第六章 圆周运动 单元能力提升综合检测训练（B卷）-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第六章 圆周运动 单元能力提升 综合检测训练 B卷 一、单选题 1．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．是一种匀速运动 B．是一种匀变速运动 C．是一种变加速运动 D．任意相等的时间通过的位移相同 2．我们可以用如图所示的实验装置来探究向心力大小与质量、线速度和半径关系。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。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筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。现将传动皮带套在两塔轮半径相等的轮盘上，挡板A处放置实心铝球，挡板C处放置相同体积的实心钢球，转动手柄使两球做匀速圆周运动，则此时正在探究哪两个物理量之间的关系（　　） A．向心力与质量之间的关系 B．向心力与角速度之间的关系 C．向心力与半径之间的关系 D．向心力与线速度之间的关系 3．如图所示为世界上最大的无轴式摩天轮“渤海之眼”，位于山东省潍坊市白浪河入海口，其直径125m，有36个完全相同的轿厢，轿厢匀速转动。这些轿厢具有相同的（　　） A．线速度 B．向心加速度 C．向心力 D．周期 4．生活中的很多现象往往都可从物理的角度进行解释。在下面的四幅图中，甲图展示的是正在脱水的衣物，乙图展示的是火车正在水平面内转弯，丙图展示的是儿童正在荡秋千，丁图展示的是摩托车骑于正在球形铁笼竖直面内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是（　　） A．甲图衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出 B．乙图中外轨高于内轨，但是火车的轮缘可能对外轨产生侧向挤压 C．丙图中秋千摆至最低点时，儿童处于失重状态 D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的速度可以为零 5．如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点。若半径，则A、B、C三点（　　） A．线速度之比是2∶2∶1 B．角速度之比是1∶1∶1 C．转速之比是2∶2∶1 D．转动周期之比是1∶1∶2 6．向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（　　） A．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大 B．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大 C．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大 D．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小 7．如图所示，为A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像。其中为双曲线的一个分支，由图可知（　　） A．A物体运动的线速度大小不变 B．A物体运动的角速度大小不变 C．B物体运动的角速度大小不断的变化 D．B物体运动的线速度大小不变 8．如图所示为“铁笼飞车”的特技表演，其抽象出来的理想模型为如图所示的内壁光滑的圆球，其中a、b、c分别表示做圆周运动时的不同轨道，a轨道与b轨道均水平，c轨道竖直，一个质点在球内绕其光滑内壁做圆周运动时，下列有关说法正确的是（　　） A．沿a轨道可能做变速圆周运动 B．沿c轨道运动的最小速度为0 C．沿a轨道运动的速度比沿b轨运动的速度大 D．沿a轨道运动的周期比沿b轨运动的周期大 9．如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为R，顶部有入口A，在A的正下方h处有出口B，一质量为m的小球从入口A沿圆筒壁切线方向水平射入圆圆筒内，要使球从B处飞出，重力加速度为g，则小球进入入口A处的速度的大小可能为（　　） A． B． C． D． 10．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨对水平面倾角为θ，弯道处的轨道圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时的速度大于，则（　　） A．这时铁轨对火车支持力等于 B．这时铁轨对火车支持力小于 C．这时外轨对外侧车轮轮缘有挤压 D．这时内轨对内侧车轮轮缘有挤压 二、多选题 11．