【物理】圆周运动单元检测（A卷）-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章圆周运动——2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修二单元检测卷（A卷）一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分）1.剪纸艺术源远流长，经久不衰，是中国民间艺术的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上，剪纸中心与圆盘中心重合，圆盘匀速转动，在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘，暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则圆盘的转速至少为()A.0.02r/s B.2r/s C.4r/s D.4πr/s2.一个物体做匀速圆周运动，则()A.物体的运动周期保持不变 B.物体的线速度保持不变C.物体的向心加速度保持不变 D.物体所受合力保持不变3.旋转木马寄托着童年美好的回忆。一小孩坐在游乐场的旋转木马上，绕其中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周的半径为5.0m。若木马在1min内刚好转了2圈，则木马的线速度大小为()A. B. C. D.4.如图所示，轻杆长，在杆两端分别固定质量均为m的球A和球B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点。外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B有向下的拉力，大小为mg。忽略空气阻力，重力加速度为g，则球B在最高点时()A.球B的速度为零 B.球A的速度大小为C.水平转轴对杆的作用力为 D.水平转轴对杆的作用力为5.两小球都在水平面上做匀速圆周运动，A球轨道半径是B球轨道半径的2倍，A的转速为3r/min，B的转速为，已知角速度ω与转速n的关系是，两球的向心加速度之比为()A.6:1 B.1:1 C.4:1 D.2:16.由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是()A.P点的线速度大小不变 B.P点的加速度方向不变C.Q点在竖直方向做匀速运动 D.Q点在水平方向做匀速运动7.如图所示，小球被一端固定在天花板的细绳拴住做圆锥摆运动，关于A受到的作用力，以下分析正确的是()A.只受重力 B.受到重力和细绳拉力C.受到重力，拉力和向心力 D.受到重力和向心力8.如图所示，一球体绕轴以角速度ω旋转，为球体上两点，下列说法正确的是()A.具有大小相等的线速度B.由知，A的向心加速度大于B的向心加速度C.由知，两点具有大小相等的向心加速度D.两点的向心加速度方向都指向球心9.如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为.A轮的半径与C轮相同，它与B轮紧靠在一起.当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也会随之无滑动地转动.分别为三个转轮边缘上的三个点，在运动过程中，三点的()A.线速度大小之比为3:2:2 B.角速度大小之比为3:3:2C.转速之比为2:3:2 D.向心加速度大小之比为9:6:410.如图甲所示，在光滑水平转台上放一木块A，用细绳的一端系住木块A，另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。当转台以角速度ω匀速转动时，A恰能随转台一起做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则()A.当木块A的角速度突变为时，木块A将沿图乙中的a轨迹运动B.当木块A的角速度突变为时，木块A将沿图乙中的b轨迹运动C.当木块A的角速度突变为时，木块A将沿图乙中的b轨迹运动D.当木块A的角速度突变为时，木块A将沿图乙中的c轨迹运动二、探究题（每空2分，共14分）11.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体所需要的向心力的大小与哪些因素有关。（1）本实验采用的科学方法是___________。A.建立物理模型法 B.控制变量法 C.等效法 D.放大法（2）图示情境正在探究的是___________。A.向心力的大小与半径的关系 B.向心力的大小与线速度大小的关系C.向心力的大小与角速度大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系（3）若上图中铝球和钢球的质量比为1:2，则铝球与钢球的向心加速度之比为___________，受到的向心力之比为___________。12.在“研究平抛运动”的实验中，记录了如图所示的一段轨迹OABC。以物体被水平抛出的位置为O为坐标原点，C点的坐标为（60cm，45cm）。（1）物体在竖直方向做_______运动；物体在水平方向做_______运动（2）物体从O点运动到C点所用的时间为________s（）。三、计算题（共36分）13.（12分）如图所示，倾角的斜面固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点在转轴上。