高中物理1 圓周運(yùn)動(dòng)優(yōu)秀練習(xí)題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1．（2022·浙江嘉興·二模）洗手后我們往往都有“甩水”的動(dòng)作，如圖所示是攝像機(jī)拍攝甩水視頻后制作的頻閃畫(huà)面，A、B、C是甩手動(dòng)作最后3幀照片指尖的位置。最后3幀照片中，指尖先以肘關(guān)節(jié)M為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，到接近B的最后時(shí)刻，指尖以腕關(guān)節(jié)N為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)。測(cè)得A、B之間的距離約為24cm，相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為0.04s，則指尖（）
A．在B點(diǎn)的速度約為3m/sB．在B點(diǎn)的角速度約為10rad/s
C．在AB段的向心加速度約為36m/s2D．在BC段的向心加速度約為300m/s2
【答案】 D
【解析】
AB．從幀A到幀B的時(shí)間間隔是t=0.04s，幀A指尖到幀B指尖之間的實(shí)際距離為L(zhǎng)=24cm，由題意知其弧長(zhǎng)與弦長(zhǎng)近似相等，根據(jù)線速度的定義有：
人手臂NB長(zhǎng)約12cm，MB大約40cm，角速度
故AB錯(cuò)誤；
C．在AB段
故C錯(cuò)誤；
D．在BC段的向心加速度約為
故D正確。
故選D
2．（2022·廣東省廣州市高三一模）如圖為車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的直桿道閘，離地面高為的細(xì)直桿可繞在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。汽車(chē)從自動(dòng)識(shí)別線處到達(dá)直桿處的時(shí)間為，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間為；汽車(chē)可看成高的長(zhǎng)方體，其左側(cè)面底邊在直線上，且到汽車(chē)左側(cè)面的距離為，要使汽車(chē)安全通過(guò)道閘，直桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為（）
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】由題意可知，在3.3s-0.3s=3.0s的時(shí)間內(nèi)，橫桿的距離O點(diǎn)0.6m的點(diǎn)至少要抬高1.6m-1.0m=0.6m，即橫桿至少轉(zhuǎn)過(guò)，則角速度，故選D。
3．（2022·河北衡水中學(xué)高三二調(diào)）如圖所示為兩級(jí)皮帶傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶均不打滑，中間兩個(gè)輪子是固定在一起的，輪1的半徑和輪2的半徑相同，輪3的半徑和輪4的半徑相同，且為輪1和輪2半徑的一半，則輪1邊緣的a點(diǎn)和輪4邊緣的c點(diǎn)相比（）
A．線速度之比為1∶4
B．角速度之比為4∶1
C．向心加速度之比為8∶1
D．向心加速度之比為1∶8
【答案】D
【解析】由題意知va＝v3，v2＝vc，又輪2與輪3同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，v2＝2v3，所以va∶vc＝1∶2
A錯(cuò)誤。角速度之比為，B錯(cuò)誤。設(shè)輪4的半徑為r，則
即aa∶ac＝1∶8，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。
4.（2022·廣東佛山市第二次模擬) 水車(chē)是我國(guó)勞動(dòng)人民利用水能的一項(xiàng)重要發(fā)明。下圖為某水車(chē)模型，從槽口水平流出的水初速度大小為，垂直落在與水平面成30°角的水輪葉面上，落點(diǎn)到輪軸間的距離為R。在水流不斷沖擊下，輪葉受沖擊點(diǎn)的線速度大小接近沖擊前瞬間水流速度大小，忽略空氣阻力，有關(guān)水車(chē)及從槽口流出的水，以下說(shuō)法正確的是（）
A. 水流在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為B. 水流在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
C. 水車(chē)最大角速度接近D. 水車(chē)最大角速度接近
【答案】BC
【解析】水流垂直落在與水平面成30°角的水輪葉面上水平方向速度和豎直方向速度滿足
，解得
故B正確，A錯(cuò)誤；水流到水輪葉面上時(shí)的速度大小為
根據(jù)，解得，故C正確，D錯(cuò)誤。
核心知識(shí)2．圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
5. （2022浙江杭州九校聯(lián)考）杭州游樂(lè)園有一種叫做“快樂(lè)飛機(jī)”的游樂(lè)項(xiàng)目，模型如圖所示，已知模型飛機(jī)質(zhì)量為m，固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的旋臂上，旋臂與豎直方向夾角為，當(dāng)模型飛機(jī)以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）
A．模型飛機(jī)受到重力、旋臂的作用力和向心力
B．旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向一定與旋臂垂直
