(3)圆周运动、向心力-【衡水金卷·先享题】2025-2026学年高一物理必修第二册同步周测卷（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.某计算机上的机械式硬盘的磁道和扇区如图所示，这块硬盘共有m个磁道（即m个 不同半径的同心圆)，每个磁道分成a个扇区（每个扇区为士圆周），每个扇区可以记 录b个字节。电动机使盘面匀速转动，磁头在读写数据时是不动的，盘面每转一圈， 磁头沿半径方向跳动一个磁道。已知磁头转移磁道的时间不计，计算机每秒最多可 以从一个盘面上读取个字节，则下列说法正确的是 A.磁头在内圈磁道与外圈磁道上相对磁道运动的线速度相等 磁道 B.计算机读完整个硬盘的时间为mab 、扇区 C,一个扇区通过磁头所用的时间为 2 D.磁盘转动的角速度为分 2.明代出版的《天工开物》一书中记载：“其湖池不流水，或以牛力转盘，或聚数人踏转。” 并附有牛力齿轮翻车的图画如图所示，翻车通过齿轮传动，将湖水翻入农田。已知齿 轮A、B啮合且齿轮之间不打滑，齿轮B、C同轴，若三齿轮A、B、C半径的大小关系 为rA>rB>rC,则下列说法正确的是 A.齿轮A的角速度比齿轮C的角速度大 B.齿轮A、B的角速度大小相等 C.齿轮B、C边缘的线速度大小相等 D.齿轮A边缘的线速度比齿轮C边缘的线速度大 3.如图所示，半径R=1的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上 的一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以v=4/s的速度水平抛出，该 初速度的方向恰好与半径OA方向相同，在空中运动一段时间后小球落在A点，忽略 空气阻力，则圆盘转动的角速度大小可能为 A.2πrad/s B.4πrad/s C.6πrad/s D.8πrad/s 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 4.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动，圆筒的转 速缓慢减小，物体仍然随圆筒一起匀速转动而未滑动，下列说法正确的是 A.物体所受弹力增大，摩擦力增大 B.物体所受弹力不变，摩擦力减小 C.物体所受弹力减小，摩擦力不变 D.物体所受弹力增大，摩擦力不变 5.如图所示为一倒立的圆锥筒，筒侧壁倾斜角度为α，一小球始终在筒内壁做匀速圆周 运动，已知小球与筒内壁的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H,则下列说法正确 的是 A.H越高，小球做圆周运动的向心力越大 B.H越高，小球做圆周运动的线速度越小 C.H越高，小球做圆周运动的角速度越小 D.H越高，小球对筒侧壁的压力越小 rer 6.如图所示，质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动。若保持轨迹所在水平面到 悬点P的高度h不变，增大轻绳的长度1，则关于小球做圆周运动的周期T与轻绳的 拉力大小F,下列说法正确的是 A.T不变 B.T增大 C.F减小 ●0 D.F不变 7.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一个小球，现让小球以不同速度在竖 直面内做半径为R的匀速圆周运动，当小球运动到最高点时，杆与小球间的弹力大 小F与其速度大小的平方v2的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是 A小球的质量为泉 以当地的重力加速度为尽 C.当=时，小球对杆的弹力方向向下 D.当v2=2b时，小球受到杆的弹力与重力大小相等 8.如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C,OC 的距离为吃，把悬线另一端的小球拉到与悬点等高处无初速度释放， 小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的 A.线速度突然增大为原来的2倍 B.角速度突然增大为原来的4倍 C.向心力突然增大为原来的2倍 D.悬线拉力突然增大为原来的2倍 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 1 2 3 4 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)用如图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需的向心力大小F与质量 、角速度ω和半径r之间的关系，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。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，标尺上红白相间 的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。 激光笔1 电池盒 电动机 标尺 长槽短槽 有机玻 璃支架 左塔轮 右塔轮 激光笔2 -.R 重锤 可调 支架 手柄 777777777777 甲 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是 (填正 确答案标号)。