送带之后做平抛运动，竖直方向上有解得 水平方向上有解得 （3）当皮带轮以角速度顺时针匀速转动，则传送带的速度为 结合上述分析可知，货物在传送带上先减速后匀速，离开传送带时的速度与传送带速度相同，之后做平抛运动，则有 （4）根据题意，结合上述分析可知，若传送带的速度，此时 货物将在传送带上一直减速运动，离开传送带时的速度为 货物在车厢内的落地点到C端的水平距离 若货物一直在传送带上加速运动，则有解得 即传送带的速度时，此时 货物离开传送带的速度为 货物在车厢内的落地点到C端的水平距离 若皮带轮的角速度满足时，货物在传送带上做先减速后匀速或者是先加速后匀速，最终离开传送带时与传送带速度相同，则货物在车厢内的落地点到C端的水平距离 在图2中画出货物在车厢内的落地点到C端的水平距离s随角速度ω变化的图像，如图所示 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $