广东广州市2025-2026学年高一下学期物理自编练习卷（圆周、天体、功前三节）（培优卷）

2025-2026学年广东省广州市高一下学期物理自编练习卷（圆周 天体 功前三节）（培优卷） 一、选择题（1~7题单选题，每小题4分，8-10题多选题，每小题6分，共46分） 1．如图所示，固定在地面上的光滑斜面，其顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，重力加速度为g，则小球从A到C的过程中弹簧弹力做的功为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，长为R的轻杆，一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在光滑的水平轴O上。给小球一个初速度后，使小球在竖直平面内做完整圆周运动，空气阻力可忽略，重力加速度为g。则在小球获得初速度后的运动过程中，以下说法错误的是（　　） A．小球过最低点时处于超重状态 B．小球过最高点时的最小速度为 C．小球过最高点时，杆所受的弹力可能等于零 D．小球过最高点时，杆对球的作用力可能与球所受重力方向相反 3．质量m=1kg的物体，由离地面足够高的位置开始以v0=10m/s的速度做平抛运动，重力加速度为g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．运动1s内重力做的功为10J B．运动1s末重力的瞬时功率为W C．运动1s内重力的平均功率为100W D．运动2s末重力的瞬时功率为200W 4．如图所示，一个小球质量为m，初始时静止在光滑的轨道上，现以水平力击打小球，使小球能够通过半圆竖直光滑轨道的最高点C，重力加速度大小为g，则小球通过轨道的最低点B时对轨道的压力至少为（　　） A．mg B．4mg C．5mg D．6mg 5．如图所示为发射航天器至运行轨道的过程示意图。航天器先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于P点、Q点。下列说法不正确的是（　　） A．航天器在轨道2上的运行周期小于其在轨道3上的运行周期 B．航天器在轨道2上Q点的速度小于其在轨道3上Q点的速度 C．航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，受到的万有引力对其做负功 D．航天器在轨道2上Q点的加速度大于其在轨道3上Q点的加速度 6．“双星系统”与“三星系统”都是宇宙中常见的天体系统，两种系统中，天体均可在万有引力的作用下绕共同的圆心做匀速圆周运动。如图分别为两种天体系统的示意图，图中五个球形天体的质量均为M，天体连心线的长度均为L，引力常量为G、“双星系统”与“三星系统”运动周期之比为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，一个半径为的圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动。在圆盘边缘等间隔地固定着三个完全相同的小物块A、B、C（C在圆盘最外端），它们的质量均为，与圆盘间的动摩擦因数均为。当圆盘以角速度缓慢增大时，下列说法正确的是（　　） A．若小物块A、B、C质量分别是、、，则A物块最先滑动 B．当时，A物块所受摩擦力为 C．当时，B物块所受摩擦力为 D．当时，A、B、C三个物块均已滑动 8．如图所示，下列有关圆周运动的实例分析中，说法正确的是（　　） A．甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于超重状态 B．乙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用 C．丙图中，套在光滑圆环上的小球在竖直平面内做圆周运动时，过最高点的速度至少为 D．丁图中，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A与B的角速度相等 9．如图所示，在光滑的水平面上放一个原长为的轻质弹簧，劲度系数为，它的一端固定，另一端系一个质量为的小球。当小球在该平面上做半径为的匀速圆周运动时（　　） A．小球做圆周运动的向心力为 B．小球做圆周运动的线速度为 C．小球做圆周运动的角速度为 D．小球做圆运动的周期为 10．B、A两个滑块先后在同一水平地面上运动，在经过O点时二者的动能相同且运动方向一致，随后它们仅在摩擦力作用下经过相同的时间后停止运动。已知，重力加速度取，则下列说法正确的是（    ） A．A、B两滑块与地面间的动摩擦因数之比 B．A、B两滑块与地面间的动摩擦因数之比 C．从O点开始，A、B两滑块在地面上运动的位移之比 D．