C．旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小為
D．若夾角θ增大后，則旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力增大
【答案】CD
【解析】當(dāng)模型飛機(jī)以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，模型飛機(jī)受到重力、旋臂的作用力，這兩個(gè)力的合力提供向心力，旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向一定與旋臂垂直，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；模型飛機(jī)受到重力和旋臂的作用力，這兩個(gè)力的合力沿水平方向指向圓心，提供向心力，所以旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小為，選項(xiàng)C正確；由F=可知，若夾角θ增大后，則旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力增大，選項(xiàng)D正確。
6.（2022·廣西欽州市第一中學(xué)開(kāi)學(xué)摸底）一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則( )
A. 球A的線速度必定等于球B的線速度
B. 球A的角速度必定小于球B的角速度
C. 球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期
D. 球A對(duì)筒壁的壓力必定大于球B對(duì)筒壁的壓力
【答案】B
【解析】設(shè)圓錐筒的底角大小為2θ，勻速圓周運(yùn)動(dòng)中重力和支持力的合力
提供向心力，由,和
知，故A錯(cuò)誤。由,知，
故B正確;由
知，故C錯(cuò)誤;由，得支持力大小方向都相同，故D錯(cuò)誤。
7.（2022·廣東省深圳市第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬）圖甲為游樂(lè)場(chǎng)中一種叫“魔盤(pán)”的娛樂(lè)設(shè)施，游客坐在轉(zhuǎn)動(dòng)的魔盤(pán)上，當(dāng)魔盤(pán)轉(zhuǎn)速增大到一定值時(shí)，游客就會(huì)滑向盤(pán)邊緣，其裝置可以簡(jiǎn)化為圖乙。若魔盤(pán)轉(zhuǎn)速緩慢增大，則游客在滑動(dòng)之前（）
A. 游客受到魔盤(pán)的摩擦力緩慢增大B. 游客受到魔盤(pán)的摩擦力緩慢減小
C. 游客受到魔盤(pán)的支持力緩慢增大D. 游客受到魔盤(pán)的支持力不變
【答案】A
【解析】對(duì)游客受力分析如圖
分別對(duì)水平和豎直方向列方程，水平方向
豎直方向，則隨著魔盤(pán)轉(zhuǎn)速緩慢增大，游客需要的向心力增大，但必須保證豎直方向受力平衡，因?yàn)橹亓Σ蛔儯瑒tf、N兩個(gè)力只能一個(gè)增大一個(gè)減小，結(jié)合水平方向，只能f增大，N減小。選項(xiàng)BCD錯(cuò)誤、A正確正確。
8.(2022江蘇六校聯(lián)考)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小物塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn)),靜止在傾斜的勻質(zhì)圓盤(pán)上,圓盤(pán)可繞垂直于盤(pán)面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),a到轉(zhuǎn)軸的距離為l,b到轉(zhuǎn)軸的距離為2l,物塊與盤(pán)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,盤(pán)面與水平面的夾角為30°.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度大小為g.若a、b隨圓盤(pán)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( )
A. a在最高點(diǎn)時(shí)所受摩擦力可能為0
B. a在最低點(diǎn)時(shí)所受摩擦力可能為0
C. ω=是a開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度
D. ω=是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度
【答案】. AD
【解析】 a在最高點(diǎn)時(shí)可能有重力沿斜面的分力提供向心力,所以所受摩擦力可能為0,，故選項(xiàng)A正確;；a在最低點(diǎn),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律f- mgsin θ=m,所以a在最低點(diǎn)時(shí)所受摩擦力不可能為0，,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；;對(duì)a在最低點(diǎn),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律μmgcs θ-mgsin θ=mω2l,代入數(shù)據(jù)解得ω=,，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;；對(duì)b在最低點(diǎn),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律μmgcs θ- mgsin θ=mω2(2l),代入數(shù)據(jù)解得ω=,，故選項(xiàng)D正確.
