静摩擦力与拉力的合力提供做圆周运动的向心力
高一物理圆周运动试题
高一物理圆周运动试题1.物体做圆周运动，关于向心加速度，以下说法中正确的是 ()A．向心加速度的方向始终与速度方向垂直B．向心加速度的方向保持不变C．物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D．物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心【答案】AD【解析】曲线运动中速度的方向沿曲线上某点的切线方向，而向心加速度的方向始终指向圆心，所以向心加速度的方向始终与速度方向垂直，故A正确；物体做圆周运动的向心加速度的方向始终指向圆心，任意两时刻的方向都不相同，所以时刻在改变，故B错误；物体做匀速圆周运动时合外力充当向心力，加速度的方向始终指向圆心，物体做非匀速圆周运动时，线速度大小、方向都在改变，物体所受的合力沿半径方向的分力充当向心力，产生指圆心的向心加速度，改变线速度的方向，沿切向方向的分力产生切向加速度，改变线速度的大小，所以物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心，物体做非匀速圆周运动时的加速度方向不是始终指向圆心，故C错误，D正确。
所以选AD。
【考点】本题考查向心力、向心加速度、牛顿第二定律，意在考查考生的理解能力。
2.如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三个点。
当陀螺垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是A．a的角速度比b的大B．a、b的角速度比c的大C．a、c的周期相等D．c的线速度比a、b的大【答案】 C【解析】试题分析: a、b、c三点共轴转动，角速度大小相等，则周期相等，a的半径和b的半径相等，根据v=rω知，a、b的线速度大小相等．故A错误，B错误，C正确；c的半径小，根据v=rω知，c的线速度比a、b的线速度小．故D错误。
【考点】线速度、角速度和周期3.在匀速转动的水平转盘上，有一个相对盘静止的物体随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是（）A．只受到重力和盘面的支持力的作用B．只受到重力、支持力和静摩擦力的作用C．因为两者是相对静止的，转盘与物体之间无摩擦力D．受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用【答案】B【解析】物体受到重力、支持力和静摩擦力的作用，三个力的合力提供向心力，B正确。
实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
第四章曲线运动实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验是课标新增实验，该实验主要考查学生理解知识的能力，能切实地将科学探究的素养落到实处.往年高考对该实验的考查力度不是很大，却在2023年浙江1月卷中进行了考查，可见，高考命题开始加大对该新增实验的考查力度，预计2025年高考该实验出现的概率相对较大.1.实验目的探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系.2.实验原理如图所示，当转动手柄1时，变速塔轮2和3就随之转动，放在长槽4和短槽5中的球A 和B都随之做圆周运动.球由于惯性而滚到横臂的两个短臂6挡板处，短臂挡板就推压球，向球提供了做圆周运动所需的向心力.由于杠杆作用，短臂向外时，长臂就压缩塔轮转轴上的测力部分的弹簧，使弹簧测力套筒7上方露出标尺8上的格数，便显示出了两球所需向心力之比.向心力演示器3.实验器材向心力演示器、质量不等的小球.4.实验步骤（1）分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴（即圆心）距离相同即圆周运动半径相同.将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小（格数）.（2）分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴（即圆心）距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径的向心力大小（格数）.（3）分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴（即圆心）距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小（格数）.5.数据处理分别作出F n－ω2、F n－r、F n－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论.6.注意事项（1）实验前应将横臂紧固，螺钉旋紧，以防球和其他部件飞出造成事故.