2025-2026学年人教版（2019）高一年级上学期寒假自主预习物理试卷四【第六章圆周运动B卷】

这是一份2025-2026学年人教版（2019）高一年级上学期寒假自主预习物理试卷四【第六章圆周运动B卷】，共18页。
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
第一部分（选择题 共44分）
一．单选题（本大题共6小题， 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，共24分）
1．关于向心加速度，下列说法正确的是（ ）
A．向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量
B．向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量
C．向心加速度是描述角速度变化快慢的物理量
D．向心加速度的方向始终保持不变
2．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，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
B．如图乙， “水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力可以为零
C．如图丙，小球在竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D．如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A和B的角速度不等。
3．如图所示，长为1m的轻杆一端固定在水平转轴O上，另一端固定一个质量为1kg的小球（视为质点）。在转轴O的带动下，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，小球经过最高点时对轻杆的作用力大小为20 N。取重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A．小球经过最高点时对轻杆的作用力方向竖直向下
B．小球做匀速圆周运动的线速度大小为
C．小球经过最低点时受到的合力大小为30 N
D．小球经过最低点时受到轻杆的作用力大小为20 N
4．如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。半径为R的铁质圆轨道用支架固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转。陀螺的质量为m（视为质点），陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向（指向圆心或背离圆心），大小恒为6mg。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．陀螺沿轨道可能做匀速圆周运动
B．陀螺在轨道外侧运动，由A到B的过程中，轨道对其的支持力逐渐增大
C．陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，此时的最大速度为
D．陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，其对轨道的压力大小为3mg
5．如图所示，一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，水平轻绳连接两个物体M和m，物体M在转轴位置上，绳刚好被拉直且无拉力。两物体均看作质点，两物体与圆盘之间的动摩擦因数相等。在圆盘转动的角速度从零慢慢增大的过程中（ ）
A．绳中一直有拉力，且逐渐最大
B．物体m一直受到圆盘的摩擦力
C．物体M一直受到圆盘的摩擦力
D．物体m和M受到圆盘的摩擦力大小相等
6．质量为的物体，在5个共点力作用下做匀速运动。现同时撤去大小分别是和的两个力，其余3个力保持不变。关于此后该物体的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．可能做加速度大小是的匀速圆周运动
B．可能做加速度大小是的匀变速曲线运动
C．可能做加速度大小是的匀减速直线运动
D．可能做加速度大小是的匀加速直线运动
多选题（本大题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，部分选对的得部分，有选错的得0分．）
7．“飞车走壁”是一种传统的杂技项目，杂技演员驾驶摩托车在倾角很大的“桶壁”内侧做圆周运动而不掉下来。如图所示，一杂技演员驾驶摩托车沿半径为5m的圆周做匀速圆周运动，10s内运动的弧长为200m，则（ ）
A．摩托车的线速度大小为20m/sB．摩托车的角速度大小为4rad/s
C．摩托车运动的周期为sD．摩托车运动的频率为Hz
8．如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F，小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动，整个过程中，物块在夹子中没有滑动，小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．物块向右匀速运动时，绳中的张力等于
B．小环碰到钉子P时，绳中的张力大于
C．小环碰到钉子P时，绳中的张力大于
D．速度v不能超过
9．如图所示长均为L的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、 B两点间的距离也为L，重力加速度大小为g。现使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，已知小球在最高点且速率为v时，两根轻绳的拉力恰好均为零。当小球在最高点并且速率为2v时，则下列说法正确的是（ ）
A．小球受到重力、两根轻绳的拉力及向心力的作用
B．小球做圆周运动的半径大小为
C．小球所需向心力大小为2mg
D．每根轻绳对小球的拉力大小为
10．如图所示，水平转台上一个质量为的物块C分别用长为和的两根细绳系住，两根绳的另外一端分别固定在转轴上的A点和B点，当转轴未转动时，细绳AC刚好伸直但无拉力，与转轴的夹角为，BC绳是松弛状态。已知物块与转台间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让物块随转台一起转动并让转台的角速度从零逐渐增大，当两根绳都被拉直时，AC绳与转轴间的夹角为，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A．当时，绳AC中没有拉力