如图所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一点，飞镖抛出时与等高，且距离点为。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准点抛出的同时，圆盘以经过盘心点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为，若飞镖恰好击中点，则（　　） A．飞镖击中点所需的时间为 B．圆盘的半径为 C．圆盘转动角速度的最小值为 D．点随圆盘转动的线速度可能为 12．向心力演示仪可探究影响向心力大小的因素，如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。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7下降，从而露出标尺8根据标尺8上露出的等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。塔轮2和3上有不同半径的凹槽，两塔轮由套在凹槽中的传动皮带连接，转动时皮带与两轮不发生滑动。到塔轮2的轴心距离与到塔轮3的轴心距离相等。关于该实验，下列说法正确的是（　　）    A．为探究向心力大小和质量的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置和短槽上位置，皮带套在塔轮上半径不同的凹槽内 B．为探究向心力大小和半径的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径相同的塔轮上 C．为探究向心力大小和角速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径不同的塔轮上 D．为探究向心力大小和线速度的关系，可把质量相等的小球放在长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径相同的塔轮上 13．中学生常用的学习用具修正带的结构如图所示，包括大小齿轮、压嘴座等部件。大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中并相互咬合，半径之比为2∶1。a、b两点分别位于大小齿轮的边缘，c点位于大齿轮半径的中点。当修正带被匀速拉动进行字迹修改时（　　） A．角速度 B．线速度 C．转速 D．向心加速度 14．下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法错误的是（　　）    A．汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B．铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯 C．“水流星”表演中，在最高点处水对桶底一定有压力 D．洗衣机的脱水是利用了失重现象 15．如图甲所示为某中学附近的公共自行车，绿色出行已成为城市的亮丽风景。图乙为自行车原理图。以下关于自行车的说法正确的是（　　） A．轮胎表面凹凸的花纹通过增加接触面积来增大摩擦力 B．骑行中自行车前轮受到的摩擦力向后 C．骑行中踏板与后轮上A点线速度相等 D．骑行中飞轮与后轮的角速度相等 16．一质量m1kg的物体在五个共点力的作用下处于平衡状态，现撤去其中一个大小等于5N的力，而其余四个力的大小、方向均保持恒定不变，则（　　） A．该物体可能做匀变速曲线运动 B．该物体可能做匀速圆周运动 C．该物体的加速度大小一定为5m/s2 D．撤去外力后1s末该物体的速度一定为5m/s 三、填空题 17．如图所示的皮带传动装置，大轮半径为2R，小轮半径为R，A、B分别为两轮边缘上的点，C为大轮上离轮轴为R处的一点，传动时皮带不打滑，则A、B、C三点的线速度大小之比为______，三点的角速度之比为______，三点的向心加速度大小之比为______。 18．如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。 (1)拉力的方向是___________ A．沿绳指向圆心 B．垂直于绳指向速度方向 C．沿手臂方向指向上方 (2)增大旋转的速度，拉力将___________（填“变小”、“变大”或“不变”）。 (3)松手后，小物体将沿___________（填“半径远离圆心”、“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。 19．如图所示，直径的纸筒以转速绕轴O逆时针匀速转动，从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒上只留下一个弹孔，则圆桶转动的角速度为___________；子弹的最大速度为_________。 20．某同学利用向心力演示器探究影响向心力大小的因素。 (1)该实验所采用的研究方法是__________。 (2)该同学在某次实验过程中，皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，将两个完全相同的小球如图所示放置，可判断该同学是在研究________。 A．向心力与质量之间的关系        B．向心力与角速度之间的关系 C．向心力与线速度之间的关系      D．向心力与半径之间的关系 四、解答题 21．一圆柱形小物块放在水平转盘上，并随着转盘一起绕O点匀速转动．通过频闪照相技术对其进行研究，从转盘的正上方拍照，得到的频闪照片如图所示，已知频闪仪的闪光频率为30Hz，转动半径为2m，该转盘转动的角速度和物块的向心加速度是多少？    22．画出图中物体A的受力示意图，并分析其所受向心力的来源。 23．如图所示，一半径的圆盘水平放置，在其边缘E点固定一个小桶，在圆盘直径的正上方平行放置一水平滑道，滑道右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上，高度差。为一竖直面内的光滑圆弧轨道，半径，且与水平滑道相切于B点。一质量的滑块（可视为质点）从A点由静止释放，当滑块经过B点时，对B点压力为，恰在此时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心的竖直轴匀速转动，最终物块由C点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道间的动摩擦因数为0.3，取，求： （1）滑块到达B点时的速度； （2）水平滑道的长度； （3）圆盘转动的角速度应满足的条件。 24．如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C，圆盘可绕垂直圆盘的中心轴OO'转动。三个物体与圆盘的滑动摩擦因数均为μ。最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。三个物体与轴O共线且，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且恰无张力，使圆盘从静止开始转动且缓慢增大角速度，直到物体相对圆盘发生滑动，已知重力加速度g。则在这个过程中： （1）当角速度多大时，物体B和物体C之间的细绳上恰好开始有张力？ （2）当角速度多大时，物体A和物体B之间的细线上恰好开始有张力？ （3）写出物体A所受静摩擦力大小随角速度ω变化的函数关系式。 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 《第六章 圆周运动 单元能力提升 综合检测训练 B卷》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D B A A A D C C 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AD BC AD BCD BD AC 1．C 【详解】匀速圆周运动的加速度不为零，总是指向圆心，时刻改变，是变加速曲线运动，不是平衡状态，任意相等的时间通过的位移大小相等，方向不同。 故选C。 2．A 【详解】将传动皮带套在两塔轮半径相等的轮盘上，挡板A处放置实心铝球，挡板C处放置相同体积的实心钢球，转动手柄使两球做匀速圆周运动时，两球的线速度、角速度、半径相等，由可知，研究的是向心力与质量之间的关系，故A正确，BCD错误。 故选A。 3．D 【详解】轿厢匀速转动，做匀速圆周运动，则这些轿厢具有相同的周期，线速度、向心加速度和向心力都是大小相同，方向不同。 故选D。 4．B 【详解】A．甲图脱水桶的脱水原理是：当水滴的附着力小于需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，水滴并非受到离心力的作用，故A错误； B．乙图中只要火车的速度满足规定的速度时，火车的轮缘对内轨和外轨均无侧向作用力，当火车的速度超过规定的速度时，火车有做离心运动的趋势，此时火车的轮缘就会对外轨产生侧向挤压，故B正确； C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，加速度向上，则儿童一定处于超重状态，故C错误； D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的最小速度满足 即 即速度一定不为零，故D错误。 故选B。 5．A 【详解】AB．A、B是转动的大小齿轮边缘的两点，可知，根据 可得 由于B、C两点都在大轮上，可知，根据 可得 则A、B、C三点线速度大小之比为 则A、B、C三点角速度之比为 A正确，B错误； C．根据，可知A、B、C三点转速之比为 C错误； D．根据可知A、B、C三点周期之比为 D错误。 故选A。 6．A 【详解】根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而，标尺8上左边露出的等分格子多于右边，因而，根据向心力公式 A.