（2）实验时，不宜使标尺露出格数太多，以免由于球沿槽外移引起过大的误差.（3）摇动手柄时，应使小球缓慢加速，速度增加均匀.（4）皮带跟塔轮之间要拉紧.命题点1教材基础实验1.[实验原理与操作/2023浙江1月]“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示.（1）采用的实验方法是A.A.控制变量法B.等效法C.模拟法（2）在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动.此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的角速度平方之比（选填“线速度大小”“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值不变（选填“不变”“变大”或“变小”）.解析（1）探究向心力大小的表达式时采用的实验方法是控制变量法，A正确，BC错误.（2）由向心力公式F＝m v 2R 、F＝mω2R、F＝m4π2T2R可知，左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的线速度平方之比、角速度平方之比或周期平方的反比；在加速转动手柄的过程，由于左右两塔轮的角速度之比不变，因此左右标尺露出红白相间等分标记的比值不变.2.[数据处理]一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统“探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系”.在保证重物的质量m和做圆周运动的角速度ω不变的情况下，改变重物做圆周运动的半径r，得到几组向心力F与半径r的数据，记录到表1中.表1向心力F与半径r的测量数据次数12345半径r/mm5060708090向心力F/N 5.46 6.557.648.749.83在保证重物的质量m和做圆周运动的半径r不变的情况下，改变重物做圆周运动的角速度ω，得到几组向心力F和角速度ω的数据，记录到表2中.表2向心力F与角速度ω的测量数据次数12345角速度ω/（rad·s－1） 6.589.311.014.421.8向心力F/N0.09830.22660.28210.4583 1.0807（1）根据上面的测量结果，分别在图甲和图乙中作出F－r图线和F－ω图线.（2）若作出的F－ω图线不是直线，可以尝试作F－ω2图线，试在图丙中作出F－ω2图线.（3）通过以上实验探究可知，向心力与转动半径成正比，与角速度的平方成正比.答案（1）（2）解析在坐标系中描点作图可得F－r的图线为过原点的直线，则F与r成正比，F－ω图线不是直线，但F－ω2图线为过原点的直线，则F与ω2成正比.命题点2 创新设计实验3.[实验原理创新]某同学做验证向心力与线速度关系的实验.装置如图所示，一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球.钢球静止时刚好位于光电门中央.主要实验步骤如下：①用游标卡尺测出钢球直径d ；②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F 1，用米尺量出线长L ；③将钢球拉到适当的高度处由静止释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t ，力传感器示数的最大值为F 2.已知当地的重力加速度大小为g ，请用上述测得的物理量表示：（1）钢球经过光电门时的线速度表达式v ＝ d t，向心力表达式F 向＝m v 2R＝F 1d 2gt 2（L ＋d 2）；（2）钢球经过光电门时所受合力的表达式F 合＝ F 2－F 1 ；（3）若在实验误差允许的范围内F 向＝F 合，则验证了向心力与线速度的关系.该实验可能的误差有 摆线的长度测量有误差 .（写出一条即可）解析 （1）钢球的直径为d ，遮光时间为t ，所以钢球通过光电门的线速度v ＝d t，根据题意知，钢球做圆周运动的半径为R ＝L ＋d2，钢球的质量m ＝F 1g ，则向心力表达式F 向＝m v 2R ＝F 1d 2gt 2（L ＋d 2）.（2）钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力，由分析可知，钢球通过光电门时，细线的拉力最大，大小为F 2，故所受合力为F 合＝F 2－F 1.（3）根据向心力表达式知，可能在测量摆线长度时存在误差.4.[实验目的创新]如图甲所示，某同学为了比较不同物体与转盘间动摩擦因数的大小设计了该装置.已知固定于转轴上的角速度传感器和力传感器与电脑连接，通过一不可伸长的细绳连接物块，细绳刚好拉直，物块随转盘缓慢加速.在电脑上记录如图乙所示图像.换用形状和大小相同但材料不同的物块重复实验，得到物块a 、b 、c 分别对应的三条直线，发现a 与c 的纵截距相同，b 与c 的横截距相同，且符合一定的数量关系.回答下列问题：（1）物块没有看作质点对实验是否有影响？ 