2025-2026学年高一下学期物理自编练习卷（圆周运动 万有引力）（广东适用）（提升卷）

2025-2026学年高一下物理自编练习卷（圆周运动 万有引力）（广东适用）（提升卷） 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．如图，与水平面成30°的倾斜匀质圆盘绕垂直于盘面的中心固定轴匀速转动，一根不可伸长的细绳穿过圆盘中心，圆盘上方部分细绳与圆盘表面平行且与圆盘间无作用力，一端悬挂质量为的物块A，另一端与随圆盘一起转动的物块B相连，已知物块B的质量为。物块B与盘心的距离，与盘面之间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑细绳与圆盘之间的摩擦力，。当物块A始终保持静止时，圆盘转动的最大角速度为（　　） A． B． C． D． 2．如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　） A．只要轮子转动起来，气嘴灯就能发光 B．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光 C．安装时A端比B端更远离圆心 D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光 3．往复式活塞压缩机是通过活塞在汽缸内做往复运动来压缩和输送气体的压缩机，简图如图所示，圆盘与活塞通过铰链、连接在轻杆两端，左侧活塞被轨道固定，只能在方向运动，圆盘绕圆心（定点）做角速度为的匀速圆周运动，已知距离不变，杆长，则（　　） A．杆长越大，活塞运动的范围越大 B．活塞运动范围与杆长L无关 C．当垂直于时，活塞速度为 D．当垂直于时，若与夹角为，则活塞速度为 4．中国载人登月初步方案已公布，计划2030年前实现载人登月科学探索。假如在登月之前需要先发射两颗探月卫星进行科学探测，两卫星在同一平面内绕月球的运动可视为匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示，测得两卫星之间的距离随时间t变化的关系如图乙所示，不考虑两卫星之间的作用力。下列说法正确的是（    ） A．a、b两卫星的线速度大小之比 B．a、b两卫星的加速度大小之比 C．a卫星的运转周期为 D．b卫星的运转周期为2T 5．筒车（图甲）是利用水流带动车轮，使装在车轮上的竹筒自动将水提上岸进行灌溉的装置。其简化模型如图乙所示，转轴为在同一高度，分别为最低点和最高点，为水面；筒车在水流的推动下顺时针做半径为，角速度大小为的匀速圆周运动。竹筒在点开始打水，从点离开水面；假设从点到点的过程中，竹筒所装的水质量为且保持不变，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．竹筒过点时，线速度大小为 B．竹筒从点到点的过程中，向心加速度保持不变 C．水轮车上均匀装有16个竹筒，则相邻竹筒打水的时间间隔为 D．竹筒过点时，竹筒对水的作用力大小大于 6．地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。若哈雷彗星在近日点和远日点与太阳中心的距离为和。则（　　） A．哈雷彗星的公转周期大约为150年 B．哈雷彗星在近日点与远日点的速度比值 C．哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比 D．哈雷彗星通过与地球轨道的交点时的速度小于地球经过该点时的速度 7．如图所示，某同学自制了一个水流星，用轻绳在水杯的开口处打孔固定，并在水杯中倒入一定量的水。现用手拉住轻绳端点，使水杯以为圆心在竖直平面内做匀速圆周运动，发现水始终没有流出水杯。已知轻绳端点到水面的距离为，水的深度为，重力加速度大小为，下列说法正确的是（　　） A．保持轻绳长度不变，减小转动的角速度，水一定会流出 B．保持转动的角速度不变，增加绳子的长度，则水有可能会流出 C．保持转动的角速度不变，向杯中加水，则水有可能会流出 D．要使得全程水不流出水杯，则水杯通过最高点时的角速度的最小值为 8．“古有司南，今有北斗”，如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022全球十大工程成就”。组成北斗卫星导航系统的卫星运行轨道半径越大，线速度越小，卫星运行状态视为匀速圆周运动，其图像如图乙所示，图中为地球半径，为北斗星座GEO卫星的运行轨道半径，图中物理量单位均为国际单位，引力常量为，忽略地球自转，则（　　） A．