(4)生活中的圆周运动、离心现象及其应用-【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（粤教版）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (四)生活中的圆周运动、离心现象及其应用 （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) 1.一部机器与电动机通过皮带连接，机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的4倍，皮 带与两轮之间不发生滑动，机器皮带轮上A点到转轴的距离为该轮半径的一半，B、C 两点分别为两轮边缘上的一点。下列说法正确的是 A.A、B两点的线速度满足vA:vB=1:2 电动机皮带轮 机器皮带轮 B.B、C两点的角速度满足wBwC=1:2 B A● C.B、C两点的向心加速度满足aB:ac =1:2 D.电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比满足n1:2=1:2 2.如图所示，对落差较大的道路建设螺旋立交可以有效的保证车辆安全行驶，重庆红云 路螺旋立交为2.5层同心圆螺旋结构，上下层桥梁平面位置重叠。下列说法正确 的是 A.通过螺旋式设计可减小坡度，目的是增大车辆与地面间的 摩擦力 B.两辆车以相同的速率转弯时，外侧的车辆需要的向心力 定更大 C.车辆转弯处设计成内低外高的目的是降低车辆侧滑风险 D.车辆上坡过程中受重力、支持力、摩擦力、向心力共同作用 3.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 ,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是 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 物理（粤教版）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，在光滑水平面上，质量为的小球在细绳拉力F的作用下，以速度v做半 径为”的匀速圆周运动，下列说法正确的是 A.若小球沿顺时针方向运动到图示位置时，拉力F 突然变小，则小球将沿轨迹α运动 B.若小球沿顺时针方向运动到图示位置时，拉力F突 然变大，则小球将沿轨迹b运动 C.若小球沿顺时针方向运动到图示位置时，细绳突然断裂，则小球将沿轨迹℃运动 D.无论细绳上的力如何变化，小球都将沿圆周运动 6.杂技表演水流星如图所示，一根绳系着盛水的杯子，随着演员的抡动，杯子在竖直平 面内做变速圆周运动，已知轨迹半径r=0.4,水的质量为200g,杯子的质量为 50g,绳子的质量不计，重力加速度g=10m/s2,则下列说法正确的是 A.若杯子运动到最高点N时，水恰好不流出，则此时杯子的速度大小为 4 m/s B.当杯子运动到最高点N的速度大小为6/s时，水对杯子的弹力大小 为16N、方向竖直向下 C.杯子在下降过程中的速度变大，是因为其合力沿轨迹切线方向的分力与速度方向同向 D.杯子在最低点M时处于受力平衡状态 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0。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 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m8 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 高一同步周测卷四 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) 8.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用不可伸长的轻绳相连的质量 均为1kg的两个物体A、B,它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为rA=1m、rB= 2m,物体A、B与圆盘间的动摩擦因数均为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重 力加速度g=10/s2,两物体均可视为质点，关于圆盘转速缓慢加快到两物体刚好 均要发生滑动的过程中，下列说法正确的是 A.此过程轻绳的拉力最大为12N B.圆盘的最大角速度为√2rad/s C.当转速最大时，物体A所受摩擦力方向沿半径指向圆内 D.当转速最大时剪断轻绳，物体A、B都将做离心运动 班级 姓名 分数 题号 2 3 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m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。 YO 物理（粤教版）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=50cm的不可伸长的 轻绳一端拴着一质量=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w1=4rad/s时，求轻绳对小球的拉力大小； (3)当角速度w2=2√I0rad/s时，求轻绳对小球的拉力大小。 0:0 11.(18分)如图所示，餐桌中心是一个半径r=1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41=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。 (1)为使物体不滑到餐桌上，圆盘的角速度的最大值w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'=√2，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（粤教版）必修第二册第4页（共4页)高一周测卷 ·物理（粤教版）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( 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 1 单项选择题 6 圆周运动、皮带传动问题 易 0.85 2 单项选择题 6 螺旋结构中的圆周问题 易 0.85 单项选择题 倾斜转盘上的圆周运动 中 0.75 4 单项选择题 6 离心运动的应用 中 0.70 圆周运动的小球向心力突变后 5 单项选择题 6 中 0.65 的运动轨迹 6 单项选择题 6 水流星中的圆周运动 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 香考答案及解析 一、单项选择题 误；车辆转弯处，路面应适当内低外高，这样有一部分 1.A【解析】机器和电动机是皮带传动，所以g=c, 支持力的分量可以提供向心力，使汽车更安全，降低 A、C两点同轴转动，有wA=ac,由公式v=wr,解得 车辆侧滑风险，C项正确：车辆上坡过程中受到重力、 c=2A,故有g=2A,即vg=1:2,A项正确；由 支持力、摩擦力、牵引力的作用，D项错误。 