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故A正确； B.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故B错误； C.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故C错误； D.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故D错误。 故选A。 7．A 【详解】AB．由于为双曲线的一个分支，说明与成反比，由向心加速度的公式可知，物体运动的线速度大小不变，故A正确，B错误； CD．由于B的图像为直线，说明与成正比，由向心加速度的公式可知，B物体运动的角速度不变，由知线速度随r的增大而增大，故CD错误。 故选A。 8．D 【详解】AC．设弹力与竖直方向的夹角为θ，根据牛顿第二定律得    解得 沿a轨道一定做匀速圆周运动，θ越小，v越小，沿a轨道运动的速度比沿b轨道的速度小，AC错误； B．在最高点，根据牛顿第二定律得 解得 沿c轨道运动，在最高点的最小速度为，B错误； D．根据牛顿第二定律得 解得 θ越小，周期越大，沿a轨道运动的周期比沿b轨运动的周期大，D正确。 故选D。 9．C 【详解】小球在竖直方向的分运动是自由落体运动，则 小球在水平方向的分运动是匀速圆周运动，则 解得 故选C。 10．C 【详解】CD．对火车受力分析，如下图所示 当火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力的用，其重力和支持力的合力提供向心力，可得 合体提供向心力，故有 解得 当时火车在转弯时不挤压轨道，当，重力和支持力的合力不够提供向心力，则火车会挤压外轨，当时，重力和支持力的合力大于向心力，则火车会挤压内轨，故C正确，D错误； AB．当内外轨没有挤压力时，受重力和支持力，支持力为 当，重力和支持力的合力不够提供向心力，则火车会挤压外轨，由于外轨对火车的作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力变大，使支持力变大，故AB错误。 故选C。 11．AD 【详解】A．飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此，故A正确； B．飞镖击中P点时，P恰好在最下方，则 解得圆盘的半径，故B错误； C．飞镖击中P点，则P点转过的角度满足 解得 则圆盘转动角速度的最小值为，故C错误； D．P点随圆盘转动的线速度为 当k=1时，，故D正确。 故选AD。 12．BC 【详解】A．为探究向心力大小和质量的关系，应保证半径和角速度相同，质量不同，即应把质量不同的小球放在半径相同的长槽上位置和短槽上位置，皮带套在塔轮上半径相同的凹槽内，故A错误； B．为探究向心力大小和半径的关系，应保证质量和角速度相同，半径不同，即应把质量相同的小球放在半径不同的长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径相同的塔轮上，故B正确； C．为探究向心力大小和角速度的关系，应保证质量和半径相同，角速度不同，即应把质量相等的小球放在半径相同的长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径不相同的塔轮上，故C正确； D．为探究向心力大小和线速度的关系，应保证质量和半径相同，线速度不同，即应把质量相同的小球放在半径相同的长槽上位置和短槽上位置，皮带套在半径不相同的塔轮上，故D错误； 故选BC。 13．AD 【详解】A．a、b两点的传动是齿轮传动，两齿轮边缘的线速度大小相等，由v=ωr可知，角速度ω与半径r成反比，因为 ra>rb，ωa<ωb，a、c两点同轴转动，ωa=ωc，所以ωb>ωc，A正确； B．因为ωb>ωc，rb=rc，所以vb>vc，B错误； C．因为ω=2πn，ωa<ωb，所以na<nb，C错误； D．因为an=ωv，ωa<ωb，va=vb，所以aa<ab，D正确。 故选AD。 14．BCD 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有 速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，A项正确； B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，减轻轮缘与轨道的挤压，B项错误； C．表演“水流星”时，当“水流星”通过最高点时，若满足 则此时水对桶底的作用力为零，C项错误； D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象，选项D错误。 本题选择说法错误的，故选BCD。 15．BD 【详解】A．轮胎表面凹凸的花纹通过增加粗糙程度来增大摩擦力，选项A错误； B．