(4)向心加速度、生活中的圆周运动-【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（教科版）

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（四） 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) ① ②③④ 档次 系数 1 单项选择题 6 向心力的简单分析及离心运动 易 0.85 2 单项选择题 6 杆球类模型 易 0.85 单项选择题 6 拱桥模型 中 0.75 4 单项选择题 6 离心运动的应用 中 0.70 5 单项选择题 6 水平转盘上物块的运动 0.65 6 单项选择题 6 圆锥摆问题 难 0.55 7 多项选择题 8 圆锥摆问题 中 0.65 8 多项选择题 8 水平转台临界问题 难 0.50 9 非选择题 15 圆周运动、斜抛运动 易 0.85 10 非选择题 15 圆周运动临界、圆锥筒问题 中 0.65 11 非选择题 18 水平转盘上的物体、平抛运动 难 0.45 叁考答案及解析 一、单项选择题 1.C【解析】向心力是一种效果力，实际上不存在，硬 mg=mw,解得u=√号，可知若小球运动的角速度 币受重力、弹力与摩擦力3个力的作用，A项错误：硬 币随桶壁一起做匀速圆周运动，重力竖直向下，静摩 >√气，杆对小球的作用力方向向下，若小球运动 擦力竖直向上，故硬币随脱水桶做圆周运动所需的向 心力由硬币受到的弹力提供，B项错误；结合上述有 的角速度<√气，杆对小球的作用力方向向上，A N=w,可知洗衣机的脱水桶转动得越快，硬币与 项错误，C项正确：根据题意可知，小球做匀速圆周运 桶壁间的弹力就越大，C项正确；离心力也是一种效 动，则小球运动到水平位置A时，合力水平向右，对 果力，实际上不存在，脱水时，由于衣物对水滴的作用 小球进行受力分析可知小球受到重力和杆的作用力， 力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，导致水滴做 由平行四边形定则可知杆对小球的作用力方向不可 离心运动被甩出去，D项错误。 能指向O点，B项错误：根据题意可知，小球做匀速圆 2.C【解析】根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小 周运动，小球通过最低点时，合力方向竖直向上，则杆 球运动到最高点时，若杆对小球的作用力为零，则有 对小球的作用力方向一定向上，D项错误。 ·13· ·物理（教科版）必修第二册· 参考答案及解析 3.A【解析】由圆周运动知识可知，汽车通过桥顶时， 盘角速度缓慢增大时，游客所需的向心力增大，因此 其加速度方向向下，由牛顿第二定律有mg一Fy 摩擦力增大，N减小，B、D项错误，C项正确。 n发，解得R=m(g一爱)<mg,故其处于失重状 二、多项选择题 7.CD【解析】以游客和座椅为研究对象，受到重力和 态，A项正确，B项错误；Fv=m(g一 只)只在汽车通 钢绳拉力，二者的合力提供游客和座椅做圆周运动的 向心力，A项错误：对游客和座椅进行受力分析有 过桥顶时成立，而在其上桥过程中不成立，C项错误； 由于mg一R=m辰又K≥0，解得≤V巫，D项 Tcos8=mg,Tsin9=mw2(r十Lsin),解得T=mg cos 错误。 -ma(r+Lsin 0) gtan 0 sin 0 十Lsin9,B项错误，C、D 4.B【解析】水油分离是因为水的密度较大更容易离 项正确。 心而分离，A项错误，B项正确：太空中处于完全失重 8.BC【解析】对A受力分析，受重力、支持力以及B 状态，在天宫中摇晃试管使水油混合，静置一小段时 对A的静摩擦力，静摩擦力提供向心力，有∫= 间后水油不能分离，C项错误；若在地面上利用此装 3mwr≤×3ng,A项错误，B项正确；对A有3w2r 置进行实验，也能实现水油分离，D项错误。 ≤X3g,对A、B整体有(3m+2m)w2r≤(3m十 5.C【解析】A、B随圆盘一起做匀速圆周运动，由牛顿 第二定律，可知圆盘对B的摩擦力f1=(mA十 ，所 2m)g,对C有mu2×1.5r≤mg,解得w≤√3行 B)w,B对A的摩擦力f,=ma2,其中 以为保证A、B、C始终不发生滑动的w范围为“≤ ”十m=子，解得m=,C项正确；静摩擦力提 g,C项正确，D项错误。 3r 三、非选择题 供向心力，所以A、B都有背离圆心方向的运动趋势， A项错误；因为A=,由牛顿第二定律F. 9.【解析】(1)小车到达最高点时，对小车进行受力分 mrw2,可得B所需的向心力等于A所需的向心力，B 析有 项错误；对A由牛顿第二定律有1g=rw员，可得 F十mg= R (2分) A的临界角速度@=√，对物块AB整体，由牛 此时轨道恰好对地面无压力，对轨道受力分析有 F:=Mg (2分) 顿第二定律2X2g=2mraB,可得A、B整体的临 根据牛顿第三定律有 界角速度AB=√r 28 ,由于不知道4与的关系， F=F (1分) 故缓慢增大转速，无法判断哪个物块先滑动，D项 联立解得= (M++m)gR (2分) 172 错误。 (2)根据几何关系可知，小车从B点飞出时的速度方 6.C【解析】对游客受力分析，如图所示： 向与水平方向的夹角0=60 (1分) 小车从B点飞出后做斜抛运动，设小车到达轨迹最 高点经历的时间为t,根据对称性在水平方向有 2Rsin0=2cos0·2t (1分) 在竖直方向有 v sin 0=gt (1分) 游客受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，其中支 持力和摩擦力的合力的方向不是水平方向，A项错 解得2=√2gR (1分) 小车在B点时由牛顿第二定律有 误；水平方向根据牛顿第二定律有fcos0-Vsin0= wr,竖直方向受力平衡有fsin日十Ncos=mg,解 N+mgcos (2分) R N=mgcos 0-ma'rsin 0,f=mgsin 0+ma'rcos 0, 由于游客的质量保持不变，魔盘的倾斜角度不变，魔 解得V=受 (1分) ·14· 高一周测卷 ·物理（教科版）必修第二册· 根据牛顿第三定律可知，小车对轨道的弹力大小为 第二定律有 3 (2分) g (1分) umg=ma 解得a=2.5m/s2 (1分) 10.【解析】(1)小球对圆锥面恰好无压力时，有 物体的初速度w=wmr=3m/s (1分) mgtan 0-mro (2分) 物体减速过程中有 其中r=lsin0 (1分) 0-=-2as (1分) 联立解得w=5rad/s (2分) 解得s=1.8m (1分) (2)角速度w,=4rad/s<5rad/s,在竖直方向有 根据勾股定理可得R=√/2十s≈2.1m (1分) Tcos 0+Nsin 0=mg (2分) 在水平方向，根据牛顿第二定律有 (3)若餐桌的半径R'=√2r,则物体在餐桌上滑动的 Tsin 0-Ncos 0=moilsin 6 (2分) 位移s=√R-产=1m (1分) 解得T=10.88N (2分) 物体在餐桌上运动的过程有 (3)角速度w=2√10rad/s>5rad/s,小球离开圆 f-6=-2as' (1分) 锥面，设此时绳子与竖直方向的夹角为α，则有 解得1=2m/s (1分) Tsin a=w号Isin a (2分) 物体做平抛运动的过程有 解得T=20N (2分) h=方d (1分) 11.【解析】(1)根据牛顿第二定律有 解得t=0.4s (1分) uimg=mor (2分) 平抛运动的水平位移x=ut=0.8m (1分) 解得wm=3rad/s (1分) 总水平位移L=s十x=1.8m (1分) (2)当物体滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，餐桌半 总位移l=√h十L≈2.0m (1分) 径最短，设物体在餐桌上滑动的位移为5，物体在餐 桌上做匀减速运动时的加速度大小为α，根据牛顿 15·高一同步周测卷/物理必修第二册 (四)圆周运动的实例分析 (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.洗衣机中的脱水筒如图所示，在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某次在 运行脱水程序时，有一硬币被甩到桶壁上随桶壁一起做匀速圆周运动，下列说法正确 的是 A.硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用 ●● B.硬币随脱水桶做圆周运动所需的向心力由硬币受到的摩擦力提供 C.洗衣机的脱水桶转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大 D.脱水时，被甩出去的水滴受到离心力的作用 2.如图所示，一长为的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为的小球， 使杆随转轴在竖直面内做角速度为ω的匀速圆周运动。已知重力加速度为g,下列 说法正确的是 A.小球运动到最高点时，杆对小球的作用力方向一定向上 B.小球运动到水平位置A时，杆对小球的作用力方向指向O点 -iB C.若w=√ ，则小球通过最高点时，杆对小球的作用力为零 D.小球通过最低点时，杆对小球的作用力方向可能向下 3.城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧 形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为的汽车从A端冲上该立交桥，汽 车到达桥顶时的速度大小为，已知汽车在上桥过程中速率保持不变，重力加速度为 g,则下列说法正确的是 A.汽车通过桥顶时处于失重状态 B.汽车通过桥顶时处于超重状态 C.汽车在上桥过程中受到桥面的支持力大小始终为m(g一发) D.要使汽车安全通过该立交桥，汽车到达桥顶时的速度必须 大于√gR 物理（教科版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 4.在“天宫课堂”上，航天员做了一个“手动离心机”，该装置模型如图所示。快速摇转该 装置可以在空间站中完成水油分离，下列说法正确的是 A.