否 （选填“是”或“否”）.（2）物块a 、b 、c 的密度之比为 2：2：1 .（3）物块a 、b 、c 与转盘之间的动摩擦因数之比为 1：2：2 .解析（1）物块的形状和大小相同，做圆周运动的半径相同，所以物块没有看作质点对实验没有影响.（2）当物块随转盘缓慢加速过程中，物块所需的向心力先由静摩擦力提供，当达到最大静摩擦力后由绳子的拉力和最大静摩擦力的合力提供，即F向＝F＋μmg＝mrω2，所以有F＝mrω2－μmg，题图乙中图线的斜率为mr，在纵轴的截距为－μmg，根据题图乙知a的斜率k a＝m a r＝1kg·m，b的斜率k b＝m b r＝1kg·m，c的斜率k c＝m c r＝12kg·m，所以a、b、c的质量之比为2：2：1，因为体积相同，所以物块a、b、c的密度之比为2：2：1.（3）由题图乙知a的纵轴截距－μa m a g＝－1N，b的纵轴截距－μb m b g＝－2N，c的纵轴截距－μc m c g＝－1N，结合质量之比得到物块a、b、c与转盘之间的动摩擦因数之比为1：2：2.方法点拨创新实验目的由探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验，迁移为测向心加速度和重力加速度的实验由探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验，迁移为测角速度大小的实验创新实验器材由力传感器和光电门替代向心力演示器，探究影响向心力大小的因素，使实验数据获取更便捷，数据处理和分析更准确创新数据处理方法采用控制变量法，利用力传感器和速度传感器记录数据，根据F－v2图线分析数据1.某同学利用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向心力大小F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系.（1）为了单独探究向心力大小跟小球质量的关系，必须用控制变量法.（2）转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球随之做匀速圆周运动.这时我们可以看到弹簧测力套筒上露出标尺，通过标尺上露出的红白相间等分格数，即可求得两个球所需的向心力大小之比.（3）该同学通过实验得到如下表的数据：次数球的质量m/g转动半径r/cm转速n/（r·s－1）向心力大小F/红格数114.015.0012228.015.0014314.015.0028414.030.0014根据以上数据，可归纳概括出向心力大小F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是向心力大小F跟小球质量m成正比，跟转速n的平方成正比，跟运动半径r成正比（或向心力大小F跟小球质量m、转速n的平方、运动半径r的乘积成正比）（文字表述）.（4）实验中遇到的问题有难以保证小球做匀速圆周运动，转速难按比例调节或露出格子数（或力的读数）不稳定，难定量化（写出一点即可）.2.[实验装置创新/2024重庆八中校考]某物理兴趣小组利用传感器探究向心力大小与半径、角速度的关系，实验装置如图甲所示.装置中水平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.当滑块随水平直槽一起匀速转动时，细线的拉力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.（1）使相同滑块分别以半径r为0.14m、0.12m、0.10m、0.08m、0.06m做匀速圆周运动，在同一坐标系中分别得到图乙中①、②、③、④、⑤五条F－ω图线，则图线①对应的半径为0.14m，各图线不过坐标原点的原因是受到摩擦力作用.（2）对5条F－ω图线进行比较分析，欲探究ω一定时，F与r的关系.请你简要说明方法：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与半径r的数据，在F－r坐标系中描点作图，即可根据F－r图像探究F与r的关系.解析 （1）由受力分析可知，摩擦力及细线的弹力的合力提供滑块做匀速圆周运动的向心力，即F ＋f ＝mω2r ，根据二次函数的知识可以判断mr 越大，抛物线开口越小，所以图线①对应的半径为0.14m.由以上分析可知，各图线不过原点的原因为滑块受到摩擦力作用.（2）探究F 与r 的关系时，要先控制m 和ω不变，因此可在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 与半径r 的数据，在F －r 坐标系中描点作图，即可根据F －r 图像探究F 与r 的关系.3.[数据处理创新/2024山西运城模拟]某同学用如图所示装置探究物体做圆周运动时向心力与角速度的关系，力传感器固定在竖直杆上的A 点，质量为m 的磁性小球用细线a 、b 连接，细线a 的另一端连接在竖直杆上的O 点，细线b 的另一端连接在力传感器上，拉动小球，当a 、b 两细线都伸直时，细线b 水平，测得OA 间的距离为L 1，小球到A 点距离为L 2，磁传感器可以记录接收到n 次强磁场信号所用的时间，重力加速度为g .