B．当由逐渐增大到时，物块所受摩擦力保持不变，一直为最大静摩擦力
C．当时，绳BC中拉力不为0
D．为保证AC和BC都被拉直，转台的角速度应满足
第二部分（非选择题 共56分）
三．非选择题（本大题共5小题，共56分）
11．“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图甲所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1。
(1)在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，我们主要用到的物理学研究方法是________；
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎推理法
(2)某次实验中，把传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球放在B、C位置，可探究向心力的大小与 的关系；
(3)匀速摇动手柄时，若两个钢球的质量和运动半径相等，左、右两标尺显示的格数之比为1∶4，则与皮带连接的左塔轮和右塔轮的半径之比为 。
12．探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的 。
A．探究平抛运动的特点
B．卡文迪什扭秤测量万有引力常量
C．探究两个互成角度的力的合成规律
D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。

a.三个情境中，图 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。
b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为l:4，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为 。
（3）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑块质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。

a.对①图线的数据进行处理，获得了F-x图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是 。
b.对5条F-ω图线进行比较分析，得出ω一定时，的结论。请你简要说明得到结论的方法。( )

13．火车以60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°。已知，，在此10s时间内，求：
（1）火车转弯的角速度；
（2）火车转弯的半径r。
14．如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为µ，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g。
（1）当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，物块与转盘刚好不发生相对滑动，求ω1的值；
（2）如图乙，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力FT2的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力F3的大小。
15．如图所示，装置BOO′可绕竖直轴OO′转动，可视为质点的小球与两细线AB、AC连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°。已知小球的质量为m，细线AC长为l，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，重力加速度为g。求：
（1）当装置处于静止状态时，细线AB的拉力和AC的拉力的大小；
（2）当细线AB拉力的大小等于小球重力的四分之一时，该装置绕OO′轴转动的角速度的大小；
（3）当细线AB的拉力为零时，该装置绕OO′轴转动的角速度的最小值。
《2025-2026学年人教版（2019）高一年级上学期寒假自主预习物理试卷四【第六章圆周运动B卷】》参考答案
1．A
【知识点】向心加速度的概念、公式与推导
【详解】ABC．圆周运动的向心加速度只改变速度的方向，不改变速度大小，向心加速度描述的是线速度方向变化快慢的物理量；对于匀速圆周运动，角速度不变，可知向心加速度不是描述角速度变化快慢的物理量。故A正确，BC错误；
D．向心加速度的方向始终指向圆心，时刻在改变，故D错误。
故选A。
2．B
【知识点】圆锥摆问题、火车和飞机转弯模型、绳/单层轨道模型
【详解】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用，故A错误；
B．在最高点时，若当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零，故B正确；
C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0，故C错误；
D．小球在同一水平面做圆锥摆运动，设悬点到摆球的竖直高度为h，根据第二定律有
解得
因为两小球的h相同，则则A和B的角速度相同，故D错误。
故选B。
3．C
【知识点】杆/管道模型
【详解】A．小球经过最高点时有
解得
当方向向下，根据牛顿第三定律小球对轻杆的作用力方向竖直向上，当方向向上，根据牛顿第三定律小球对轻杆的作用力方向竖直向下，小球经过最高点时对轻杆的作用力大小为20 N时方向应该竖直向上，故A错误；
B．根据在最高点有
代入数据解得，故B错误；
C．小球经过最低点时受到的合力大小为，故C正确；
D．小球经过最低点时有
解得，故D错误。
故选 C。
4．C
【知识点】杆/管道模型
【详解】A．陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向（指向圆心或背离圆心），则可知，该力与重力的合力不是始终指向圆心，不可能做匀速圆周运动，故A错误；
B．陀螺在轨道外侧运动，由A到与圆心等高点处，速度增大，所需向心力变大，重力沿径向分力变小，则轨道对其的支持力逐渐变小，故B错误；
C．设陀螺在轨道外侧运动到最低点时，轨道对小球的吸引力为，轨道对陀螺的弹力为，小球所受的重力为mg，最低点的速度为，受力分析如图所示，则有
由题意可知，当时，陀螺通过最低点时的速度为最大值，有
故C正确；
D．陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，根据