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.微元法 D.控制变量法 (2)在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球分别放在A、C位置，A、C到塔轮中 心的距离相同，将皮带处于左、右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左边标尺 露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为 (3)如图乙所示，某物理兴趣小组改装了探究圆周运动的向心加速度的实验装置：有 机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为”的塑料圆盘，圆 盘中心正下方用细线接一个重锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另一端连接一个小球，实 验操作如下： ①利用天平测量小球的质量，记录当地的重力加速度g; ②闭合电源开关，让小球做匀速圆周运动，调节激光笔2的高度和激光笔1的位置， 让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R和圆心O点 到塑料圆盘的高度h; ③当小球第一次到达A点时开始计时，并记录为第1次，记录小球第次到达A点 的时间t; ④切断电源，整理器材。 下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 物理·J必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题 A.小球运动的周期为 17 B.小球运动的线速度大小为2π(”一1)R C.小球运动的向心力大小为mg尽 D.若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、升高 10.(14分)如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑轨道的半径为R,A端与圆心0等 高，B端在圆心O正上方，斜面AD与水平方向成45°角。一个质量为m的小球从 A点正上方某处由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并能沿圆形轨 道到达B点，且到达B点时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为g(g为重力加速 度)，空气阻力不计。求： (1)小球到达B点时的速度大小； (2)小球从B点运动到C点所用的时间； (3)小球落到斜面上C点时的速度大小。 C .-.45D 11.（16分)如图所示，小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳的一端，轻绳的另一 端系有质量=0.3kg的小球（可视为质点），甩动手腕，使小球在竖直面内做圆周 运动。当小球某次运动到最低点时，轻绳恰好受到所能承受的最大拉力而被拉断， 小球以绳断时的速度水平飞出，飞行水平距离x=1.2m后落地。已知握绳的手距 离地面的高度h=1.2m,手与小球之间的绳长l=0.9m,重力加速度g=10m/s2, 忽略手的运动半径和空气阻力。 (1)求绳断时小球的速度大小和小球落地时的速度大小； (2)求轻绳能承受的最大拉力大小； (3)若改变绳长，使小球重复上述运动，使轻绳仍在小球运动到 最低点时断掉，要使小球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？ 7777777 最大水平距离为多少？ 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） 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①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) ① ②③ ④ 档次 系数 周期、角速度、转速与线速度之 1单项选择题 6 易 0.90 间的关系 2 单项选择题 传动问题 0.85 3 单项选择题 圆周运动的多解 中 0.75 4 单项选择题 向心力的来源 中 0.65 5 单项选择题 8 圆锥筒模型 中 0.75 6 单项选择题 8 圆锥摆模型 中 0.65 7 单项选择题 8 杆球类模型与图像结合 中 0.70 8 单项选择题 8 圆周运动的突变问题 难 0.58 9 非选择题 6 探究向心力的影响因素 易 0.80 10 非选择题 14 圆周运动与斜面平抛的结合 中 0.65 绳球类模型及其临界条件，平抛 11 非选择题 16 难 0.55 运动 4 考答案及解析 一、单项选择题 2π 1.B【解析】磁头在内圈磁道与外圈磁道为同轴传动， 转动的角速度u=?=及=2”，D项错误。 1-6 ab 角速度w相等，由于外轨道的转动半径大于内轨道的 n 转动半径，根据v=w可知，线速度不相等，A项错 2.D【解析】由题可知，齿轮A、B边缘的线速度大小 误；每秒可以从一个硬盘面上读取n个字节，每个扇 相等，由v=wr,结合ra>rB可知，wA<wB,由于齿轮 区可以记录b个字节，则一个扇区通过磁头所用的时 B、C同轴，故齿轮B、C的角速度大小相等，则有w 间为。，计算机读完整个硬盘的时间为心，B项正 <wB=c,A、B项错误；由v=wr可知，结合r>r 可知，g>Uc,则有h=g>e,C项错误，D项正确。 