（1）实验时，保持杆竖直，使小球在细线b 伸直且水平的条件下绕杆做匀速圆周运动，将接收到的第一个强磁场信号记为1，并开始计时，测得磁传感器接收到n 次强磁场信号所用时间为t ，则小球做圆周运动的角速度ω＝ 2π（n －1）t，测得力传感器的示数为F ，则小球做圆周运动的向心力F n ＝mgL 2L 1＋F （此空用含F 的式子表示）.（2）多次改变小球做圆周运动的角速度（每次细线b 均伸直且水平），测得多组力传感器示数F 及磁传感器接收到n 次强磁场信号所用的时间t ，作出F －1t 2图像.如果图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距为 －mgL 2L 1，图像的斜率为 4π2（n －1）2mL 2 ，则表明，小球做匀速圆周运动时，在质量、半径一定的条件下，向心力大小与 角速度的平方 （填“角速度”或“角速度的平方”）成正比.解析 （1）将接收到的第一个强磁场信号记为1，并开始计时，测得磁传感器接收到n 次强磁场信号所用时间为t ，则小球做圆周运动的周期为T ＝t n －1，小球做圆周运动的角速度为ω＝2πT ＝2π（n －1）t.设细线a 与竖直方向夹角为θ，则竖直方向上有F 1cos θ＝mg ，水平方向上有F n ＝F 1sin θ＋F ，又tan θ＝L2L 1，联立解得F n ＝mgL 2L 1＋F .（2）由于F n ＝mω2L 2＝m 4π2（n －1）2t 2L 2，与上式联立解得F ＝4π2（n －1）2mL 2·1t 2－mgL 2L 1，所以F －1t 2图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距为b ＝－mgL 2L 1，图像的斜率为k ＝4π2（n －1）2mL 2，可知小球做匀速圆周运动时，在质量、半径一定的条件下，向心力大小与角速度的平方成正比.。
火车转弯（圆周运动）问题-带解析带答案
⽕车转弯（圆周运动）问题-带解析带答案⽕车转弯（圆周运动）问题圆周运动专题⼆题号⼀⼆总分得分⼀、单选题（本⼤题共9⼩题，共分）1.⾼速公路的拐弯处,通常路⾯是外⾼内低,如图所⽰,在某路段车向左转弯,司机左侧的路⾯⽐右侧路⾯低⼀些车的运动可看作是做半径为R的圆周运动内外路⾯⾼度差为h,路基的⽔平宽度为已知重⼒加速为g,要使车轮与路⾯之间的横向摩擦⼒即垂直于前进⽅向的摩擦⼒等于零,则汽车转弯时的车速应等于()A. B. C. D.【答案】D【解析】解：路⾯的斜⾓为,作出车的受⼒图由数学知识得：如图,⽀持⼒与重⼒的合⼒提供向⼼⼒,由⽜顿第⼆定律得：联⽴得故选：D由题意知汽车转弯时所需的⼼⼒完全由重⼒和⽀持⼒的合⼒提供,根据受分析计算即可得出结论．类似于⽕车拐弯问题,知道按条件转弯时,向⼼⼒由重⼒和⽀持⼒的合⼒提供．2.如图所⽰的圆周运动,下列说法不正确的是()A. 如图a,汽车通过拱桥的最⾼点处于失重状态置B. 如图b,⽕车转弯超过规定速度⾏驶时,外轨对外侧车轮的轮缘会有挤压作⽤C. 如图c,钢球在⽔平⾯做圆周运动,钢球距悬点的距离为则圆锥摆的周期D. 如图d,在⽔平公路上⾏驶的汽车,车轮与路⾯之间的静摩擦⼒提供转弯所需的向⼼⼒【答案】C【解析】【分析】根据加速度的⽅向确定汽车在最⾼点处于超重还是失重；根据合⼒提供向⼼⼒得出⾓速度的表达式,从⽽进⾏判断；抓住重⼒不变,结合平⾏四边形定则⽐较⽀持⼒和向⼼⼒,结合半径不同分析⾓速度的关系；当⽕车转弯的速度超过规定速度,⽀持⼒和重⼒的合⼒不够提供向⼼⼒,会挤压外轨。
此题考查圆周运动常见的模型,每⼀种模型都要注意受⼒分析找到向⼼⼒,从⽽根据公式判定运动情况,如果能记住相应的规律,做选择题可以直接应⽤,从⽽⼤⼤的提⾼做题的速度,所以要求同学们要加强相关知识的记忆。
【解答】A.汽车在最⾼点知,故处于失重状态,故A正确；B.⽕车转弯超过规定速度⾏驶时,外轨对内轮缘会有挤压作⽤,故B正确；C.圆锥摆,重⼒和拉⼒的合⼒,,则圆锥摆的周期,故C错误；D.在⽔平公路上⾏驶的汽车,车轮与路⾯之间的静摩擦⼒提供转弯所需的向⼼⼒,故D正确。
备考2020年高考物理一轮专题： 第16讲 圆周运动的基本规律及应用
备考2020年高考物理一轮专题：第16讲圆周运动的基本规律及应用一、单选题（共9题；共18分）1.A，B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同的时间内，它们通过的路程之比是4:3,运动方向改变的角度之比是3:2，则它们（）A. 线速度大小之比为4:3B. 角速度大小之比为3:4C. 圆周运动的半径之比为2:1D. 向心加速度大小之比为1:22.圆盘在水平面内匀速转动,角速度为,盘面上距离圆盘中心0.1m的位置有一个质量为0.1kg的小物体随圆盘一起转动.则小物体做匀速圆周运动的向心力大小为( )A. 0.4NB. 0.04NC. 1.6ND. 0.16N3.