若经过O点后，A滑块运动了1.5m后停下，则两滑块停止位置相距0.8m 二、非选择题（11题8分，12题8分，13题11分，14题13分，15题14分，共54分） 11．某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置，如图甲所示，在水平圆盘上固定一个长的凹槽，在槽内固定一个力传感器，将小球放在凹槽内，在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片，小球紧靠力传感器。 (1)本实验应该保证______和______不变； (2)使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动，与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示，根据图乙可知，圆盘转动的角速度为______； (3)多次调整圆盘的转速进行实验，测得多组小球转动的角速度及对应力传感器示数F，作出图像如图丙所示，由图像得到的结论是______；若小球的质量为0.2kg，则小球做圆周运动的半径______m。 12．未来星际探索已经成为常态，在某新发现星球表面，宇航员利用图示装置探测该星球表面的重力加速度，铁架台竖直放置，其上端固定电磁铁，通电后能吸住铁质小球，电磁铁正下方安装一个可上下调节位置的光电门。已知小球直径为、小球球心与光电门中心的高度差为。断开电磁铁开关，小球立即自由下落，光电门可以记录小球挡光时间，调节光电门位置，记录多组、数据。 (1)小球经过光电门时的瞬时速度大小__________用已知物理量符号表示。 (2)应用多组、数据，绘制图像，得出的图像斜率为，则该星球表面的重力加速度__________用、表示。 (3)若已知该星球的半径为，引力常量为，结合第问中测得的该星球表面的重力加速度，则该星球的质量__________用、、、表示。 13．一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验：在离地面h高处让小球以某一初速度水平抛出，他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x和落地时间t，又已知该星球的半径为R，已知万有引力常量为G，求： (1)该星球表面的重力加速度g (2)该星球的质量M (3)该星球的第一宇宙速度v（最后结果必须用题中已知物理量表示） 14．如图所示，质量为的小物块从平台的右端点以速度水平飞出后，由点沿切线方向进入竖直圆轨道，并恰好从轨道最高点飞出。已知圆轨道的半径为为竖直直径，，重力加速度为，不计空气阻力，，求： (1)到点的水平距离； (2)物块运动到点时的速度的大小； (3)物块经过圆轨道的过程中克服摩擦力做的功。 15．如图所示，可视为质点的滑块以的速度进入水平传送带，已知水平传送带长，B、C处传送带轮子的半径为，滑块与传送带间动摩擦因数，传送带表面距水平地面高，D为C在地面的投影点。段为黏性表面，滑块落入此区间后立即静止。段为弹性地面，滑块落入此区间碰撞前后水平速度不变，竖直速度减半。F处有一个小洞，可恰好容纳滑块进入并停止运动。已知，，滑块质量，重力加速度取。已知，求： (1)当传送带静止，滑块初速度时， ①滑块到达C处时的速度大小； ②滑块在传送带轮子C处受到的支持力的大小； (2)当传送带轮子顺时针转动时，滑块初速度，要使滑块水平抛出并能进入洞中，求滑块从传送带C点离开的速度的可能值。 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 参考答案 1．A【详解】小球A到C由动能定理有解得故选A。 2．B【详解】A．小球过最低点时，具有指向圆心的加速度，即竖直向上的加速度，故小球过最低点时处于超重状态，故A正确，不符合题意； B．由于杆能对小球施加支持力，所以小球到达最高点的最小速度为零，故B错误，符合题意； C．若小球在最高点时重力恰好提供向心力，则杆所受的弹力为零，故C正确，不符合题意； D．若小球在最高点时所受重力大于所需的向心力，则杆对球的作用力与球所受重力方向相反，故D正确，不符合题意。本题选错误的，故选B。 3．D【详解】A．运动1s内，竖直位移为 则重力做功为，故A错误； B．运动1s末，竖直分速度为 所以瞬时功率，故B错误； C．运动1s内，重力做功的平均功率为，故C错误； D．运动2s末，竖直分速度为 则瞬时功率，故D正确。故选D。 4．D【详解】对小球，考虑临界情况，恰好通过最高点C，在C点仅有重力提供向心力 从B点到C点，由动能定理 在B点，重力和支持力的合力提供向心力联立解得 根据牛顿第三定律得小球通过轨道的最低点B时对轨道的压力至少为6mg，故选D。 5．D 【详解】A．由开普勒第三定律，轨道2半长轴小于轨道3半径，轨道2上的运行周期小于轨道3上的运行周期，A正确； B．