2021年北京高一（下）期末物理试卷试题汇编：生活中的圆周运动

1/12021北京高一（下）期末物理汇编生活中的圆周运动一、单选题1．（2021·北京房山·高一期末）如图所示，不可伸长的轻质细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从右侧某一高度，由静止释放后摆下，不计空气阻力和细绳与钉子相碰时的能量损失。下列说法中正确的是（）A．小球摆动过程中，所受合力大小保持不变B．小球在左侧所能达到的最大高度可能大于在右侧释放时的高度C．细绳与钉子相碰前后瞬间，小球的线速度大小不变D．钉子的位置越靠近O点，在细绳与钉子相碰时绳就越容易断2．（2021·北京房山·高一期末）如图所示，当汽车以一定的速度过拱形桥和凹形路面时，下列说法正确的是（）A．图甲中汽车对桥面的压力大于车的重力B．图乙中汽车对路面的压力小于车的重力C．图甲中汽车的速度越大、汽车对桥面的压力越大D．图乙中汽车的速度越大，汽车对路面的压力越大3．（2021·北京顺义·高一期末）一辆电动玩具小车，可以在水平桌面上做匀速直线运动。现将小车用轻绳系在水平桌面上O点，如图所示的轻绳的长为L，小车转一圈的时间为t。小车运行一段时间后，突然将轻绳剪断，下列关于小车运动判断正确的是（）A．曲线运动 B．匀加速直线运动C．匀速直线运动 D．匀速圆周运动4．（2021·北京顺义·高一期末）如图所示，用长L=0.6m的绳系着装有m=0.5kg水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”。重力加速度g取10m/s2。若过最高点时速度为3m/s，最高处的“水流星”，水对桶底的压力大小为（）A．0N B．2.5N C．5N D．12.5N5．（2021·北京昌平·高一期末）如图所示，在杂技表演中，杂技演员表演了“球内飞车”的杂技。一个由钢骨架和铁丝网构成的球壳固定在水平地面上，杂技演员骑摩托车在球壳内飞速旋转，惊险而刺激。甲演员骑摩托车在球壳内“赤道”平面做匀速圆周运动而不跌落下来；乙演员在“赤道”平面下方某一位置沿水平面做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A．甲、乙两演员做圆周运动的半径相同B．甲、乙两演员做圆周运动的角速度一定相同C．乙演员的速率增大时，其竖直面内的摩擦力可能减小D．乙演员的速率增大时，其圆周运动的半径一定增大6．（2021·北京朝阳·高一期末）如图所示，欢乐谷有一个娱乐项目叫旋转飞椅，它的座椅有里、外两层，外层的座椅距离转轴远。在旋转飞椅做水平匀速转动时，下列说法正确的是（）A．根据v=ωr，外层座椅线速度大 B．根据ω=vC．根据a=v2r7．（2021·北京丰台·高一期末）如图所示，一辆汽车在水平路面上行驶，正在通过环形路段。汽车的运动轨迹可以认为是某个圆的一段圆弧。公路急转弯处通常是交通事故多发地带。为了减少交通事故的发生，下列措施可行的是（）A．提高汽车转弯时的速度B．将路面的转弯半径设计的小一些C．将路面修成内侧高外侧低D．将路面修成内侧低外侧高8．（2021·北京东城·高一期末）如图所示，修筑铁路时在转弯处外轨略高于内轨，高度差要根据弯道的半径和规定的行驶速度确定，这样可以使火车在转弯处减轻轮缘对内外轨的挤压。下列说法正确的是（）A．外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源B．转弯时规定速度的大小随火车总质量的改变而改变C．若火车转弯时的速度低于规定速度，轮缘不会挤压内外轨D．若火车转弯时的速度超过规定速度，外轨对轮缘会有挤压作用9．（2021·北京东城·高一期末）如图所示，一个质量为m的小球用一根长为l的细绳吊在天花板上，给小球一水平初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动。已知细绳与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g。则（）A．细绳对小球的拉力大小等于mgB．细绳对小球的拉力大小等于mgC．小球所需向心力大小等于mgD．小球所需向心力大小等于mg10．（2021·北京东城·高一期末）如图所示，一辆质量m=2.0×103kg的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上行驶。汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。已知轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.0×A．20m/s B．40m/s C．60m/s11．（2021·北京东城·高一期末）如图所示，一辆质量m=2.0×103kg的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上行驶。当汽车沿曲线由M向NA． B． C． D．二、填空题12．（2021·北京顺义·高一期末）近年来我国高速铁路发展迅速，现已知某新型国产机车总质量为m，如图已知两轨间宽度为L，内外轨高度差为h，重力加速度为g，弯道半径为R。（1）该弯道处设计成内外轨存在高度差的原因是________。（2）该弯道处最为适宜的通过速度是______。三、实验题13．（2021·北京昌平·高一期末）为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋L处打一个绳结A，2L处打另一个绳结B。做了3次体验性操作，并请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示。操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。（1）操作2与操作1中，体验到绳子拉力较大的是__________（选填“操作1”或“操作2”）；（2）若想体验绳子拉力大小与角速度的关系，应将操作3与__________（选填“操作1”或“操作2”）进行比较。四、解答题14．（2021·北京昌平·高一期末）图为在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆。已知摆球的质量为m，摆长为L，摆线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g。求：（1）摆球做圆周运动的向心加速度大小a；（2）摆球做圆周运动的线速度大小v015．（2021·北京丰台·高一期末）如图甲所示，有一辆质量为1800kg的小汽车驶上圆弧半径为r=90m的拱桥。g取10m/s2。（1）而出汽车经过桥顶时，在竖直方向上的受力示意图；（2）若汽车到达桥顶时的速度为v=10m/s，求此时桥对汽车的支持力；（3）如图乙所示，如果把地球表面看成一座巨大的拱形桥，若汽车速度足够大就可以飞离地面面成为人造地球卫星，这个速度称为第一宇宙速度。已知地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R。请推导第一宇宙速度的表达式。

