专题训练 圆周运动-2027届高考物理一轮复习

专题训练 圆周运动-2027届高考物理一轮复习

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．如图甲所示，汽车后备箱水平放置一内装圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，图甲是车尾的截面图，当汽车以恒定速率从直道通过图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道A、B、C时，木箱及箱内工件均保持相对静止。已知每个圆柱形工件的质量为m。下列说法正确的是（　　）

A．汽车在由直道进入弯道A前，M对P的支持力大小为mg

B．汽车过A、B、C三点时，汽车重心的角速度依次减小

C．汽车过A、B两点时，M、Q对P的合力依次增大

D．汽车过A、C两点的向心加速度相同

2．啤酒生产过程中，可以利用高速离心机清除易浑浊的杂质和细菌、病毒等超细微粒，下图是模拟实验，当转轴以稳定的角速度高速旋转时，A、B两种物质会分别聚集在靠转轴的①位置和靠外壁的②位置。设啤酒的密度为，A、B两种物质的密度分别为、，则（　　）

A． B．

C． D．

3．如图所示，一小球质量为，用长为的细线悬于点，在点正下方处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子的瞬时（　　）

A．小球的线速度突然增大 B．悬线的拉力突然减小

C．小球的向心加速度保持不变 D．小球的角速度突然增大

4．某小区安装了车辆识别系统，当业主车辆行驶到栏杆一定距离时，栏杆绕转轴自动向上匀速旋转放行。俯视图如图所示，已知水平栏杆离地高度为1m，一辆汽车（可视为长方体）车顶高度为1.6m，正好行驶在路中间，自动识别装置在探测到离杆4.4m的汽车时，水平栏杆向上旋转，5.4s转到竖直位置，为使汽车安全通过，则该汽车匀速行驶的最大速度约为（    ）

A．1.5m/s B．2.0m/s C．2.5m/s D．3.0m/s

5．如图为道闸及其内部控制横杆起落的减速器结构图，a、b、c是三组相同的轮，用皮带传动，每组轮都由两个共轴轮叠合而成，大轮半径是小轮半径的2倍｡在电动机的带动下，a轮转动的角速度为ω，则横杆随c轮共轴转动的角速度为（　　）

A． B． 

C． D．

6．某电视台正在策划“快乐向前冲”节目的场地设施，如图所示，AB为水平直轨道，上面安装有电动悬挂器，可以载人（人可看作质点）运动，下方水面上漂浮着一个匀速转动半径为R=1m铺有海绵垫的转盘，转盘轴心离平台的水平距离为L、平台边缘与转盘平面的高度差H=3.2m。选手抓住悬挂器后，按动开关，在电动机的带动下从A点沿轨道做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动，起动后2s人脱离悬挂器。已知人与转盘间的动摩擦因数为μ=0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。则（　　）  

A．人随悬挂器水平运动的位移大小2m   B．人脱离悬挂器时的速率2m/s

C．当L=5.2m时选手恰好落到转盘的圆心上

D．人相对转盘静止后不会被甩下，转盘的角速度不应超过2rad/s

7．如图所示为蔡特曼和柯氏改进后测定银蒸汽分子速度大小的装置简图。从小炉的细缝中逸出的银蒸汽分子沿虚线通过圆筒上的细缝进入转动的圆筒内并落在玻璃板上某处，且圆筒转过角度小于。已知银蒸汽分子刚进入圆筒时、圆心A、b在同一直线上，圆筒的直径为，转速为，银蒸汽分子在玻璃板上的落点与之间的弧长为，下列说法正确的是（　　）

A．圆筒逆时针方向转动 B．落点越靠近处的银蒸汽分子速率越小

C．银蒸汽分子在筒内运动时间 D．银蒸汽分子的速率为

8．如图甲所示凸轮轴为汽车发动机上的重要部分，轮缘上各点到轴O的距离各不相同，凸轮轴围绕轴O转动。某同学在轮缘上取如图乙所示的a、b两点，并做出了a、b两点的速度方向，均沿着轮缘的切线方向，其中、与的夹角小于。下列判断正确的是（　　）

A．该同学做出的a点的速度方向是正确的

B．该同学做出的b点的速度方向是正确的

C．a点的线速度小于b点的线速度

D．a、b两点角速度相同

9．竹蜻蜓是中国传统民间儿童玩具。如图所示，竹蜻蜓的竹柄两侧的翅膀长度均为d，小朋友用手搓动竹柄，使竹柄在时间t内匀速转动n圈，随后松手，竹蜻蜓竖直向上飞行。在这段时间t内，翅膀（     ）