航天器在轨道2上Q点需加速才能进入轨道3，轨道2上Q点速度小于轨道3上Q点速度，B正确； C．航天器在轨道2上从P到Q远离地球，万有引力对其做负功，C正确； D．根据牛顿第二定律有解得 在轨道2上Q点与轨道3上Q点的r相等，则加速度相等，D错误。本题选不正确的，故选D。 6．B【详解】对“双星系统”有 对“三星系统”，任何一个天体运动的向心力是由其他天体的万有引力的合力提供的，有 其中联立可得故选B。 7．D【详解】A．物块滑动时满足解得 可见物块滑动与否与质量无关，都是C物块最先滑动，故A错误； B．A物块时对应的角速度为 所以当时，A物块所受摩擦力为，故B错误； C．B物块时对应的角速度为 所以当时，B物块已经滑动，所受摩擦力为，故C错误； D．由上述分析可知，当时，A、B、C三个物块均已滑动，故D正确；故选D。 8．AD【详解】A．甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，加速度向上，则汽车处于超重状态，A正确； B．乙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，轨道对火车的支持力和重力的合力不足以提供火车做圆周运动的向心力，则火车有做离心运动的趋势，则外轨和轮缘间会有挤压作用，B错误； C．丙图中，光滑圆环上的小球在竖直平面内做圆周运动时，过最高点时圆环对小球能提供支撑力，则速度最小为零，C错误； D．丁图中，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，根据 可得，可知A与B的角速度相等，D正确。故选AD。 9．AD【详解】A．由弹簧弹力提供小球做圆周运动的向心力，结合胡克定律可得，故A正确； BCD．由弹簧弹力提供向心力可得 解得，，，故BC错误，D正确。故选AD。 10．BC【详解】AB．两物体在经过O点时二者的动能相同且运动方向一致，则有， 可得根据牛顿第二定律有根据运动学公式有 由于它们仅在摩擦力作用下经过相同的时间后停止运动，联立可得，故A错误，B正确；C．根据逆向思维可得 可得从O点开始，A、B两滑块在地面上运动的位移之比，故C正确； D．若经过O点后，A滑块运动了1.5m后停下，则B滑块运动的位移为 则两滑块停止位置相距，故D错误。故选BC。 11．(1) 小球质量；小球做圆周运动的半径(2)(3)在质量和半径一定的情况下，小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 【详解】（1）[1][2]探究向心力与角速度关系，应采取控制变量的方法，故本实验应该保证小球质量和小球做圆周运动的半径不变。 （2）根据图乙可知，小球做圆周运动周期为，根据可知圆盘转动的角速度为 （3）[1]由图丙可知，在质量和半径一定的情况下，小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 [2]根据向心力公式，可知图像的斜率 又小球的质量为0.2kg，斜率，代入数据解得圆周运动的半径 12．(1)(2)(3)【详解】（1）小球经过光电门时的瞬时速度大小 （2）小球自由下落，由 ，解得 由 图像的斜率为，得则该星球的重力加速度 （3）物体在星球表面的重力等于物体受到星球的万有引力解得 13．(1)(2)(3) 【详解】（1）小球做平抛运动时在竖直方向上做自由落体运动，则有 解得该星球表面的重力加速度为 （2）设静止在星球地面上的物体质量为m，由万有引力等于物体的重力得 解得该星球的质量为 （3）设有一颗质量为m0的近地卫星绕星球做匀速圆周运动，速率为v，由牛顿第二定律得 代入数据解得该星球的第一宇宙速度为 14．(1)(2)(3) 【详解】（1）物块从点飞出后做平抛运动，恰好由点沿其切线方向进入竖直圆轨道，则有， 水平方向 联立解得 （2）物块刚好从轨道最高点飞出，重力刚好提供向心力，则有解得 （3）物块恰好由点沿其切线方向进入竖直圆轨道，则有 物块从点到点，根据动能定理可得 解得物块在圆轨道上运动时克服摩擦力做的功为 15．(1)①；②0N(2)或或 【详解】（1）①由牛顿第二定律有解得 从B到C过程有解得 ②在C点对滑块有解得 （2）在C点水平抛出，即支持力为0时须满足临界条件解得 若与地面碰撞，则在DE之外，有，解得 在C点离开的最大速度，即一直加速，满足解得 所以从C到F的过程，情况1：直接到达，解得 情况2：与地面碰一次后到达，注意到弹起后竖直速度变为原先的一半解得 情况3：与地面碰两次后到达解得 情况4：与地面碰三次后到达解得（不符合题意，舍） 由上知，滑块从C点离开的速度可能为、、。 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 $