2022年人教版高中物理必修二素養(yǎng)培優(yōu)練(二)圓周運動

素養(yǎng)培優(yōu)練（二）圓周運動

（建議用時40分鐘）

一、圓周運動描述（物理觀念）

1.（2022?南京高一檢測）如圖所示，為了體驗勞動的艱辛，幾位學生一起推磨將谷物碾碎，離磨中心

距離相等的甲、乙兩男生推磨過程中一定相同的是（

A.線速度B.角速度

C.向心加速度D.向心力的大小

【解析】選B。甲、乙兩男生推磨過程中，屬于同軸轉動，二者角速度相同，根據(jù)線速度與角速度關

系，有v=",又.r*\=r乙,解得丫甲=-乙，即二人的線速度大小相同，但方向不同，故A錯誤，B

正確；根據(jù)公式a=3%可知，二人向心加速度大小相同，但方向不同。由牛頓第二定律，可得K

—fna?,兩人質量關系未知，雖然向心加速度大小相同，但是向心力大小不一定相同，故C、D錯誤。

2.如圖為旋轉脫水拖把，拖把桿內有一段長度為35cm的螺桿通過拖把桿下端與拖把頭接在一起。

螺桿的螺距（相鄰螺紋之間的距離）為d=5cm,拖把頭的半徑為10cm。拖把桿上端相對螺桿向下運

動時拖把頭就會旋轉，把拖把頭上的水甩出去。某次脫水時，拖把桿上端在1s內勻速下壓了35cm,

該過程中拖把頭勻速轉動，則下列說法正確的是（）

桿

螺

分

部

放

大

圖

江

距

螺

A.拖把頭邊緣的線速度大小為0.7nm/s

B.拖把桿向下運動的速度大小為0.1nm/s

C.拖把頭轉動的角速度為7nrad/s

D.拖把頭的轉速為7r/s

【解析】選D。螺桿在旋轉的一個周期7內向下移動一個螺距d,則有s=Js,則拖把

7357

~d

頭轉動的角速度3=2=14Itrad/s,C錯誤；拖把頭邊緣的線速度大小為％=空^=1.4nm/s,

A錯誤；拖把桿向下運動的速度大小為“=/=0.35m/s,B錯誤；拖把頭的轉速為=7r/s,D

正確。

3.（2021?云南學業(yè)考）騎自行車出行，不僅低碳環(huán)保，還能強身健體。自行車的大齒輪、小齒輪是

相互關聯(lián)的轉動部分，其邊緣有兩個點4B,如圖所示。當大齒輪帶動小齒輪勻速轉動時，下列說法

正確的是（）

A.A,6兩點的線速度大小相等

B.4點的線速度比8點的線速度大

C.1點的線速度比6點的線速度小

D.A,6兩點的周期相等

【解析】選A。由題意知46是皮帶傳動，故線速度大小相等，選項A正確，B、C錯誤；人6兩點

9Jir

線速度大小相等，而半徑不相等，根據(jù)T=——可知4、8兩點的周期不相等，選項D錯誤。

V

二、水平面內的圓周運動（科學思維）

4.如圖所示是一款玩具的簡化示意圖，當啟動開關時，電動機會帶動水平轉盤繞其中心水平轉動，

從而帶動下面的小玩具轉動起來。已知兩個小玩具的質量分別為周、色，兩條細繩的長度分別為人、

心。忽略細繩的重力及空氣的阻力，當轉盤以角速度3勻速轉動時，兩條細繩與豎直方向的夾角分別

為。、￡,下列說法正確的是（）

A.若h=12,面〈加貝!

B.若h=以例>版，則。>￡

C.若力|=以，Kh,則￡

D.若加）如1,心,則?！怠?/p>

【解析】選D。根據(jù)向心力公式可得儂*tansinJ）,。與質量無關，當/產人時，

2

有〃=￡,故A、B錯誤；對質量為您的玩具有gtan0=^（r+72sin￡）,若。=￡,有g

2

tan<7<a>（r+71sin。），提供的向心力小于需要的向心力，應遠離圓心，所以。>￡,故D正確；

同理若/＜人,必有?！词?，故C錯誤。

5.如圖所示，半徑為彳的半球形容器固定在水平轉臺上，轉臺繞過容器球心。的豎直軸線以角速度

。勻速轉動。質量不同的小物塊4、8隨容器轉動且相對器壁靜止，/、8和球心。的連線與豎直方向

的夾角分別為。和￡,貝U()