将质量为m的小物块（可视为质点）放置于斜面的顶端，斜面底面长为L，小物块始终和斜面相对静止。已知小物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（1）当小物块不受摩擦力时，水平转台的角速度为多少？（2）要使小物块始终和斜面相对静止，水平转台的角速度ω的取值范围是多少？（3）定性画出小物块和斜面相对静止时，小物块所受摩擦力f随角速度平方变化的关系图像。14.（12分）如图，两个质量均为2kg的物块（均可视为质点）分别放在支架的上端和水平端，用长为1m的细线连接，开始时细线刚好拉直且与竖直方向夹角为37°，现使支架绕竖直轴缓慢加速转动。已知与支架间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。求：（1）细线即将产生拉力时的角速度；（2）物块B刚好离开支架时的角速度及此时A对支架的作用力大小；（3）为使A不滑离支架，支架的角速度的最大值。15.（12分）如图所示，半径为R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。转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与之间的夹角。，，重力加速度为g。（1）若，小物块受到的摩擦力恰好为零，求；（2）若，求小物块受到摩擦力的大小和方向；（3）若，求小物块受到摩擦力的大小和方向。

答案以及解析1.答案：B解析：暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则频闪光源照射圆盘时，圆盘转过的角度是的整数倍，则在内至少转过，则角速度最小为，则转速至少为，故选B。2.答案：A解析：A.匀速圆周运动是指物体沿圆周运动，线速度大小保持不变的运动，做匀速圆周运动的物体，角速度大小不变，运动一周所需的时间不变，即周期保持不变，故A正确；B.匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，故B错误；C.匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向时刻指向圆心，时刻在变化，故C错误；D.匀速圆周运动的向心力由合外力提供，合外力大小不变方向时刻指向圆心不断变化，故D错误。故选A。3.答案：B解析：线速度与转速关系一分钟内刚好转了2圈转速故解得所以，A项、C项和D项错误，B项正确。故选B。4.答案：B解析：球B运动到最高点时，杆对球B有向下的拉力，大小为mg，则有，解得，选项A错误；由于两球的角速度相等，则球A的速度大小，选项B正确；球B到最高点时，对杆弹力大小为mg，方向竖直向上，此时球A所受的重力和拉力的合力提供向心力，有，解得，则球A对杆的拉力为，方向竖直向下，对杆分析可知，水平转轴对杆的作用力，方向竖直向上，选项CD错误。5.答案：A解析：根据题意可知两球的角速度之比为，两球的轨道半径之比为，又因为向心加速度与角速度的关系式为，综上可得两球的向心加速度之比为，故选项A正确，BCD错误。6.答案：A解析：由于杆OP绕O点做匀速圆周运动，故P点的线速度大小不变，方向时刻变化，加速度（向心加速度）的方向指向圆心O点，时刻发生变化，选项A正确，选项B错误；由于PQ始终保持水平，Q点的运动情况和P点的相同，故Q点在竖直方向上的分速度逐渐减小，在水平方向上的分速度逐渐增大，在这两个方向上均做变速运动，选项CD错误。7.答案：B解析：小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力。故选B。8.答案：B解析：过分别向作垂线，与的交点即为做圆周运动的圆心，向心加速度指向圆心而非球心，D错误；两点均绕转动，具有相同的角速度，由几何知识知，A的转动半径大，由知，A的线速度大，由知，A的向心加速度大，A、C错误，B正确.9.答案：D解析：A轮、B轮靠摩擦传动，则两轮边缘点的线速度大小相等，故，根据，可得，根据，可得，根据，可得；B轮、C轮共轴转动，角速度相等，故，根据，可得，根据，可得，根据，可得.综上可得，，故选D.10.答案：BD解析：当A的角速度为ω时，绳的拉力等于A所需要的向心力，等于B的重力大小；当A的角速度突变为时，A所需向心力大于B的重力，A将做离心运动，由于绳子拉力不为零，故不可能做匀速直线运动，故轨迹可能为b，选项A错误，B正确；当A的角速度突变为时，A所需向心力小于B的重力，A将做近心运动，可能沿图乙中的c轨迹运动，选项C错误，D正确。11.答案：（1）B（2）D（3）1:1；1:2解析：（1）探究做匀速圆周运动的物体所需要的向心力的大小与哪些因素有关。因涉及的物理量较多。故本实验采用科学方法是控制变量法，故选B。（2）从图示中可以看出两组实验采用的是不同质量的物体，所以探究的是向心力的大小与物体质量的关系。故选D。（3）根据向心加速度和向心力的公式由于线速度和半径相等，所以向心加速度之比为1:1；向心力之比为1:2。12.答案：（1）自由落体；匀速直线（2）0.3解析：（1）物体在做平抛运动时，竖直方向上是自由落体运动，水平方向做匀速直线运动。（2）根据可得13.答案：（1）（2）（3）见解析解析：（1）当小物块不受摩擦力时，有得（2）当小物块刚要沿斜面下滑时，受力分析如图1所示水平方向有竖直方向有又，解得当小物块刚要沿斜面上滑时，受力分析如图2所示水平方向有竖直方向有又解得则要使小物块不下滑，水平转台的角速度ω的取值范围为（3）如图3所示，以沿斜面向上为摩擦力正方向14.答案：（1）（2）（3）解析：（1）对物块B有解得（2）物块B刚