9.（2022·山西太原市模擬）如圖所示，同一水平面皮帶輪通過(guò)不打滑的皮帶傳動(dòng)，輪的半徑是輪的2倍。在皮帶輪各自的軸上用長(zhǎng)度相同的輕繩分別懸掛質(zhì)量為和的甲、乙兩個(gè)小球，二者質(zhì)量關(guān)系滿足。兩輕繩上端的懸掛點(diǎn)足夠高且在同一水平面上，通過(guò)外力驅(qū)動(dòng)輪，待系統(tǒng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后，兩輕繩與軸的夾角分別為和。下列說(shuō)法正確的是（）
A. 甲、乙兩球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為2∶1
B. 甲、乙兩球在同一水平面上
C. 因?yàn)?，所?br>D. 甲、乙兩球受到細(xì)繩的拉力大小相等
【答案】D
【解析】通過(guò)皮帶傳動(dòng)，系統(tǒng)穩(wěn)定后，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度大小相同，即
，
所以A錯(cuò)誤；甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)為輕繩與軸的夾角，顯然，由，
得甲、乙兩球離懸掛點(diǎn)的高度之比為
故甲、乙兩球不在同一水平面上，B錯(cuò)誤；甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由，得
再由得，故
但此大小關(guān)系與質(zhì)量無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；由題知拉力
因且
故甲球受到細(xì)繩的拉力等于乙球受到細(xì)繩的拉力，D正確。
核心知識(shí)3．生活中的圓周運(yùn)動(dòng)
10.（2022·北京市房山區(qū)高三上學(xué)期期末）一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車(chē)在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)半徑為80m的彎道時(shí)，下列判斷正確的是（）
A. 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力
B. 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)所需的向心力為1.4×104N
C. 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)汽車(chē)會(huì)發(fā)生側(cè)滑
D. 汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2
【答案】D
【解析】汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力，地面的支持力，以及地面給的摩擦力，其中摩擦力充當(dāng)向心力，A錯(cuò)誤；當(dāng)最大靜摩擦力充當(dāng)向心力時(shí)，速度為臨界速度，大于這個(gè)速度則發(fā)生側(cè)滑，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得，所以汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)，所需的向心力小于1.4×104N，汽車(chē)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，BC錯(cuò)誤；汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度，即汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2，D正確．
11.（2022·北京·和平街第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）下列有關(guān)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，其中說(shuō)法正確的是（）
A．如圖A所示，汽車(chē)通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)處于失重狀態(tài)
B．如圖B所示，火車(chē)轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，外軌對(duì)輪緣會(huì)有擠壓作用
C．如圖C所示，輕質(zhì)細(xì)繩長(zhǎng)為l，一端固定一個(gè)小球，繞另一端O點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)小球的最小速度應(yīng)大于
D．如圖D所示，脫水桶的脫水原理是水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出
【答案】 B
【解析】如圖A所示，汽車(chē)通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，具有向上的加速度，則處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；如圖B所示，火車(chē)轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，重力和支持力的合力不夠提供向心力，外軌受到擠壓，故B正確；如圖C所示，在最高點(diǎn)，當(dāng)小球的重力剛滿足向心力要求時(shí)，此時(shí)小球的速度最小為，故C錯(cuò)誤；如圖D所示，水滴和衣服間的作用力不足以提供水滴做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，水滴做離心運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。