如图所示是半径为r的竖直光滑圆形轨道，将一玩具小车放到与轨道圆心O处于同一水平面的A点，并给小车一竖直向下的初速度，为使小车沿轨道内侧做完整的圆周运动，则在A处使小车获得竖直向下的最小初速度应为（）A. B. C. D.4.如图所示，一小球套在光滑轻杆上，绕着竖直轴OO′匀速转动，下列关于小球的说法中正确的是（）A. 小球受到重力、弹力和摩擦力B. 小球受到一个水平指向圆心的向心力C. 小球受到重力、弹力D. 小球受到重力、弹力的合力是恒力5.一质量为m的质点绕圆心做匀速圆周运动，其所受向心力大小为F，运动周期为T，则它在时间内的平均速度大小为（）A. B. C. D.6.如图所示，质量相等的A、B两物体随竖直圆筒一起做匀速圆周运动，且与圆筒保持相对静止，下列说法中正确的是（）A. 线速度B. 运动周期C. 筒壁对它们的弹力D. 它们受到的摩擦力7.如图,半圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。
一小物块以速度从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度大小为)（）A. B. C. D.8.质量为的小球用长为的悬线固定在点，在点正下方处有一光滑圆钉，如图所示，今把小球拉到悬线呈水平后无初速度释放，当悬线碰到圆钉前后瞬间，下列说法错误的是（）A. 小球的线速度之比为B. 小球的角速度之比为C. 小球的向心加速度之比为D. 悬线对小球的拉力之比为9.某同学参加了糕点制作的选修课,在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径约的蛋糕(圈盘与蛋糕中心重合)。
转盘上物体的圆周运动
转盘上物体的圆周运动作者：张春花来源：《理科考试研究·高中》2012年第09期一、静摩擦力提供圆周运动的向心力转盘上物体随着转盘一起做圆周运动，圆周运动向心力来自转盘对物体的静摩擦力，随着转速的增加，静摩擦力逐渐增大.例1如图1所示.一小物块与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则物块的受力情况是A.重力、支持力、摩擦力、向心力B.重力、支持力C.重力、支持力、摩擦力D.以上均不正确解析物块做圆周运动向心力由摩擦力提供，向心力既是摩擦力，正确选项为C.二、当转速达到一定程度时，物块会做离心运动由于静摩擦力有最大值，随着转速的增加，需要的向心力也逐渐增大，当转动需要的向心力大于最大静摩擦力时，物体将做离心运动，离心运动条件为fm例2如图2所示.质量均为m的物体A和B用细绳悬着，跨过固定在圆盘中央光滑的定滑轮，物体A与转盘的摩擦因数为μ，为使A与圆盘相对静止，则转盘的ω取值范围为.（A物块离盘中心距离为R，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）解析由于μT—μmg=mRω2（1—μ）R.当转速较大时，摩擦力方向指向圆心，此时绳子拉力和静摩擦力合力提供圆周运动向心力，达到最大静摩擦力时对应的转速有最大值，此时T+μmg=mRω2（1+μ）R.因此要使A与圆盘相对静止，转盘的ω取值范围为g（1—μ）R三、同时在圆盘上的不同物体，转动半径越大越容易打滑（圆盘与物体间动摩擦因数相同），与物体质量无关由于物体与圆盘之间最大静摩擦力一般认为等于滑动摩擦力，因此物体做离心运动条件为fm=μmgμgω2.可以看出，半径越大越易打滑，与质量无关.例3如图3所示.A、B、C三个物体放在旋转圆台上，静摩擦因数为μ，A的质量是2m，B和C的质量均为m，A、B离轴为R，C离轴为2R，则当圆台旋转时，若A、B、C均没有滑动，则A.C的向心加速度最大B.B的摩擦力最小C.当圆台转速增大时，C比B先滑动。
【单元练】2021年高中物理必修2第六章【圆周运动】经典测试卷(答案解析)(1)
一、选择题1．如图所示，水平桌面上放了一个小型的模拟摩天轮模型，将一个小物块置于该模型上某个吊篮内，随模型一起在竖直平面内沿顺时针匀速转动，二者在转动过程中保持相对静止（ ）A ．物块在d 处受到吊篮的作用力一定指向圆心B ．整个运动过程中桌面对模拟摩天轮模型的摩擦力始终为零C ．物块在a 处可能处于完全失重状态D ．物块在b 处的摩擦力可能为零C 解析：CAD ．物体在b 、d 处受到重力、支持力、指向圆心的摩擦力，则吊篮对物体的作用不指向圆心，故AD 错误；B ．在d 处对摩天轮受力分析，有重力、地面的支持力、物体对吊篮水平向左的摩擦力，摩天轮要保持平衡，则需要受到地面的摩擦力，故B 错误；C ． a 处对物体受力分析，由重力和支持力的合力提供向心力，有2+=vG F m R支2v F F G m R==-压支则当gR v =时0F =压故C 正确。
故选C 。