确，C项错误：每一个扇区所占的圆心角为2红，则磁盘 3.D【解析】小球做平地运动的时间1=尽=0,25s 小球做平抛运动的时间和圆盘转动的时间相等，则有 ·9 ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 f=nT=2红，解得w=8 rad/s(n=1,2,3…),故D 第二定律有mg=F=a,解得小球的质量m=a= g 项正确。 4.C【解析】物体所受弹力提供向心力，当圆筒的转速 空A,B项错误：当心=>6时，在最高点对小球山 2 减小以后，物体所需向心力减小，则弹力减小，但在竖 牛顿第二定律有mg十F=m尺，解得F=m尺一mg 直方向上物体的合力为零，所受摩擦力与重力大小始 终相等，所以摩擦力不变，C项正确。 =受（一6）>0，可知杆对小球的弹力方向向下，则小 5.C【解析】小球做匀速圆周运动，由重力mg和支持 球对杆的弹力方向向上，C项错误；当v=2b时，在最 力F的合力提供做圆周运动的向心力，作出受力分 析图如图所示： 高点对小球由牛顿第二定律有mg十F=mR=m尽 =2g,解得F=g,D项正确。 8.C【解析】悬线与钉子碰撞前后，悬线的拉力始终与 小球的运动方向垂直，不改变小球的线速度大小，故 小球的线速度大小不变，A项错误；由。=”可知，半 mg 则向心力Fm=mngtan a,由于mg、a均不变，故向心力 径减小为原来的2，角速度变为原来的2倍，B项 大小不变，A项错误；根据牛顿第二定律有F。= m二，H越商越大，R不变，则v越大，B项销误： 结误：由￡=m号可知，半径减小为原来的分，向心 力Fn变为原来的2倍，C项正确：在最低点时有F 由mngtan a=mwr,解得w=V gtan 0 ,可知H越高， mg= 广，碰到钉子后合力变为原来的2倍，悬线拉 r越大，w越小，C项正确；筒侧壁对小球的支持力F 力F变大，但不是原来的2倍，D项错误。 =m大小不变，根据牛顿第三定律可知，小球对筒 二、非选择题 cos a 9.(1)D(2分) 侧壁的压力大小不变，D项错误 (2)2:1(2分) 6.A【解析】小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球 (3)BD(2分) 受力分析，如图所示： 【解析】(1)在探究向心力大小F与半径r、质量、角 速度ω的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中 的两个物理量之间的关系，即用的是控制变量法，D 项正确。 (2)两钢球的向心力之比为1：4，两钢球的质量相等， 转动半径相同，由=wr。可知，左、右塔轮转动的 角速度之比为1：2，因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘 可知Fsin0=m共sin0,Fcas0=mg,losg=么，联 的线速度大小相等，由=wr可知，左、右塔轮的半径 立解得T=2x√反，则周期T只与商度h有关，同 之比为2：1。 (3)从小球第1次到第n次通过A位置的过程中，转 期T不变，A项正确，B项错误；由上述公式可得F= 动的图数为”一1，时间为，故周期T一千A项错 g,可知轻绳的拉力大小F增大，C、D项错误。 h 7.D【解析】由图乙可知，当F=0时，在最高点对小球 误：小球的线速度大小=2纱-2红，DRB项正 t v 确；小球受重力和拉力的合力提供向心力，设细绳与 由牛顿第二定律有mg=m尺二m尺，解得当地的重 竖直方向的夹角为a,则有Tcos a=mg,Tsin a=F向， 力加速度g=是，当。=0时，在最高点对小球由牛顿 放。=gana=mg只，C项错误：若电动机的 ·10· 高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 转速增加，则转动半径增加，故激光笔1、2应分别左 Vy=gt (1分) 移、升高，D项正确。 在水平方向有 10,【解析】(1)根据牛顿第三定律可知，小球到达B点 x=vt (1分) 时受到圆弧轨道顶端的支持力大小为g,在B点 小球落地时的速度大小=√十 (1分) 由重力和轨道的支持力提供向心力，有 解得1=2√6m/s,2=√30m/s (2分) mg十Fy=m B (2分) (2)在最低点，根据牛顿第二定律有 又Fy=mg (2分) F-mg=m平 (1分) 联立解得小球到达B点时的速度大小B=√2gR 解得F=11N (2分) (2分) 根据牛顿第三定律可得轻绳能承受的最大拉力为 (2)小球离开B点后做平抛运动，小球落到C点时， 11N 根据平抛运动规律，有 (3)设绳长为'时小球抛出的水平距离最大，绳断时 tan45°=义=交8t 小球的速度大小为，轻绳承受的最大拉力不变， =8t (2分) x UBt 2UB 小球受到轻绳的拉力不变，则有 解得小球从B点运动到C点所用的时间1=2√ 2R Fmg=m孚 (1分) (2分) 绳断后小球做平抛运动，竖直位移为h一'，水平位 (3)小球落在斜面上C点时的竖直分速度，=gt= 移为x',飞行时间为，则有 2√2gR (2分) k-1=2s (1分) 小球落到C点时的速度大小v心=√馆十可= x'=vt (1分) √10gR (2分) 解得x'=4N T(1.2-1) (2分) 11.【解析】(1)设绳断后小球飞行的时间为t,由平抛运 动规律，在竖直方向有 当1=0.6m时x有极大值，解得x'=5m 5 h-1-g (1分) 11