参考答案1．C【详解】A．小球在由静止释放后，小球向下运动，故小球的重力做正功，小球会加速向下运动，小球做圆周运动的线速度在增大，故它受到的合外力是变化的，A错误；B．根据能量守恒，小球在左侧也能摆到与右侧同样的高度，不会大于右侧，B错误；C．细绳与钉子碰后的瞬间，由于惯性，则小球的线速度大小是不变的，选项C正确；D．钉子的位置越靠近O点，细绳与钉子相碰后，做圆周运动的半径越大；小球在最下端，根据牛顿第二定律可知F-mg=m所以F=mg+m所以R越大，则F越小，绳就越不容易断，D错误。故选C。2．D【详解】AC．甲图中在最高点时，根据牛顿第二定律有mg-N解得N=mg-m知最高点车对路面的压力比汽车的重力小，且汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小，选项AC错误；BD．乙图中，根据N-mg=m知N=mg+m汽车对路面的压力大于车的重力，速度越大，汽车对路面的压力越大．故D正确，B错误。故选D。3．C【详解】小车运行一段时间后，突然将轻绳剪断，则小车水平方向不再受外力作用，则小车将做匀速直线运动。故选C。4．B【详解】设最高处的“水流星”，桶底对水的压力大小为FN，则对水受力分析可知F解得FN=2.5N则根据牛顿第三定律可知，水对桶底的压力大小为2.5N。故选B。5．C【详解】A．由题意可知，甲演员做圆周运动的半径大于乙演员的运动半径，A错误；B．由于甲、乙两演员做圆周运动的轨道半径不相同，向心力不确定，则角速度不一定相同，B错误；CD．乙演员速度较小时，受到的静摩擦力沿圆的切线方向向上，则fNcos解得f=mg当速率增大时，角速度变大，则摩擦力减小，但是半径仍然可以保持不变，C正确，D错误。故选C。6．A【详解】AB．旋转飞椅做水平匀速转动时，各部分角速度相同，根据v=ωr外层座椅转动半径大，线速度大，A正确，B错误；C．根据a=r外层座椅转动半径大，向心加速度大，C错误；D．设摆线与竖直方向夹角为θ，由向心力公式可得mg解得tan外层座椅的摆线与竖直方向夹角较大，D错误。故选A。7．D【详解】AB．根据F=m可知，提高汽车转弯时的速度或者将路面的转弯半径设计的小一些，汽车转弯需要的向心力都增大，当超过最大静摩擦力时容易发生侧滑，选项AB错误；CD．将路面修成内侧低外侧高，当汽车转弯不受侧向力时，则满足mg这样当汽车的速度为v=时车轮不受侧向的摩擦力即可安全转弯，则选项C错误，D正确。故选D。8．D【详解】设转弯处轨道与水平间的夹角为θ，转弯半径为R，若按规定速度行驶，可得NN联立可得v=A．若按规定速度行驶，内轨和外轨对轮缘的弹力与重力的合力是火车转弯所需向心力的主要来源，A错误；B．转弯规定速度的大小与火车总质量无关，与转弯半径和轨道的倾斜角有关，B错误；C．若火车转弯时的速度低于规定速度，火车有近心运动的趋势，此时轮缘会挤压内轨，C错误；D．若火车转弯时的速度超过规定速度，火车有离心运动的趋势，此时外轨对轮缘会有挤压作用，D正确。故选D。9．C【详解】AB．小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，小球受重力、绳子拉力，如图所示，由几何关系，可得细绳对小球的拉力大小等于T=AB错误；CD．重力和拉力二力合力提供向心力，大小等于F=mgC正确，D错误。故选C。10．A【详解】汽车转弯时做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，则f解得v故选A。11．B【详解】由汽车于做曲线运动，其中一个分力指向与运动方向垂直指向凹侧，使汽车做曲线运动；另一个分力与运动方向相同，使汽车速度逐渐增大，因此合力应为这两个分力的合成。故选B。12．

见解析

gRh【详解】（1）[1]弯道处设计成内外轨存在高度差的原因是：使火车在经过弯道处时，尽量让火车受到的重力与轨道对火车的支持力来提供火车转弯所需向心力，从而避免车轮与轨道间有相互挤压。（2）[2]当火车转弯时，若重力与支持力的合力恰好提供火车转弯所需向心力时，有mg又tan联立解得，该弯道处最为适宜的通过速度为v=13．

操作2

操作1【详解】（1）[1]根据公式F=mR可知角速度相同时，半径越大，所需要的力越大，故体验到绳子拉力较大的是操作2。（2）[2]根据公式F=mR可知，当半径相同时，角速度越大，所需的力越大，故和操作1对比。14．（1