o=wr,解得wB=4c,即B:c=4:1,B项错误；由公 3.C【解析】对游客受力分析，如图所示： 式a= ,,解得a1ac=4:1,C项错误；由公式w 2πn,解得n:n2=4:1,D项错误。 2.C【解析】通过螺旋设计能有效减小坡度，主要目的 是减小车辆重力沿斜面向下的分力，A项错误：由向 心力公式可知，当速度不变，半径R越大时，向心力 游客受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，其中支 越小，即外侧的车辆需要的向心力一定更小，B项错 持力和摩擦力的合力的方向不是水平方向，A项错 ·13· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 误：水平方向根据牛顿第二定律有fcos0一Vsin0 由F向=mwr可知，物体B的半径比物体A的半径 ma2r,竖直方向受力平衡有fsin 0-十Vcos日=mg,解 大，所以物体B所需的向心力大，轻绳上的拉力相 N=mgcos 0-mo'rsin 0,f=mgsin +ma'rcos 等，当圆盘转速加快到物体A、B刚好还未发生滑动 由于游客的质量保持不变，魔盘的倾斜角度不变，魔 时，物体B的最大静摩擦力方向指向圆心，物体A的 盘角速度缓慢增大时，游客所需的向心力增大，因此 最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律，对 摩擦力f增大，N减小，BD项错误，C项正确。 物体A有F-ng=mw2rA,对物体B有F十g= 4.B【解析】水油分离是因为水的密度较大更容易离 mwrB,联立解得F=12N,w=22rad/s,A项正确， 心而分离，A项错误，B项正确：太空中处于完全失重 B、C项错误；若此时剪断绳子，物体B所受的摩擦力 状态，在天宫中摇晃试管使水油混合，静置一小段时 不足以提供所需的向心力，物体B将会做离心运动， 间后水油不能分离，C项错误；若在地面上利用此装 此时物体A所需要的向心力F向=a2rA=8N> 置进行实验，也能实现水油分离，D项错误。 g=4N,由此可知物体A受到的摩擦力也不足以 5,C【解析】若小球沿顺时针方向运动到图示位置时， 提供其做圆周运动所需的向心力，物体A也将会做 拉力F突然变小，向心力不足小球做离心运动，则小 离心运动，D项正确。 球将沿轨迹b运动，A项错误：若小球沿顺时针方向 三、非选择题 运动到图示位置时，拉力F突然变大，小球做向心运 9.【解析】(1)小车到达最高点时，对小车进行受力分 动，则小球将沿轨迹α运动，B项错误：若小球沿顺时 析有 针方向运动到图示位置时，细绳突然断裂，向心力消 F+mg=m (2分) 失，小球沿着切线运动，则小球将沿轨迹℃运动，C项 R 正确；无论细绳上的力如何变化，小球都不能沿圆周 此时轨道恰好对地面无压力，对轨道受力分析有 运动，D项错误。 F:=Mg (2分) 6.C【解析】杯子运动到最高点时，水刚好不落下，对 根据牛顿第三定律有 水有mg=m二，解得杯子在最高点时的速度 F=F (1分) (M+m)gR 2m/s,A项错误；当杯子到最高点N的速度为6m/s 联立解得=V (2分) 时，对水根据牛顿第二定律有R、十mg=m ,解得 (2)根据几何关系可知，小车从B点飞出时的速度方 向与水平方向的夹角0=60° (1分) F×=16N,即杯子对水的弹力为16N,方向竖直向 小车从B点飞出后做斜抛运动，设小车到达轨迹最 下，根据牛顿第三定律可知，水对杯子的弹力大小为 高点经历的时间为t,根据对称性在水平方向有 16N,方向竖直向上，B项错误：杯子在运动过程中做 2Rsin8=2cos8·2t (1分) 的是变速圆周运动，沿圆周下降过程速度增加是因为 在竖直方向有 其受到的合力沿切线方向的分力方向与速度方向同 v sin 0=gt (1分) 向，C项正确；杯子在最低点时的加速度方向竖直向 解得2=√2gR (1分) 上，此时杯子处于超重状态，D项错误。 小车在B点时由牛顿第二定律有 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 N+mgeos (2分) 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 解得N=子mg (1分) Tcos9=mg,Tsin9=w2(r十Lsin),解得T="mg 根据牛顿第三定律可知，小车对轨道的弹力大小为 cos 0 3 (1分) -ma (r+Lsin 0) g gtan 0 三 ,B项错误，C、D sin /r+Lsin 0 10.【解析】(1)小球对圆锥面恰好无压力时，有 项正确。 ngtanθ=r (2分) 8.AD【解析】物体A、B随着圆盘转动，角速度相同， 其中r=lsin8 (1分) ·14· 高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· 联立解得=5rad/s (2分) 物体的初速度=wmr=3m/s (1分) (2)角速度w=4rad/s<5rad/s,在竖直方向有 物体减速过程中有 Tcos 0++Nsin 0=mg (2分) 0-6=-2as (1分) 在水平方向，根据牛顿第二定律有 解得s=1.8m (1分) Tsin 0-Ncos 0=mai lsin 0 (2分) 根据勾股定理可得R=√2十s≈2.1m (1分) 解得T=10.88N (2分) (3)若餐桌的半径R'=√2r,则物体在餐桌上滑动的 (3)角速度w=2√10rad/s>5rad/s,小球离开圆 位移'=√R-=1m (1分) 锥面，设此时绳子与竖直方向的夹角为α：，则有 物体在餐桌上运动的过程有 T'sin a=malsin a (2分) f-呢=-2as (1分) 解得T'=20N (2分) 解得=2m/s (1分) 11.【解析】(1)根据牛顿第二定律有 物体做平抛运动的过程有 1mg=1w品r (2分) 解得wm=3rad/s (1分) h=之 (1分) (2)当物体滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，餐桌半 解得t=0.4s (1分) 径最短，设物体在餐桌上滑动的位移为5，物体在餐 平抛运动的水平位移x=t=0.8m (1分) 桌上做匀减速运动时的加速度大小为a,根据牛顿 总水平位移L=s十x=1.8m (1分) 第二定律有 总位移l=√h+L≈2.0m (1分) uzmg=ma (2分) 解得a=2.5m/s2 (1分) ·15·