2．如图，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时（ ）A ．火车所需向心力沿水平方向指向弯道外侧B ．弯道半径越大，火车所需向心力越大C ．火车的速度若小于规定速度，火车将做离心运动D ．火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大D 解析：DA ．火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧，所以A 错误；B ．根据2F rv m= 可知，弯道半径越大，火车所需向心力越小，所以B 错误； C ．火车的速度若大于规定速度，火车将做离心运动，所以C 错误； D ．根据向心力的来源可知2tan v mg m rθ=则火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大，所以D 正确； 故选D 。
3．一石英钟的秒针、分针和时针长度是2：2：1，它们的转动皆可以看做匀速转动，（ ）A ．秒针、分针和时针转一圈的时间之比1：60：1440B ．分针和时针针尖转动的线速度之比为12：1C ．秒针和时针转动的角速度之比720：1D ．分针和时针转动的向心加速度之比144：1C 解析：CA ．秒针、分针和时针转一圈的时间分别为1分钟、1小时、12小时，所以::1:60:720T T T =秒分时故A 错误； B ．由2rv Tπ=结合，秒针、分针和时针长度是2：2：1，知分针和时针针尖转动的线速度之比为:24:1v v =分时故B 错误； C ．由2w Tπ=得秒针和时针转动的角速度之比::720:12:1w w w =秒分时故C 正确； D ．由2a rw =::720:12:1w w w =秒分时结合，秒针、分针和时针长度是2：2：1，知分针和时针转动的向心加速度之比:288:1a a =分时故D 错误。
2019-2020学年安徽省安庆二中高一(下)月考物理试卷(有答案解析)
019-2020学年安徽省安庆二中高一（下）月考物理试卷一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）1.下列说法正确的是A. 物体做直线运动时，所受的合力一定为零B. 物体做曲线运动时，所受的合力一定变化C. 物体做匀速圆周运动时，物体的速度保持不变D. 物体做平抛运动时，物体的加速度保持不变2.如图所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从B端水平飞出，撞击到一个与地面呈的斜面上，撞击点为已知斜面上端与曲面末端B相连，A、B间的高度差为h，B、C间的高度差为H，不计空气阻力，则h与H的比值为A. B. C. D.3.如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，假设导弹仅在地球引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为则下列结论正确的是A. 导弹在C点的速度大于B. 导弹在C点的速度等于C. 导弹在C点的加速度等于D. 导弹在C点的加速度大于4.如图甲所示，一长为l的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动．小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判断正确的是A. 图象函数表达式为B. 重力加速度C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线b点的位置左移5.如图所示，质量为m的蹦极运动员从蹦极台上跃下。
设运动员由静止开始下落，且下落过程中蹦极绳被拉直之前所受阻力恒定，且下落的加速度为。
在运动员下落h的过程中蹦极绳未拉直，下列说法正确的是A. 运动员的动能增加了B. 运动员的重力势能减少了C. 运动员的机械能减少了D. 运动员克服阻力所做的功为6.某小船在河宽为d，水速恒定为的河中渡河，第一次用最短时间从渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为，所用时间为；第二次用最短航程渡河从同一渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为，所用时间为，结果两次恰好抵达对岸的同一地点，则A. 第一次所用时间B. 第二次所用时间C. 两次渡河的位移大小为D. 两次渡河所用时间之比7.如图，质量为m的物块与转台之间的动摩擦因数为，物块与转轴相距R，物体随转台由静止开始转动，当转速增加到某值时，物块即将在转台上滑动，此时转台已开始做匀速转动，在这一过程中，摩擦力对物块做的功为A. 0B.C.D.二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）8.如图所示，质量为m的物块A静置在光滑水平桌面上，它通过轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为3m的物块B，由静止释放物块A、B后重力加速度大小为A. 相同时间内，A、B运动的路程之比为2：1B. 物块A、B的加速度之比为1：1C. 细绳的拉力为D. 当B下落高度h时，速度为9.水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动．设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到的过程中，木箱的速度保持不变，则A. F先减小后增大B. F一直增大C. F的功率减小D. F的功率不变10.如图所示，倾角为的传送带以的速度沿图示方向匀速运动。