解得
根据牛顿第三定律可知，其对轨道的压力大小为15mg，故D错误。
故选C。
5．B
【知识点】水平转盘上的物体
【详解】m的向心力
当角速度从0开始增大，m由静摩擦力提供向心力，且所受的静摩擦力开始增大；
当m达到最大静摩擦力，角速度继续增大，此时m靠拉力和静摩擦力的合力提供向心力，此时M开始受到圆盘的静摩擦力作用，且随着角速度继续增大，拉力和M受到的圆盘的静摩擦力都逐渐增大；
随着角速度继续增大，拉力越大，当拉力和M的最大静摩擦力相等时，角速度达到最大值。
故选B。
6．B
【知识点】合力的取值范围、匀速圆周运动的定义
【详解】 A．匀速圆周运动需要方向不断变化的向心力，但撤去两力后合力为恒力，方向不变，故A错误；
B．和的两个力合力大小可能为8N，所以其余3个力的合力大小可能为8N，加速度，物体做匀变速曲线运动，B正确；
CD．和的两个力合力大小，加速度，C错误，D错误。
故选B。
7．ABC
【知识点】线速度与角速度的关系
【详解】A．摩托车做匀速圆周运动，10s内运动的弧长为200m，可得线速度的大小为
A正确；
B．根据
v=ωR
得
B正确；
C．根据
得
C正确；
D．根据
得
D错误；
故选ABC。
8．CD
【知识点】绳/单层轨道模型
【详解】A．物块向右匀速运动时，物块所受合力为零，则物块受到的静摩擦力大小为，由于夹子质量不计，则绳中的张力等于，故A错误；
B．无论物块在向右匀速运动时，还是在小环碰到钉子P时，绳中的张力都不可能大于，故B错误；
C．小环碰到钉子P时，由于物块在夹子中没有滑动，则对物块和夹子整体分析，物块和夹子开始向上摆动，做圆周运动，根据牛顿第二定律可得
由此可知，绳中的张力T大于，故C正确；
D．当绳中的张力恰好达到时，根据牛顿第二定律可得
解得，此时的速度为
即为使物块在夹子中没有滑动，则速度v不能超过，故D正确。
故选CD。
9．BD
【知识点】绳/单层轨道模型
【详解】A．小球在最高点速率为2v时，小球受到重力和两根轻绳的拉力，合力提供小球做圆周运动需要的向心力，故A错误；
B．小球做圆周运动的半径，故B正确；
C．小球速度为v时，有
小球速度为2v时，向心力，故C错误；
D．小球速度为2v时，最高点向心力为4mg，则
故，故D正确。
故选BD。
10．AD
【知识点】圆锥摆问题、水平转盘上的物体
【详解】A．设角速度为时，静摩擦刚好达到最大，则有
解得
可知当时，绳AC中没有拉力，故A正确；
B．设角速度为时，物块刚要离开转台，则有
解得
当由逐渐增大到时，由于绳AC中产生拉力，随着拉力逐渐增大，转台对物块的支持力逐渐减小，物块所受摩擦力逐渐减小，故B错误；
C．设角速度为时，绳BC中拉力刚好伸直，此时AC绳与转轴间的夹角为，根据牛顿第二定律可得
解得
可知当时，绳BC中拉力仍为0，故C错误；
D．AC和BC都被拉直时，设绳BC与转轴间的夹角为，则有
解得
设角速度为时，AC绳拉力刚好为零，根据牛顿第二定律可得
解得
为保证AC和BC都被拉直，转台的角速度应满足
故D正确。
故选AD。
11．(1)C
(2)半径
(3)2∶1
【知识点】探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
【详解】（1）在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，我们主要用到的物理学研究方法是控制变量法，故选C。
（2）同一条皮带传动的两个轮子边缘线速度大小相等。某次实验中，把传动皮带调至第一层塔轮，两轮半径比为1∶1，由v = ωr可知，两轮角速度相等。将两个质量相等的钢球放在B、C位置，半径不同，由Fn = mω2r可知本实验可探究向心力的大小与半径的关系。
（3）匀速摇动手柄时，左、右两标尺显示的格数之比为1∶4，则向心力之比为1∶4，由Fn = mω2r可知，若两个钢球的质量和运动半径相等，则角速度之比为1∶2，同一条皮带传动的两个轮子边缘线速度大小相等，由v = ωr可知，与皮带连接的左塔轮和右塔轮的半径之比为2∶1。
12． D 丙 2:1 见解析 见解析
【知识点】探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
【详解】（1）[1]A．本实验所采用的实验探究方法为控制变量法，探究平抛运动的特点采用等效思想，故A错误；
B．卡文迪什扭秤测量万有引力常量，采用微小量放大法，故B错误；
C．探究两个互成角度的力的合成规律，采用等效替代法，故C错误；
D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用控制变量法，故D正确。
故选D。
（2）[2]探究向心力大小F与质量m关系时，应保证角速度和半径相同，但两球质量不同，故选丙。
[3]由图可知，两球质量相等，且转动半径相等，所以该实验探究向心力大小与角速度的关系，当向心力的比值为l:4时，根据公式
可得，角速度之比为1:2，而塔轮边缘点的线速度相等，根据公式
可知，实验中选取两个变速塔轮的半径之比2:1。
（3）[4]小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线，由①图线可知，F与ω不成正比，通过数据分析可知F与ω2成正比，即F与ω2的关系图线是一条过原点的直线，即x可以是ω2，又因ω变化时，滑块质量和半径不变，所以x也可以是mω2或rω2等含有ω2即可；
[5]探究F与r的关系时，要保证m和ω不变，因此可以在F-ω图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-x坐标系中描点作图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
13．（1）；（2）
【知识点】线速度与角速度的关系、角速度的定义和计算式
【详解】（1）因为指南针在10s内匀速转过了约10°，根据角速度的定义式
（2）由于火车的运动可看作匀速圆周运动，根据
解得
14．（1）；（2）0；（3）
【知识点】水平转盘上的物体
【详解】（1）由题可知，最大静摩擦力提供向心力，所以
解得
（2）由于转盘的角速度
所以静摩擦力提供向心力，细绳的拉力大小为
（3）由于转盘的角速度
所以绳拉力与最大静摩擦力提供向心力，即
解得
15．（1），；（2）；（3）
【知识点】圆锥摆问题
【详解】（1）对小球进行受力分析如图
由平衡条件得
（2）根据牛顿第二定律得
其中
解得
（3）由题意，当 最小时，绳AC与竖直方向的夹角仍为37°，对小球受力分析
则有
解得
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
C
C
B
B
ABC
CD
BD
AD