(6)匀速圆周运动快慢的描述、探究向心力-【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（鲁科版）

高一周测卷 ·物理（鲁科版）必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（六） 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) ⅢV ② ③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 摩天轮中的匀速圆周运动 易 0.90 2 单项选择题 6 圆周运动中的关系式运用 易 0.85 单项选择题 传动问题 中 0.75 4 单项选择题 6 平抛与圆周运动的结合 中 0.65 5 单项选择题 6 圆周运动的突变问题 0.75 6 单项选择题 6 圆锥筒模型 中 0.62 7 多项选择题 8 圆锥摆模型、向心力相关分析 中 0.70 8 多项选择题 8 圆锥筒中圆周运动临界问题 难 0.58 9 非选择题 15 探究向心力大小的表达式 易 0.80 10 非选择题 15 圆锥摆、水平转盘上的圆周运动 中 0.65 绳球类模型及其临界条件、平抛 11 非选择题 18 难 0.55 运动 香考答案及解析 一、单项选择题 项错误：小孩做匀速圆周运动的向心加速度a,=尺， 1.D【解析】乘客随座舱在竖直平面内做匀速圆周运 动，可知乘客的速度大小不变，但速度的方向时刻发 B项结误：周期T=2,C项正确：转速n= 生改变，A项错误；乘客做匀速圆周运动，合外力始终 指向圆心，根据牛顿第二定律可知，加速度方向始终 2RD项错误。 与合外力方向一致，即加速度方向始终指向圆心，加 3.D【解析】由题可知，a、b、c三点的运动半径关系为 速度始终在变化，B项错误；乘客在最高点时，具有竖 2r。=r6=2r,同轴转动的角速度大小相同，可知as= 直向下的向心加速度，合外力不为零，C项错误：在最 w,皮带上各点的线速度大小相同，可知=，根据 低点时，乘客所受的支持力大于重力，乘客的加速度 线速度与角速度关系式u=wr,可知三点的线速度与 竖直向上，合力方向竖直向上，D项正确。 角速度的关系为a=%=2,w。=2%=2仙，B项错 2.C【解析】小孩做匀速圆周运动的角速度w=尺，A 误，D项正确；根据向心加速度a=wr可知，三点的 ·17· ·物理（鲁科版）必修第二册· 参考答案及解析 向心加速度大小关系为a.=2a6=4ac,A项错误：根 =mg大小不变，根据牛顿第三定律可知，小球对筒 cos a 据周期与角速度的关系T=2红可知，三点的周期关系 侧壁的压力大小不变，D项错误。 为2T。=T6=T,C项错误。 二、多项选择题 4.C【解析】小球在竖直方向上做自由落体运动，由H 7.AD【解析】对游客与椅子的整体进行受力分析可 =,解得=√西A项结误：小球击中B点时 知，受重力和绳子拉力，这两个力的合力提供向心力， A项正确；重力和拉力的合力提供向心力，由矢量三 竖直方向的分速度v,=gt=√2gH,因为水平方向 角形可得=mg C0537sos53=3心，向心加速度 的分速度不为零，故合速度≠，B项错误；小球平 a4=gtan37°」 9 抛过程中，圆盘运动的时间t= -十nT(n=0,1,2, a8 gtan 53 6，B,C项错误；设游客做匀速圆周 2 运动的半径为r,根据gtan0=wr,解得tan9= 22H 3…),解得T=2m+√g ,可知当n=1时，T 0!,故轻绳与竖直方向的夹角与游客质量无关，D项 名、2西，C项正确：由u=祭，可知角速度a=(2m十 3 g T 正确。 8.BC【解析】对物块受力分析，当摩擦力为零时，如图 1元√务(n=0,1,2,3…),D项错误。 所示： 5.D【解析】轻绳与钉子相碰前、后瞬间，小球的速度 大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一 半，设绳中的拉力为T,根据牛顿第二定律有T-mg =广，则绳中的拉力大小T=mg十一，所以轻绳 r 与钉子相碰前、后瞬间，绳中的张力变大，但不是2倍 关系，A、B项错误；轻绳与钉子相碰前、后瞬间，小球 根据牛顿第二定律，可得gtan0=Fn=wr,可知 的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来 当r越大，则越小，A项错误，B项正确：当r为定 值时，静摩擦力沿筒壁向下取最大值时，具有最大的 的一半，根据a=号，可知轻绳与钉子碰后瞬间，小球 角速度，受力分析如图所示： 的向心加速度增大为碰前瞬间的2倍，C项错误，D 项正确。 6.C【解析】小球做匀速圆周运动，由重力g和支持 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： mg 由牛顿第二定律有Vsin0+facos9=maw品r,Ncos0 =fm sin0十mg,又fm=0.6V,联立解得wm= 2.5rad/s,C项正确，D项错误。 三、非选择题 则向心力Fm=ngtan a,由于mg、a均不变，故向心力 9.(1)不同(1分)A(1分)一(1分) 大小不变，A项错误：根据牛顿第二定律有F。