地球的质量为 B．地球的密度为 C．北斗星座GEO卫星的加速度为 D．地球表面的重力加速度为 9．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定质量为m的小球。现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。则（　　） A．小球做圆周运动的半径 B．当地的重力加速度大小 C．时，小球受到的弹力方向向上 D．时，小球受到的弹力大小与重力大小相等 10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A．如图，汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力 B．如图所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C．如图，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的、位置先后分别做匀速圆周运动，则小球在位置的角速度等于在位置时的角速度 D．如图，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间会有挤压作用 11．一同学利用手机phyphox软件探究做匀速圆周运动的物体的向心加速度与转动半径和转动角速度之间的关系。如图甲所示，将手机固定在圆盘上，一个可调节转速的电机带动圆盘转动，手机上的phyphox软件可记录手机的向心加速度和角速度。改变电机的转速，重复实验，根据多组实验数据获得图乙所示的图像。 (1)下列实验与本实验的研究方法相同的是___________。 A．用油膜法测量分子直径 B．探究气体的压强与体积、温度的关系 C．探究两个互成角度的力的合成规律 (2)图乙的图像是曲线，无法判断向心加速度与角速度的关系，若将横轴改为_________（选填“”“”或“”），可得到如图丙所示的过原点的直线。 (3)该同学用同一部手机实验，得到了丁图中的三根曲线，设分别为图中曲线①②所对应的两次实验的转动半径，则___________（选填“>”“<”或“=”）。 12．某兴趣小组用图甲所示的向心力演示器验证向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为，变速塔轮自上而下每层左、右半径之比分别为、和，如图乙所示。 (1)在进行下列实验时采用的方法与本实验相同的是_____（填正确答案标号）。 A．伽利略对自由落体的研究 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．卡文迪什通过扭秤实验测出引力常量 D．探究加速度与力、质量的关系 (2)在某次实验中，验证向心力与角速度之间的关系时，左、右两标尺露出的格子数之比为1：9，运用圆周运动知识可以判断是将传动皮带调至第_____（填“一”“二”或“三”）层塔轮。 (3)现有两小球1和2，质量分别为和，且，在另一次实验中，把小球1放在位置，小球2放在位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_____。 13．如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合，转台以一定角速度匀速旋转，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块在点随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和点的连线与之间的夹角。已知重力加速度为，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为。 （1）若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时陶罐转动的角速度的大小； （2）小物块在A点随陶罐一起匀速转动，求陶罐转动的角速度的最大值。    14．宇航员在地球表面将小球以一定的水平初速度向斜面抛出，斜面倾角，地球表面重力加速度为，小球经（未知）时间恰好垂直撞在斜面上。现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面，将小球以相同的初速度向该斜面抛出，小球经的时间落在斜面上，其位移恰与斜面垂直，已知该星球的半径为，引力常量为。