四川省成都市2023-2024学年高一下学期物理月考试题(一)含答案
成都高2026届高一下物理月考试题一（答案在最后）1.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度v 转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，火车转弯半径为r ，重力加速度为g ，下列说法正确的是（）A.火车以速度v 转弯时，铁轨对火车支持力大于其重力B.火车转弯时，实际转弯速度越小越好C.当火车上乘客增多时，火车转弯时的速度必须降低D.时，外轨对车轮轮缘的压力沿水平方向【答案】A 【解析】【详解】A ．火车以速度v 转弯时，对火车受力分析，如图可得2tan v mg mrθ=解得v =根据矢量三角形的边角关系可知铁轨对火车支持力大于其重力，故A 正确；B ．当火车以规定的行驶速度v 转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，效果最好，所以实际转弯速度不是越小越好，故B 错误；C．由v=可知规定行驶的速度与质量无关，当火车质量改变时，规定的行驶速度不变，故C错误；D时，外轨对车轮轮缘的压力沿接触面指向轮缘，故D错误。
故选A。
2.对落差较大的道路，建设螺旋立交可以有效的保证车辆安全行驶.如图所示，重庆红云路螺旋立交为2.5层同心圆螺旋结构，上下层桥梁平面位置重叠。
下面针对这段路的分析正确的是（）A.通过螺旋式设计可减小坡度，目的是增大车辆与地面的摩擦力B.两辆车以相同的速率转弯时，外侧的车需要的向心力一定更大C.车辆转弯处设计成内低外高的目的是降低车辆侧滑风险D.车辆上坡过程中受重力、支持力、摩擦力、向心力【答案】C【解析】【详解】A．通过螺旋隧道设计，有效减小坡度，主要目的是减小车重力沿斜面向下的分力，故A错误；B．由向心力公式可知，当速度不变，R越大时，向心力越小，即外侧的车需要的向心力一定更小，故B错误；C．车辆转弯处，路面应适当内低外高，这样有一部分支持力分量可以提供向心力，使汽车更安全，降低车辆侧滑风险，故C正确；D．车辆上坡过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力，故D错误。
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过最高 点的临 界条件
轻绳模型 v2 由 mg＝m 得 r v 临＝ gr (1)过最高点时 v≥ gr，FN＋mg＝ v2 m ，绳、轨道对球产 r 生弹力 FN≥0， 方向指 向圆心 (2)不能过最高点 v< gr，在到达最高点 前小球已经脱离了圆 轨道
轻杆模型 小球能运动即可，v 临＝0 (1)当 v＝0 时，FN＝mg，FN 为支持力，沿半径背离圆心 (2)当 0<v< gr时，－FN＋mg v2 ＝m ，FN 背向圆心，随 v r 的增大而减小 (3)当 v＝ gr时，FN＝0 (4)当 v> gr时，FN＋mg＝ v2 m ，FN 指向圆心并随 v 的 r 增大而增大
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由列表比较可知， 汽车在凹形桥上行驶对桥面及轮胎损 害大，但在凸形桥上，最高点速率不能越过 gr.在半径为 r 的半圆柱形桥面上最高点，汽车以 v＝ gr的速率行驶将不 再落到桥面上．
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【例1】
有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率
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(2)火车过弯道， 重力和铁轨对火车的支持力的合力正好 提供向心力，即 v2 mgtanθ＝m r ， v2 202 由此可得 θ＝arctanrg＝arctan ＝arctan0.1. 400×10
答案：(1)105 N (2)arctan0.1
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讨论 分析
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汽车过桥问题 当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹
形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别如下表所示.