12.（2022·廣東河源市·高三月考）如圖甲，滾筒洗衣機(jī)脫水時(shí)，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內(nèi)做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖乙，一件小衣物（可理想化為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m，滾筒半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，a、b分別為小衣物經(jīng)過(guò)的最高位置和最低位置．下列說(shuō)法正確的是（）
A．衣物所受合力的大小始終為mω2R
B．衣物轉(zhuǎn)到a位置時(shí)的脫水效果最好
C．衣物所受滾筒的作用力大小始終為mg
D．衣物在a位置對(duì)滾筒壁的壓力比在b位置的大
【答案】 A
【解析】衣物在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)故所受合外力
故A正確；．在a位置時(shí)滿足
在b位置時(shí)滿足
故在b位置時(shí)壓力最大，脫水效果最好，故BCD錯(cuò)誤。故選項(xiàng)A正確
13.（2022江蘇省無(wú)錫市調(diào)研）某同學(xué)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察后發(fā)現(xiàn)，路面出現(xiàn)水坑的地方，如果不及時(shí)修補(bǔ)，水坑很快會(huì)變大，善于思考的他結(jié)合學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象提出了多種解釋?zhuān)瑒t下列說(shuō)法中不合理的解釋是（）
A．車(chē)輛上下顛簸過(guò)程中，某些時(shí)刻處于超重狀態(tài)
B．把坑看作凹陷的弧形，車(chē)對(duì)坑底的壓力比平路大
C．車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大
D．坑洼路面與輪胎間的動(dòng)摩擦因數(shù)比平直路面大
【答案】D
【解析】車(chē)輛上下顛簸過(guò)程中，可能在某些時(shí)刻加速度向上，則汽車(chē)處于超重狀態(tài)，A正確，不合題意；把坑看作凹陷的弧形，根據(jù)牛頓第二定律有
則根據(jù)牛頓第三定律，把坑看作凹陷的弧形，車(chē)對(duì)坑底的壓力比平路大，B正確，不符合題意；車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大，C正確，不符合題意；動(dòng)摩擦因數(shù)由接觸面的粗糙程度決定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑則動(dòng)摩擦因數(shù)可能更小，D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。
14．（2022·遼寧省大連市第八中學(xué)期末）.(多選)某同學(xué)乘坐列車(chē)時(shí),在車(chē)廂內(nèi)研究列車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況(如圖1所示)。他在車(chē)廂頂部用細(xì)線懸掛一只小球,當(dāng)列車(chē)以恒定速率通過(guò)一段彎道時(shí),發(fā)現(xiàn)懸掛小球的細(xì)線與車(chē)廂側(cè)壁平行(如圖2所示),則下列判斷正確的是( )。
A.細(xì)線對(duì)小球的拉力大小等于小球的重力
B.外側(cè)軌道與輪緣間沒(méi)有側(cè)向擠壓作用
C.內(nèi)側(cè)軌道與輪緣間沒(méi)有側(cè)向擠壓作用
D.如果知道轉(zhuǎn)彎處軌道的傾角,就可以求出列車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率
【答案】BC
【解析】設(shè)列車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外軌所在斜面的傾角為θ,小球質(zhì)量為m,由于懸掛小球的細(xì)線與車(chē)廂側(cè)壁平行,即細(xì)線垂直內(nèi)、外軌所在斜面,可知細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,細(xì)線上的拉力FT與小球的重力mg的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則FT=,A項(xiàng)錯(cuò)誤;車(chē)廂的重力與軌道的支持力的合力提供車(chē)廂做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,內(nèi)、外軌道與輪緣間均沒(méi)有側(cè)向擠壓作用,B、C兩項(xiàng)正確;由mgtan θ=m得v=,在θ與轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑r已知時(shí),可以求出列車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率v,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
核心知識(shí)4．圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題
15..（2022·陜西省西安中學(xué)高三二模）長(zhǎng)均為L(zhǎng)的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離也為L(zhǎng)，重力加速度大小為g．今使小球在豎直平面內(nèi)以A、B連線為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí)，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點(diǎn)速率為2v時(shí)，每根繩的拉力大小均為（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí)，兩根繩的拉力恰好均為零，有：mg=m，當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速率為2v時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有：mg+2Tcs30°＝m，解得：T=mg．故選A.