骑行中自行车前轮有相对地面有向前运动的趋势，则受到的摩擦力向后，选项B正确； C．骑行中踏板与链轮角速度相同，则踏板的线速度大于链轮的线速度，而链轮的线速度等于飞轮的线速度，后轮的线速度远大于飞轮的线速度，踏板的线速度小于后轮上A点线速度，选项C错误； D．骑行中飞轮与后轮同轴转动，则角速度相等，选项D正确。 故选BD。 16．AC 【详解】AB．根据平衡条件的推论可知撤去其中一个大小等于5N的力，剩余四个力大小方向恒定不变，四个力的合力大小恒为5N，方向沿撤去这个力的反方向。若物体开始时处于匀速直线运动状态，且速度方向与合力方向不共线，则物体将做匀变速曲线运动；若物体开始时处于匀速直线运动，且速度方向与合力方向共线，或物体开始时处于静止状态，则物体将做匀变速直线运动，由于物体所受合外力为恒力，不可能提供向心力，所以物体不可能做匀速圆周运动，故A正确，B错误； C．根据前面分析可知，物体所受合外力为5N，则加速度大小一定为 故C正确； D．当物体由静止开始做匀加速直线运动时，撤去外力后1s末该物体的速度为5m/s，当物体做初速度不为零的匀加速直线运动时，撤去外力后1s末该物体的速度一定大于5m/s，故D错误。 故选AC。 17． 2∶2∶1 2：1∶1 4∶2∶1 【详解】[1][2]由于皮带不打滑可知 又由于B、C在同一个轮上，可知 由于 根据 可知 故 由于 可得 因此 [3]根据 18． A 变大 切线 【详解】(1)[1]拉力提供向心力，所以拉力的方向是沿绳指向圆心。 故选A。 (2)[2]由向心力公式 ，拉力提供向心力，所以增大旋转的速度，向心力增大，拉力将变大。 (3)[3]圆周运动的速度方向总沿轨迹切线方向，所以松手后，小物体合外力为0，小物体将沿切线方向做匀速直线运动。 19． 300 【详解】[1] [2] 匀速圆周运动的角速度为 在子弹飞行的时间内，圆筒转动的角度为 时间 当 时，子弹的速度最大 20． 控制变量法 D 【详解】(1)[1]本实验通过控制变量法探究影响向心力大小的因素。 (2)[2]由图可知，两个小球完全相同，放置的位置到变速塔轮的距离不同，故可知该同学是在研究向心力与半径之间的关系，故ABC错误，D正确。 故选D。 21．=10π rad/s，a=200π2 m/s2 【详解】已知频闪仪的闪光频率为30Hz，由题意可知，转动周期 周期 解得 ; 向心加速度为： a=ω2R=(10π)2×2m/s2=200π2m/s2 【点睛】描述圆周运动的概念比较多，要熟练掌握各个概念的物理意义，以及各物理量之间的关系． 22．见解析 【详解】图a、图b、图c中，向心力由物体所受的重力和绳子拉力的合力提供，也可以认为是由绳子拉力的一个分力提供，拉力的另一个分力与重力平衡，如图： 图d中，向心力由绳子的拉力提供，如图： 图e中，向心力由物体所受的静摩擦力提供，如图： 图f中，向心力由侧壁对物体的支持力提供，如图： 图g中，向心力由物体所受的重力和斜面的支持力的合力提供，也可以认为是由支持力的水平分力提供，其竖直分力与重力平衡，如图： 图h中，向心力由飞机所受的重力和空气对飞机的“推举力”的合力提供，这个“推举力”的本质是弹力，弹力总与接触面垂直，所以飞机机身有一定的倾角。 通过以上分析可以清楚看到，向心力不是某种性质力，而是由重力、弹力、摩擦力这些性质力的合力或分力来提供。 23．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由题意，根据牛顿第三定律可知滑块经过B点时所受支持力大小为 设滑块到达B点时的速度为vB，根据牛顿第二定律有 解得 （2）设滑块在C点时的速度为vC，滑块从C到E做平抛运动，在水平方向有 在竖直方向有       联立解得       滑块从B到C匀减速滑动的加速度大小为        设水平滑道的长度为L，根据运动学规律有 解得     （3）滑块从B到C用时为      由题意知 解得圆盘转动的角速度应满足的条件为                  24．（1）；（2）；（3）时，；时，；时，；时， 【详解】（1）当圆盘从静止开始转动，三个物体随圆盘转动，由静摩擦力提供向心力，三者角速度大小相等，根据向心力公式 由于物体C的运动半径最大，因此C所需的向心力增加最快，其所受静摩擦力最先达到最大静摩擦力，当C所受静摩擦力达到最大静摩擦力后，由于静摩擦力开始刚好不足以提供向心力，此时BC之间的绳上恰好有张力，根据牛顿第二定律有 解得 （2）当B所受静摩擦力达到最大静摩擦力时，AB之间的绳上恰好有张力。此时C所受静摩擦力已经达到最大静摩擦力，对B、C整体根据牛顿第二定律有 解得 （3）设A受到的摩擦力恰好为0时，则对A 对B、C整体 解得 当ABC整体刚要滑动时，对A 对B、C整体 解得 根据前面分析可知，当，A、B之间绳无张力，此时 当时，对A 对B、C整体 解得 当时，对A 对B、C整体 解得 当时，发生滑动 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 $