= (2)1:2(3分)1：3(3分)u(3分) m二，H越商，越大，R不变，则u越大，B项错误， (3)1:2(3分) 【解析】(1)为了探究向心力大小与质量的关系，应该 由mgtan a=mw2r,解得w= gtan,可知H越高， r 保持两小球做圆周运动的半径相同，角速度相同，两 r越大，仙越小，C项正确；筒侧壁对小球的支持力F 小球的质量不同，因此应将两小球分别放在长槽上的 ·18· 高一周测卷 ·物理（鲁科版）必修第二册· 挡板A处与短槽上的挡板C处；塔轮之间是通过皮 带传动，根据公式v=R可知，两塔轮半径应该相 当水平转盘以角速度m-√俨匀速转动时，由于 同，因此调节皮带至第一层塔轮进行实验。 w>,物块已经离开转台在空中做匀速圆周运动， (2)标尺露出的格子数表示向心力的大小，在第二层 设细绳与竖直方向的夹角为α，则有 ,E_2.0=12 Fsin a=mwlsin a (2分) 的向心力之比完一8,0一，根据公式u=R可知， 解得细绳上的拉力大小F=2g (1分) U 11.【解析】(1)设绳断后小球飞行的时间为t,由平抛运 角速度之比心= 餐-令在第三层的向心力 动规律，在竖直方向有 R, (1分) 之比片-吕号，根器公式。=知可知，角志度之 八=gt (1分) 在水平方向有 比w=R=R 1 ,在实验误差允许范围内，质量 x=vt (1分) R 3 R2 小球落地时的速度大小2=√十心 (1分) 和半径相同时，可以得到向心力和角速度的关系是F 解得u=2√6m/s,=√30m/s (2分) 正比于w2。 (2)在最低点，根据牛顿第二定律有 (3)将两个质量相等的小钢球分别放在挡板B和挡 板C处，调节皮带至第二层塔轮，根据向心力公式F F一g=m艺 (2分) =raw2,v=Rw,可知挡板B处小球和挡板C处小球 解得F=11N (2分) 所受的向心力之比-·-导×（宁y一号 根据牛顿第三定律可得轻绳能承受的最大拉力为 1 2 11N 10,【解析】(1)当水平转盘以角速度1匀速转动时，细 (3)设绳长为'时小球抛出的水平距离最大，绳断时 绳上恰好没有张力，此时物块受到的静摩擦力达到 小球的速度大小为，轻绳承受的最大拉力不变， 最大，由牛顿第二定律有 小球受到轻绳的拉力不变，则有 umg=moir=moilsin 0 (2分) F-mg=m号 (2分) 解得w (2分) 绳断后小球做平抛运动，竖直位移为h一'，水平位 & (2)当水平转盘以角速度ω=√ 匀速转动时，由 移为x',飞行时间为t,则有 (1分) 于2<1，由静摩擦力提供向心力，则有 h-1-78 f=moir=moilsin 0 (2分) I'=ut (1分) 解得了=子mg (2分) 解得x=4人 1(1.2-1) (2分) 3 (3)当支持力恰好为零时，物块所需的向心力由重力 m 和细绳拉力的合力提供，由牛顿第二定律有 当1=0.6m时x有极大值，解得xm'=4 5 mgtan 0=malsin 0 (2分) (2分) g 解得ww=√1cos0 23g 31 (2分) 19高一同步周测卷/物理必修第二册 (六)匀速圆周运动快慢的描述、探究向心力 (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.如图所示为某市江边的摩天轮，乘客坐在座舱里随摩天轮一起在竖直平面内做匀速 圆周运动，下列说法正确的是 A.乘客的速度保持不变 B.乘客的加速度保持不变 C.乘客在最高点时所受的合力为零 D.乘客在最低点时所受的合力方向竖直向上 2.一个小孩坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动。已知小 孩做匀速圆周运动的半径为R,线速度为，重力加速度为g,下列说法正确的是 A,小孩做匀速圆周运动的角速度为、 B.小孩做匀速圆周运动的向心加速度为√gR C.小孩做匀速圆周运动的周期为2π尽 D.小孩做匀速圆周运动的转速为是 3.如图所示为一皮带传动装置的示意图，大轮半径为2r,小轮半径为r,α是小轮边缘上 的点，b是大轮边缘上的点，c是大轮上与中心转轴距离为”的点。已知传动装置匀 速转动且不打滑，关于α、b、c三点的运动情况，下列说法正确的是 A.向心加速度大小关系为2aa=4a6=a B.线速度大小关系为2v。=v,=2v C.周期关系为T。=T6=T D.角速度大小关系为wa=2wb=2w 4.如图所示，半径为R的水平圆盘绕中心O点做匀速圆周运动，在圆盘中心O点正上 方高H处沿半径方向水平抛出一个小球，小球初速度方向沿直径BA方向，圆盘沿 顺时针方向转动（从上向下看），小球恰好击中B点，重力加速度为g,不计空气阻力， 下列说法正确的是 A.小球从抛出到击中B点所用的时间为 g B B.小球击中B点时的速度大小为√2gH 物理（鲁科版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 C.圆盘转动的周期可能为 22H 3 g D.圆盘转动的角速度大小可能为2π√2五 g 5.如图所示，长为1的轻绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可视为质点），在O点 正下方1处的A点钉一个钉子，小球从一定的高度摆下，则下列说法正确的是 A.