内容 凸形桥 项目 受力分 析图 凹形桥
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内容 项目
凸形桥
凹形桥
v2 v2 以 a 方向为正方向根 mg－FN1＝m FN2－mg＝m r r 据牛顿第二定律列方 2 v v2 FN1＝mg－m FN2＝mg＋m 程 r r FN1′＝FN1 FN2′＝FN2 牛顿第三定律 v2 v2 ＝mg－m ＝mg＋m r r v 增大，FN1′ 减小； 当 v 增 v 增大，FN2′增大， 讨论 大到 gr时， 只要 v≠0，FN1<FN2 FN1′＝0
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对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速
曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、 “最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型——轻绳模型 和轻杆模型，分析比较如下：
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轻绳模型
轻杆模型
常见 类型
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高分通道 火车转弯时，如果内外轨一样高，只能由外轨对轮缘
的侧压力提供火车转弯所需的向心力．实际修建铁路时一
般将弯道建在倾斜的路基上，使火车的内外轨有一定的高 度差，利用重力和铁轨对物体的支持力的合力提供部分向 心力，以避免铁轨的损坏．
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v2 物 体在竖 直平面 内做圆 周运动 时，在 最高点 ： m R 2 v ＝ mg±F ，在最低点：m R ＝ F－mg ，F 是除重力外其 它物体给运动物体的作用力．
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在平直轨道上匀速行驶的火车，所受合外力为零，在 火车转弯时，什么力提供向心力呢？在火车转弯处，让外 轨高于内轨，如图 1 所示，转弯时所需向心力由重力和弹 力的合力提供．若轨道水平，转弯时所需向心力应由外轨 对车轮的挤压力提供，而这样对车轨会造成损坏．车速大 时，容易出事故．
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设车轨间距为 L，两轨高度差为 h，车转弯半径为 R， 质量为 M 的火车运行时应当有多大的速度？ h 根据三角形边角关系知 sinθ＝L，对火车的受力情况分 F 析得 tanθ＝Mg. h F 因为 θ 角很小，所以 sinθ≈tanθ，故L＝Mg，所以向心 h ghR 2 力 F＝LMg.又因为 F＝Mv /R，所以车速 v＝ L .
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2.静摩擦力作用下的圆周运动 静摩擦力的特点是根据物体运动改变大小，变换方
向．有人把静摩擦力的这一特点称为“适应性”．由于静
摩擦力这一特点的存在导致在许多问题中出现了临界问 题． 处理这类问题的关键是分析出静摩擦力的变化，从而 结合其他力分析出向心力的变化，以确定圆周运动的其他 物理量的变化范围．
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由于铁轨建成后h、L、R各量是确定的，故火车转弯 时的车速应是一个定值，否则将对铁轨有不利影响，如：
情况 合力 F 与 F 向的关系 不利影响 结果 v 车> F<F 向 火车挤压外轨 外轨对车轮的弹 力 补充向心力 ghR L v 车< F>F 向 火车挤压内轨 内轨对车轮的弹力 抵消合力 ghR L
匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径400 m. (1)试计算铁轨受到的侧压力的大小． (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧 压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度 θ的大小．(用反三角函数表示)
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高考总复习人教版·新课标源自解析： 第(1)问中，外轨对车轮的侧压力提供了火车转弯 所需的向心力；第(2)中， 重力和铁轨对火车的支持力的合力 提供了火车转弯所需的向心力． (1)外轨对车轮的侧压力提供火车转弯所需向心力， 所以 有 v2 105×202 FN＝m r ＝ N＝105 N， 400 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于 105 N.
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第四单元
圆周运动在实际问题中 的应用
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由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就
很大．如果铁轨内外侧一样高，则外侧所受的压力很大，
容易损坏；实用中使 重力 和 外轨 略高于 内轨 ，从而 铁轨支持力
的合力提供火车拐弯时
所需的向心力．