水油分离是因为水和油在太空中完全失重而分离 B.水油分离是因为水的密度较大更容易离心而分离 C.在天宫中摇晃试管使水油混合，静置一小段时间后水油也能分离 D.若在地面上利用此装置进行实验，将无法实现水油分离 5.如图所示，粗糙的水平圆盘上A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动， 圆盘对B的摩擦力是B对A摩擦力的2倍，则下列说法正确的是 B A.A、B都有沿切线方向且向后滑动的趋势 B.B所需的向心力小于A需的向心力 C.A、B的质量相等 D.若缓慢增大转速，首先发生相对滑动的一定是B与圆盘，此时A、B相对静止 6.如图甲所示为游乐场中一种叫作“魔盘”的娱乐设施，简化模型如图乙所示，魔盘侧面 与水平面的夹角为0，质量为的游客随魔盘以角速度ω一起匀速转动，轨迹半径为 r,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是 3 A.魔盘对游客的作用力沿水平方向指向转轴 B.游客受到的支持力可能等于ngcos0 C.若魔盘的角速度缓慢增加，游客受到魔盘的支持力会缓慢减小 D.若魔盘的角速度缓慢增加，游客受到魔盘的支持力始终不变 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.如图所示为某游乐园“飓风飞椅”结构简图，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定 在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，当转盘以角速度 ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。已知座椅和 人的总质量为，不计钢绳的质量和空气阻力，重力加速度为g,下列说法正确的是 高一同步周测卷四 物理（教科版）必修第二册第2页（共4页) A.以游客和座椅为研究对象，受到重力、钢绳的拉力和向心力的作用 B.钢绳的拉力大小为noLsin0 C.钢绳的拉力大小为g cos 0 D.转盘转动的角速度ω与夹角0的关系为 gtan 0 r+Lsin 0 8.如图所示，叠放在水平转台上的物体A、B、C能随转台一起以角速度。匀速转动，A、 B、C的质量分别为3m、2m、m,A、B、C始终不发生滑动。已知A、B间的动摩擦因数 为以，B、C与转台间的动摩擦因数也为，A、B、C离转台中心的距离分别为r、、 1.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g,下列说法正确的是 A.B对A的摩擦力一定为3umg 1.5r B.B对A的摩擦力一定为3mwr C.转台的角速度可能为 ug D.转台的角速度可能为 班级 姓名 分数 题号 1 2 4 5 6 7 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.(15分)如图所示，圆形轨道是由三段完全相同的圆弧构成的，A点为轨道最低点，整 个轨道竖直放置在地面上，轨道的质量为M、半径为R。当质量为的玩具小车经 过轨道最高点时，整个轨道恰好对地面无压力，已知玩具小车可视为质点，轨道内壁 光滑，空气阻力不计，重力加速度为g。 (1)求小车在最高点时的速度大小； (2)某次小车行驶时，上段BC段轨道突然脱落（不影响小车运动），小车从B点飞出 后恰好沿切线从C点进入CA段轨道，求小车在B点时的速度大小及此时对轨道的 弹力大小。 物理（教科版）必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题 10.(15分)如图所示，圆锥面与竖直方向的夹角0=37°，一条长l=50c的不可伸长的 轻绳一端拴着一质量m=1kg的小球（可看作质点），另一端固定在圆锥体顶点，小 球随圆锥体绕中心轴转动，sin37°=0.6，重力加速度g=10m/s2。 (1)求角速度为多大时小球对圆锥面恰好无压力； (2)当角速度w,=4rad/s时，求轻绳对小球的拉力大小； (3)当角速度w2=2√JI0rad/s时，求轻绳对小球的拉力大小。 11.（18分)如图所示，餐桌中心是一个半径r=1m的圆盘，圆盘可绕中心轴转动，近似 认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。已知放置在圆盘 边缘的小物体（可视为质点）与圆盘间的动摩擦因数1=0.9，与餐桌间的动摩擦因 数2=0.25，餐桌距离地面的高度h=0.8m,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，空气 阻力不计，重力加速度g=10m/s2。 (I)为使物体不滑到餐桌上，圆盘的角速度的最大值ωm为多少？ (2)缓慢增大圆盘的角速度，物体从圆盘上甩出，为使物体不滑落到地面上，餐桌半 径R的最小值为多大？（结果保留两位有效数字） (3)若餐桌的半径R'=√2r,求在圆盘角速度缓慢增大的过程中，物体从圆盘上被甩 出后到落地点的位移大小。（结果保留两位有效数字） 高一同步周测卷四 物理（教科版）必修第二册第4页（共4页）