16.（2022·江蘇·南京市中華中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示為“鐵籠飛車(chē)”的特技表演，其抽象出來(lái)的理想模型為如圖所示的內(nèi)壁光滑的圓球，其中a、b、c分別表示做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的不同軌道，a軌道與b軌道均水平，c軌道豎直，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在球內(nèi)繞其光滑內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）
A．沿a軌道可能做變速圓周運(yùn)動(dòng)
B．沿c軌道運(yùn)動(dòng)的最小速度為0
C．沿a軌道運(yùn)動(dòng)的速度比沿b軌運(yùn)動(dòng)的速度大
D．沿a軌道運(yùn)動(dòng)的周期比沿b軌運(yùn)動(dòng)的周期大
【答案】 D
【解析】AC．設(shè)彈力與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得
解得
沿a軌道一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，θ越小，v越小，沿a軌道運(yùn)動(dòng)的速度比沿b軌道的速度小，AC錯(cuò)誤；
B．在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得
解得
沿c軌道運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)的最小速度為，B錯(cuò)誤；
D．根據(jù)牛頓第二定律得
解得
θ越小，周期越大，沿a軌道運(yùn)動(dòng)的周期比沿b軌運(yùn)動(dòng)的周期大，D正確。
故選D。
17.（2022·廣東省惠州市高一期末）如圖所示，為一種圓錐筒狀轉(zhuǎn)筒，左右各系著一長(zhǎng)一短的繩子掛著相同的小球，轉(zhuǎn)筒靜止時(shí)繩子平行圓錐面，當(dāng)轉(zhuǎn)筒中心軸開(kāi)始緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）
A．角速度慢慢增大，一定是線長(zhǎng)的那個(gè)球先離開(kāi)圓錐筒
B．角速度達(dá)到一定值的時(shí)候兩個(gè)球一定同時(shí)離開(kāi)圓錐筒
C．兩個(gè)球都離開(kāi)圓錐筒后，它們一定高度相同
D．兩個(gè)球都離開(kāi)圓錐筒時(shí)兩端繩子的拉力一定相同
【答案】AC
【解析】設(shè)繩子與豎直方向的夾角為，小球剛好離開(kāi)圓錐筒時(shí)，圓錐筒的支持力為0，則有，解得，則繩子越長(zhǎng)的其角速度的臨界值越小，越容易離開(kāi)圓錐筒，所以A正確；B錯(cuò)誤；兩個(gè)球都離開(kāi)圓錐筒后，小球都只受重力與繩子的拉力，兩小球都隨圓錐筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，有相同的角速度則有小球的高度為，代入數(shù)據(jù)解得，所以C正確；小球都離開(kāi)圓錐筒時(shí)繩子的拉力為，由于繩子長(zhǎng)度不同，則小球離開(kāi)平臺(tái)時(shí)的夾角也不同，所以拉力也不相同，則D錯(cuò)誤。
18。（2022·湖北武昌一中高一期末）如圖所示，A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，靜摩擦因數(shù)均為μ，A的質(zhì)量是2m，B和C的質(zhì)量均為m，A、B離軸為R，C離軸為2R.則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，若A、B、C均未滑動(dòng)，則（）
A.．C的向心加速度最大 B．.B的摩擦力最小
C．當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，B比A先滑動(dòng)
D．圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，C比B先滑動(dòng)
【答案】A、B、D
【解析】三個(gè)物體在圓臺(tái)上，以相同的角速度做圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力是由f靜提供的，F(xiàn)=ma=mω2R，靜摩擦力的大小由m、ω、R三者決定，其中ω相同.
而RA=RC，mA=2mC，所以FA=FC，mB=mC，RBFB，故FB最小，B選項(xiàng)正確.
當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，f靜都隨之增大，當(dāng)增大至剛好要滑動(dòng)時(shí)，達(dá)到最大靜摩擦.
μmg=mω2R，而ωA=ωB，RA=RB，mA=2mB，F(xiàn)A=2FB C錯(cuò).
而f maxA=2f maxB，所以B不比A先滑動(dòng)
RC=2RB mB=mC 而FC>FB 而f maxC=f maxB
所以C比B先滑動(dòng)，故選項(xiàng)A、B、D正確.
核心知識(shí)5．：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系
19（2022·重慶市巴蜀中學(xué)校高三沖刺卷）在“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中，所用向心力演示器如圖a所示。圖b是演示器部分原理示意圖：其中皮帶輪①、④的半徑相同，輪②的半徑是輪①的2倍，輪④的半徑是輪⑤的2倍，兩轉(zhuǎn)臂上黑白格的長(zhǎng)度相等。A、B、C為三根固定在轉(zhuǎn)臂上的擋板，可與轉(zhuǎn)臂上做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)球產(chǎn)生擠壓，從而提供向心力，圖（a）中的標(biāo)尺1和2可以顯示出兩球所受向心力的大小關(guān)系?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)球有：質(zhì)量均為m的球1和球2，質(zhì)量為的球3。
（1）在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到了物理學(xué)中的___________；
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．演繹法
（2）探究向心力與圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑的關(guān)系時(shí)，為了保證球的質(zhì)量相同要選擇球1和球2，為了保證轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，所以要實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將皮帶與輪①和輪_________相連；