轻绳与钉子相碰前、后瞬间，绳中的张力大小不变 B.轻绳与钉子碰后瞬间，绳中的张力增大为碰前瞬间的2倍 C.轻绳与钉子相碰前、后瞬间，小球的向心加速度大小不变 D.轻绳与钉子碰后瞬间，小球的向心加速度增大为碰前瞬间的2倍 6.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 rua 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.如图甲所示为游乐场中的“旋转飞椅”项目。“旋转飞椅”简化结构装置如图乙示， 转动轴带动顶部圆盘转动，轻绳一端系在圆盘上，另一端系着椅子。悬点分别在A、 B两点的两轻绳长度均为L、与竖直方向夹角分别为91=37°、02=53°，椅子与游客的 总质量分别为mA、mB,轻绳的拉力分别为FA、FB,向心加速度分别为aA、aB,空气阻 力不计，sin37°=0.6，sin53°=0.8，则椅子和游客随圆盘匀速转动的过程中 A.由重力与轻绳拉力的合力提供向 心力 0 B.FA:FB=4mA:3mB C.aA:aB=16:9 D.轻绳与竖直方向的夹角与游客的 甲 乙 质量无关 8.如图所示，水平地面上有一个可以绕竖直轴匀速转动的圆锥筒，筒壁与水平面间的夹 角为0(tan0=0.25),内壁上有一个可视为质点的物块始终随圆锥筒一起做匀速圆周 运动，当物块做圆周运动的半径为r,且受到的摩擦力恰好为零时，角速度为ω。已 知物块受到的最大静摩擦力是正压力的0.6倍，重力加速度g=10m/s2,下列说法正 确的是 高一同步周测卷六 物理（鲁科版）必修第二册第2页（共4页) A.当r越大，则o越大 B.当r越大，则越小 C.当r=1.6m时，最大的角速度wm=2.5rad/s D.当r=l.6m时，最大的角速度wm=5.0rad/s 班级 姓名 分数 题号 2 3 6 7 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)某实验小组利用如图甲所示的仪器探究向心力大小的表达式。长槽上的挡 板A、B和短槽上的挡板C分别到各自转轴的距离之比为1：2：1，变速塔轮有三层， 每层的左右塔轮半径之比自上而下分别为1：1、2：1、3：1，如图乙所示。匀速转动手 柄使左右塔轮转动，小球对挡板的作用力通过杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露 出标尺，根据标尺上红白相间的格子数可以粗略得到两小球所受的向心力之比。 标尺 弹簧 测力筒 小球 挡板B 小球 挡板 变速塔轮长 短槽 变速塔轮 第一层 第二层 传动皮带 第三层 手柄 甲 乙 (1)为了探究向心力大小与质量的关系，应选取质量 (填“相同”或“不同”)的 小球，分别放在长槽上的挡板 (填“A”或“B”)处与短槽上的挡板C处，调节 皮带至第 层塔轮进行实验。 (2)在探究向心力大小与角速度的关系时，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在 挡板A和挡板C处，将皮带调至塔轮不同层，记录实验数据如表： 标尺露出的格子数 塔轮 A处小球和C处小球的角速度大小之比 左标尺 右标尺 第一层 1:1 4.0 4.0 第二层 ① 2.0 8.0 第三层 ② 1.0 9.0 将表格中①、②处的数据补充完整；根据表中记录的数据，可以得到向心力F和角速 度w的关系为F正比于 (填“w"w2”或“”)。 物理（鲁科版）必修第二册第3页（共4页）】 衡水金卷·先享题 (3)在探究得出向心力表达式后，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在挡板B 和挡板C处，调节皮带至第二层塔轮，该同学猜想挡板B处的小球和挡板C处的小 球所受的向心力之比应为 ,随后进行实验检验，结果表明该同学的猜想是正 确的。 10.(15分)如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为1的轻质细绳将物块 连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角0=30°，此时细绳伸直但无张力，物块与转台 间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓 慢加速转动，重力加速度为g。 (1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，细绳上恰好没有张力，求ω1的值； (2)当水平转盘以角速度w2= 昌匀速转动时，求物块所受摩擦力的大小； (3)当水平转盘以角速度s=。 ②匀速转动时，求细绳上的拉力大小。 白m 11.(18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=1.2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？ 最大水平距离为多少？ 高一同步周测卷六 物理（鲁科版）必修第二册第4页（共4页）