求： (1)小球在地球表面运动的时间； (2)该星球表面的重力加速度； (3)该星球的密度。 15．如图，两个半径均为的四分之一圆弧管道BC（管道内径很小）及轨道CD对接后竖直固定在水平面AEF的上方，其圆心分别为、，管道BC下端B与水平面相切。在轨道BCD的右侧竖直固定一半径为2R的四分之一圆弧轨道EFG，其圆心恰好在D点，下端E与水平面相切，、、在同一竖直线上，在水平面上与管道BC下端B左侧距离为处有一质量为、可视为质点的物块，以初速度沿水平面向右运动，从B处进入管道BC，恰好能从轨道CD的最高点D飞出，并打在轨道EFG上。已知物块与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取。求： （1）物块通过D点时的速度大小； （2）物块刚进入管道BC的下端B时对管道BC的压力； （3）物块从轨道CD的D点飞出后打在轨道EFG上时下落的高度。 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】物块B随圆盘转动过程中物块A始终保持静止，说明细绳内的拉力F=mg=10N 假设物块B转到最高点时，设圆盘转动的最大角速度为，对物块B有 设圆盘转动的最小角速度为，对物块B有 物块B转到最低点时，因 所以物块B转到最低点时的最小角速度为0，设圆盘转动的最大角速度为，对物块B有 综上分析可知，圆盘转动的角速度为 代入数据解得故选A。 2．B【详解】A．车轮转动时，重物随车轮做圆周运动，所需要的向心力由弹簧弹力与重力的合力提供，车轮转速越大，弹簧长度越长，重物上的触点M与固定在B端的触点N越近，当车轮达到一定转速时，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后气嘴灯就会被点亮，故A错误； B．灯在最低点时，对重物有解得 故增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光，故B正确； C．要使重物做离心运动，M、N接触，则A端应靠近圆心，安装时 A端比 B端更靠近圆心，故C错误； D．灯在最低点时，有即 灯在最高点时，有即 故，即匀速行驶时，在最低点时弹簧比在最高点时长，因此匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，故D错误。故选B。 3．B【详解】AB．活塞运动到最远点时，此时点位于圆盘水平直径左端距为的位置上，活塞运动到最近点时，此时点位于圆盘水平直径右端距为的位置上，由几何知识可知，当距离不变时，活塞运动范围等于，与杆长无关，故A错误，B正确； C．当垂直于时，设此时与夹角为，则B点的线速度大小与活塞速度大小满足 可得活塞此时速度大小为，故C错误； D．当垂直于时，若与夹角为，此时点的线速度大小为 由几何知识可知此时点的线速度方向与活塞的速度方向平行，二者沿杆方向的分速度相等，则有 可得此时活塞速度为，故D错误。故选B。 4．C【详解】A．分析题图可知，a、b两卫星的轨道半径分别为2r和4r。卫星绕月球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得卫星运动的线速度为则a、b两卫星的线速度大小之比故A错误； B．根据牛顿第二定律可得卫星运动的加速度为 则a、b两卫星的加速度大小之比故B错误； CD．根据牛顿第二定律可得卫星运动的周期为 则a、b两卫星的周期之比 分析题意可知化简可得 故C正确，D错误。故选C。 5．D【详解】A．竹筒过点时，线速度大小为，故A错误； B．竹筒从点到点的过程中，做匀速圆周运动，向心加速度大小恒定不变，向心加速度方向不断变化，故B错误； C．相邻竹筒打水的时间间隔为，故C错误； D．竹筒中的水做匀速圆周运动，合力指向圆心，如图所示 可知，故D正确；故选D。 6．B【详解】A．哈雷彗星最近出现1986年，下次2061年，公转周期年，不是150年， 故A错误； B．根据开普勒第二定律（面积定律），取极短时间，哈雷彗星在近日点、远日点扫过面积相等 整理得即近日点与远日点速度比为，故B正确； C．加速度由万有引力提供，由得 因此近日点与远日点加速度比，不是，故C错误； D．地球在该点做匀速圆周运动，速度满足 哈雷彗星在交点处，接下来会向远日点（远离太阳）运动，做离心运动，万有引力小于所需向心力： 得即哈雷彗星速度更大，故D错误。故选B。 7．