A.｛的質量一定小于6的質量

B.A.6受到的摩擦力可能同時為零

C.若4不受摩擦力，則6受沿容器壁向上的摩擦力

I).若3增大,/、6受到的摩擦力可能都增大

【解析】選D。當8不受摩擦力時，受力分析如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律

2________Cp

得mgtan^=/noJ/：/?sin尸，解得。尸、^./)，同理可得，當/\肉，\

不受摩擦力時，34=yJ市三^，可知物塊轉動角速度與物塊的質量無,j

關，所以無法判斷質量的大小關系，由于所以必＞3?,則4、B受

到的摩擦力不可能同時為零，選項A、B錯誤；若力不受摩擦力，此時轉臺的角速度為所以物塊

8的向心力大于摩擦力為零時的向心力，此時8受沿容器壁向下的摩擦力，如果轉臺角速度從。，開始

增大，4、6的向心力都增大，所受的摩擦力都增大，選項C錯誤，D正確。

6.如圖，水平轉盤上放有質量為卬的物塊，物塊到轉軸的距離為r,物塊和轉盤間的摩擦因數(shù)為〃，

設物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知重力加速度為外

(1)當水平轉盤以角速度3勻速轉動時，物塊與轉盤剛好能相對靜止，求必的值是多少？

(2)將物塊和轉軸用細繩相連，當轉盤的角速度以=時，求細繩的拉力A的大小。

(3)將物塊和轉軸用細繩相連，當轉盤的角速度時，求細繩的拉力看的大小。

【解析】(1)設水平轉盤以角速度乃勻速轉動時，物塊與轉盤剛好要相對滑動，此時物塊所需向心力

2

恰好由最大靜摩擦力提供，則口mg=mr3、

ug

解得：必=

(2)由于以＜必；物塊受到的最大靜摩擦力大于所需向心力，此時繩對物塊沒有拉力，故a=0。

(3)由于。3＞必；物塊受到的最大靜摩擦力不足以提供所需向心力，此時繩對物塊有拉力,

2

由umg+丁3=m3、r,

9

得此時繩子對物塊拉力的大小為umg

答案：⑴(2)0(3)|Pmg

三、豎直面內的圓周運動(科學思維)

7.如圖所示，質量為明的小明坐在秋千上擺動到最高點時懸線與豎直方向夾角為30°,下列說法正確

的是()

國

A.小明在最高點的速度為零，合力為零

B.小明在最低點的加速度為零，速度最大

C.最高點秋千對小明的作用力為乎mg

D.最低點秋千對小明的作用力為mg

【解析】選C。小明在最高點時，速度為零，受力分析如圖

易知心尸唳心?。。，A=zz^os30°,解得A=勺儂，F(xiàn)含于0,故A錯誤；C正確；小明在最低點

速度最大，受力分析如圖

G

2

由牛頓第二定律，可得R—/nff=ma產*〉0

易知，加速度不為零，秋千對小明的作用力用大于儂。故B、D錯誤。

8.如圖為自行車氣嘴燈及其結構圖，彈簧一端固定在4端，另一端拴接重物，當車輪高速旋轉時,

LED燈就會發(fā)光。下列說法正確的是（）

A.安裝時4端比6端更遠離圓心

B.高速旋轉時，重物由于受到離心力的作用拉伸彈簧從而使觸點接觸

C.增大重物質量可使LED燈在較低轉速下也能發(fā)光

D.勻速行駛時，若LED燈轉到最低點時能發(fā)光，則在最高點時也一定能發(fā)光

【解析】選C。要使重物做離心運動，材、N接觸，則4端應靠近圓心，因此安裝時力端比6端更遠離

氣嘴，A錯誤；轉速越大，所需向心力越大，彈簧拉伸越長，肌N接觸時燈就會發(fā)光，不能說重物受

到離心力作用，B錯誤；燈在最低點時尸弱一磔=“。2,解得。=、/上一反,因此增大重物質量可使

\]mrr

LED燈在較低轉速下也能發(fā)光，C正確；燈在最低點時￡—/監(jiān)=：,燈在最高點時K+儂=：,勻

速行駛時，在最低點時彈簧對重物的彈力大于在最高點時對重物的彈力，因此勻速行駛時，若LED燈

轉到最低點時能發(fā)光，則在最高點時不一定能發(fā)光，D錯誤。

9.（2022?徐州高一檢測）滾筒洗衣機里衣物隨著滾筒做高速勻速圓周運動，以達到脫水的效果。滾筒

截面如圖所示，下列說法正確的是（）

A.衣物運動到最低點6點時處于失重狀態(tài)

B.衣物和水都做離心運動

C.衣物運動到最高點A點時脫水效果更好

D.衣物運動到最低點8點時脫水效果更好

【解析】選Do衣物運動到最低點6點時,加速度指向圓心,豎直向上,處于超重狀態(tài),故A錯誤;衣物受

到滾筒的支持力和重力，做向心運動，水所受合力不足以提供向心力，做離心運動，故B錯誤;根據(jù)牛頓

22

第二定律,在最低點有磔=二,在最高點有尺2+*則與＞尺2,衣物運動到最低點6點時脫水效果

RR

更好，故C錯誤,D正確。

四、實驗：探究向心力大小的表達式(科學探究)

10.在“用圓錐擺驗證向心力的表達式”實驗中，如圖甲所示，懸點剛好與一個豎直的刻度尺零刻度

線對齊。將畫著幾個同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時剛好位于圓心正上方。用手撥動鋼

球，