（3）選擇球1和球3作為實(shí)驗(yàn)球，將球1放在擋板B，球3放在擋板C的位置，若實(shí)驗(yàn)時(shí)將皮帶與輪②和輪⑤相連，球1和球3的向心力之比為_(kāi)__________。
【答案】 ①. C ②. ④ （ ③. 1∶16
【解析】（1）在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系時(shí)，我們通過(guò)控制m、、r中兩個(gè)物理量相同，探究F與另一個(gè)物理量之間的關(guān)系，所以用到了控制變量法。故選項(xiàng)C正確。
（2）塔輪由皮帶傳動(dòng)，線速度大小相等，根據(jù)可知，為了保證轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，應(yīng)選擇半徑相同的塔輪用皮帶相連，
即將皮帶與輪①和輪④相連。
（3）由題意可知塔輪1和塔輪5的半徑之比為
知輪②和輪⑤的角速度之比為
球1和球3做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為：
由向心力公式可得
20.（2022·湖北武漢江岸區(qū)模擬）某學(xué)校新進(jìn)了一批傳感器，小明在老師指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)室利用傳感器探究物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力與物體質(zhì)量、軌道半徑及轉(zhuǎn)速的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。帶孔的小清塊套在光滑的水平細(xì)桿上。通過(guò)細(xì)桿與固定在轉(zhuǎn)軸上的拉力傳感器相連。小滑塊上固定有轉(zhuǎn)速傳感器。細(xì)桿可繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小明先保持滑塊質(zhì)量和軌道半徑不變來(lái)探究向心力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
（1）小明采用的實(shí)驗(yàn)方法主要是________。（填正確答案標(biāo)號(hào)）
A.理想模型法 B.控制變量法 C.等效替代法
（2）若拉力傳感器的示數(shù)為F，轉(zhuǎn)速傳感器的示數(shù)為n，小明通過(guò)改變轉(zhuǎn)速測(cè)量出多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖像，則小明選取的橫坐標(biāo)可能是______________________。
A.n B. C. D.
（3）小明測(cè)得滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，若F、r、n均取國(guó)際單位，圖乙中圖線的斜率為k，則滑塊的質(zhì)量可表示為m=_________。
【答案】 ①. B ②. D ③.
【解析】（1）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)是先保持小滑塊質(zhì)量和半徑不變?nèi)y(cè)量向心力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，是先控制一些變量，在研究其中兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，是控制變量法，故B正確，AC錯(cuò)誤。
（2）根據(jù)向心力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系有
可知小明選取的橫坐標(biāo)可能是，故選項(xiàng)D正確。
（3）根據(jù)題意有：
結(jié)合向心力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可得
21. （2022·河北邢臺(tái)名校聯(lián)盟適應(yīng)性考試）某同學(xué)用如圖所示器材探究向心力影響因素的實(shí)驗(yàn)。在O點(diǎn)有一力傳感器可以記錄細(xì)線的拉力，O點(diǎn)正下方有光電門(mén)，可以記錄重錘通過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間。他現(xiàn)在進(jìn)行的是在運(yùn)動(dòng)半徑和重錘質(zhì)量不變的情況下探究向心力和速度的關(guān)系。
（1）他將重錘在某位置由靜止釋放（此時(shí)細(xì)繩處于拉直狀態(tài)），重錘向下運(yùn)動(dòng)，記錄光電門(mén)的擋光時(shí)間t，在電腦屏幕上發(fā)現(xiàn)此過(guò)程中力傳感器的示數(shù)是變化的，則他應(yīng)該記錄力傳感器示數(shù)的______（填“最小值”或“最大值”或“平均值”）；
（2）該同學(xué)改變重錘釋放的初始位置，重復(fù)（1），得到擋光時(shí)間t和對(duì)應(yīng)傳感器示數(shù)F的多組數(shù)據(jù)；
（3）該同學(xué)以F為縱坐標(biāo)，以______為橫坐標(biāo)，若得到一條傾斜直線，則表明在物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變的情況下，向心力的大小與速度的平方成正比，
（4）該同學(xué)分析如果重錘向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力不能忽略，這個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果______（填“有”或“沒(méi)有”）影響。
【答案】 ①. 最大值 ②. ③. 沒(méi)有
【解析】（1）重錘到最低點(diǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)光電門(mén)，此時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)速度最大，拉力最大，所以他應(yīng)該記錄力傳感器示數(shù)的最大值。
（3）由向心力公式：
可得：
可知在物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變的情況下，以為橫軸，得到一條傾斜直線，說(shuō)明向心力的大小與速度的平方成正比
（4）重錘在最低點(diǎn)受到的空氣阻力與速度反向，即在水平方向，不提供向心力，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。

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