A．旋转的频率为 B．旋转的频率为

C．最外端的线速度大小为 D．最外端的线速度大小为

10．图甲为一种小型打夯机，利用冲击和冲击振动作用分层夯实回填土，图乙为这种打夯机的结构示意图。质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座（含电动机）上的转轴相连，轻杆质量忽略不计。电动机带动摆锤绕转轴O在竖直面内以角速度匀速转动，转动半径为l，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．摆锤转到最低点时，底座对地面的压力不可能为零

B．若摆锤转到最高点时，底座对地面的压力刚好为零，则角速度

C．若摆锤转到最高点时，轻杆对摆锤的弹力为0，则角速度

D．摆锤转到轻杆水平时，轻杆对摆锤的作用力大小为

二、非选择题（11题6分，12题8分，13题10分，14题12分，15题18分，共54分）

11．某同学利用如图所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力与质量、运动半径和角速度之间的关系。

  

(1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是_________。

A．探究小车速度随时间变化的规律

B．探究两个互成角度的力的合成规律

C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系

D．探究平抛运动的特点

(2)用如图实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系时，用两个质量相等的小球分别放在挡板A和挡板C处，A、C到各自转轴的距离相等。匀速转动时，若左边标尺露出1格，右边标尺露出4格（小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比），则皮带连接的左、右轮塔半径之比为_______。

(3)某物理兴趣小组利用力传感器和光电门改进了实验方案，探究向心力大小与角速度关系的装置如图所示。电动机的竖直转轴上，固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心L处固定有宽度为d的竖直遮光条，。水平直杆上套有一质量为m的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过细线连接，细线的长度为r。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力F的大小可由力传感器测得，遮光条经过光电门的时间可由光电计时器测得。保持物块的质量m和细线的长度r不变，记录经过光电门时力传感器示数F和遮光时间t，得到多组实验数据后，作出力传感器示数F

与_______（选填“”或“”或“”）的图像，若得到一条过原点的倾斜直线，表明向心力与角速度的平方成正比。

 

12．学习小组利用手机和自行车探究圆周运动的相关规律。已知手机的加速度传感器可以测量x、y、z三个方向的加速度值（如左图），将自行车架起，手机固定在自行车后轮轮毂上（如右图，轮胎厚度不计），转动踏板，后轮带动手机在竖直面内做圆周运动。

(1)若加速转动踏板，则手机可测到哪些方向的加速度值不为零？_________。（填字母）

A．x、y方向的加速度值 B．x、z方向的加速度值 C．y、z方向的加速度值

(2)若匀速转动踏板，用秒表测出踏板转动N圈的时间为t，飞轮a和链轮b上一圈的齿数分别为和，后轮的角速度_________（用本问所给物理量的字母表示）

(3)用不同的速度匀速转动踏板，测量转动相同圈数所对应的时间t，对应用手机测量加速度的三分量大小：、、；为了验证匀速圆周运动的向心加速度随角速度的变化规律，请从、、中选出合适的分量，并写出它与t应满足什么定量关系：_________。

 

13．如图甲所示，一个轻质的光滑圆环Q，上端连接一竖直轻质杆悬挂在可绕竖直轴旋转的装置上。一条长为L的轻绳穿过圆环Q，两端连接球A和B，球A的质量为m。当球A绕竖直转轴转动时，绳AQ与竖直方向的夹角为53°，球A到Q距离为，球B恰好静止，取sin53°=0.8，重力加速度取g，不计一切摩擦和阻力。

(1)求球B的质量M；

(2)求球A运动的角速度ω；

(3)如图乙所示，当两球都绕竖直转轴转动时，在任意时刻两球和绳都处在同一竖直平面内，求球A到圆环Q的距离l。

14．如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台静止不转动时，将一质量为可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与竖直轴成角，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，答案可保留根号，求：

(1)物块在A点静止时受到的摩擦力大小；

(2)当物块在与O等高的B点处随陶罐一起匀速转动时，转台转动的角速度最小为多少；

(3)若物块仍在陶罐中的A点随陶罐一起匀速转动且刚好不上滑，则转台转动的角速度为多少。