C【分析】本题考查竖直平面内圆周运动最高点向心力临界条件的分析，对于绳模型，临界条件是最高点处重力单独提供向心力。 【详解】水在最高点做圆周运动时，重力和杯子对水的支持力的合力提供向心力，有 水刚好不流出的临界条件是重力单独提供向心力，即 则临界角速度为 A．绳长不变，减小角速度，只要角速度仍然大于临界角速度，水就不会流出，因此选项A错误； B．由，绳长增大，杯子对水的支持力变大，水更不容易流出，因此选项B错误； C．保持角速度不变，向杯中加水，水面上升,O到水面的距离L减小，考察最靠近杯口的水，其新的临界角速度变大，因此如果当前角速度正好处于旧的临界角速度，加水后重力大于向心力，水会流出，选项C正确； D．要使全程水不流出，考察最靠近杯口的水，其临界角速度是，选项D错误。故选C。 8．BD【详解】A．根据当r=R时可得，A错误； B．地球的密度，B正确； C．对北斗星座GEO卫星根据可得GEO卫星的加速度大小，故C错误； D．根据解得，故D正确。故选BD。 9．BD【详解】AB．由图乙知，当时弹力大小与小球重力等大，即 当时，则小球恰好通过最高点，根据牛顿第二定律有 把代入，联立解得、，故A错误，B正确； C．由图可知当时，杆对小球弹力方向向上；当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，故C错误； D．当时，由牛顿第二定律有整理得 联立以上各式可知小球受到的弹力大小等于，故D正确。故选BD。 10．BD【详解】A．题图中，汽车通过拱桥最高点时重力和支持力的合力提供向心力，即 所以此时汽车对桥的压力小于重力，故A错误； B．题图中，设圆锥摆的角速度为，高度为，则根据牛顿第二定律有 解得所以当增大且不变时，不变，故B正确； C．题图中，小球在、两位置做匀速圆周运动，由合力提供向心力，则根据牛顿第二定律有（为锥体顶角的一半） 解得因为相同且不同，故不相等，故C错误； D．题图中，火车转弯超过规定速度行驶时，所需的向心力增大，重力和轨道支持力的合力不足以提供向心力，此时还需要外轨对车轮的作用力提供一部分向心力，所以外轨和轮缘之间存在挤压作用，故D正确。故选BD。 11．(1)B(2)(3)< 【详解】（1）本实验采用的是控制变量法，用油膜法测量分子直径实验采用了理想模型法，探究气体的压强与体积、温度的关系采用的是控制变量法，探究两个互成角度的力的合成规律利用的是等效替代法，故选B。 （2）由图乙可知，a与ω不成正比，通过数据分析可知a与ω2成正比，即a与ω2的关系图线是一条过原点的直线。 （3）根据，可知相同时，r越大则a越大，所以。 12．(1)D(2)三(3) 【详解】（1）在这个实验中，利用了控制变量法来验证向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，D项探究加速度与力、质量的关系采用了控制变量法。 故选D。 （2）在验证向心力和角速度的关系实验中，应取质量相同的小球分别放在图甲中挡板和挡板处，变速塔轮用皮带连接，塔轮边缘上点的线速度大小相等，根据 可得与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为 故需要将传动皮带调至第三层塔轮。 （3）小球1、2质量比为，在实验中把小球1放在位置，小球2放在位置，即转动半径之比为 传动皮带位于第二层，两塔轮半径之比为则根据 可知，角速度之比为根据 可知向心力之比为，则转动手柄，当塔轮匀速转动时，左、右两标尺露出的格子数之比约为 13．（1）；（2） 【详解】（1）小木块受到的摩擦力恰好为零时，受力如图所示    由牛顿第二定律得解得 （2）当小物块达到最大角速度时，受力如图所示，竖直方向受力平衡 水平方向根据牛顿第二定律得解得    14．(1)(2)(3) 【详解】（1）在地球表面，根据平抛运动规律得其中，解得 （2）在星球表面，星球表面重力加速度为，根据平抛运动规律得 ，，联立解得 （3）在星球表面，根据万有引力和重力的关系可得解得该星球的质量为 则该星球的密度 15．（1）；（2）64N，方向竖直向下；（3） 【详解】（1）物块恰好过点，根据牛顿第二定律有解得 （2）从A点到点，对物块由牛顿第二定律得 由运动学公式得 在下端B，由牛顿第二定律得联立解得 由牛顿第三定律得，物块对管道的压力大小为64N，方向竖直向下 （3）物块从点飞出后做平抛运动，水平方向有 竖直方向有 由几何知识有 联立解得 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 $