2024年遼寧高一物理試題分類匯編：圓周運動基本描述及實驗（解析版）

專題02：圓周運動基本描述及實驗（解析版）

一、單選題

1.（22-23高一下?遼寧阜新?期中）甲、乙兩物體都做勻速圓周運動，轉動半徑之比為1

：2,在相等時間里甲轉過60。角，乙轉過45。角，則它們的（）

A.角速度之比為4：3B.2:

C.周期之比為1：1D.周期之比為4:9

【答案】A

【詳解】AB.由角速度定義式

A0

a)=——

At

可知角速度之比等于相等時間內的角度之比

atp_60°_4

區(qū)一行一§

故A正確，B錯誤；

CD.由周期公式

f2萬

1二--

①

可得

._%_3

G,4

故CD錯誤。

故選Ao

2.（22-23高一下?遼寧撫順?期中）晚上，一同學回家的路上，如圖所示，一平直的墻

面到他的距離d=6m,該同學將手電筒在豎直面內以0.3rad/s的角速度勻速轉動，當手

電筒的光線與墻面的夾角為37。時，墻面上光斑的移動速度大小為（取sin37。=0.6,

cos37°=0.8)()

A.3.75m/sB.4m/sC.5m/sD.8m/s

【答案】c

【詳解】設此時墻面上光斑的移動速度大小為V,將光斑的移動速度V分解為沿光斑與

手電筒連線分速度和垂直光斑與手電筒連線分速度，則有

匕=vsin37°

又

匕=如=a)-----

sin37°

聯(lián)立解得

v=co——9——=0.3x—^r-m/s=5m/s

sin23700.62

故選C。

二、實驗題

3.（22-23高一下?遼寧阜新?期中）用向心力演示儀探究向心力的大小和哪些因素有關

時，采用了控制變量法，情況如下:

乙研究向心力與角速度之間的關系丙研究向心力與半徑之間的關系

（1）由甲圖我們得出結論__________________________________

（2）由乙圖我們得出結論__________________________________

（3）由丙圖我們得出結論__________________________________

（4）最后得到向心力的公式________________________________

【答案】向心力與質量成正比向心力與角速度的平方成正比向心力與

運動半徑成正比F=ma）2r

【詳解】（1）[1]甲圖鋁球與鋼球質量不同，運動半徑相等，角速度大小相等，故可以研

究出向心力與質量之間的關系，可以得出結論向心力與質量成正比；

（2）[2]乙圖兩球質量相同，運動半徑相等，角速度大小不同，故可以研究出向心力與

角速度之間的關系，可以得出結論向心力與角速度的平方成正比；

（3）[3]丙圖兩球質量相同，運動半徑不同，角速度大小相等，故可以研究出向心力與

運動半徑之間的關系，可以得出結論向心力與運動半徑成正比；

（4）[4]向心力的公式

F=ma)2r

4.（22-23高一下?遼寧錦州?期中）用圖示裝置探究向心力大小的表達式。轉動手柄1,

可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動，當皮帶分別套在塔輪2和3的

不同圓盤上時，兩個槽內的小球分別以不同的角速度做勻速圓周運動，小球做圓周運動

的向心力由橫臂6的擋板對小球的彈力提供，兩球所受向心力大小之比可從標尺7上得

知。

（1）下列實驗與本實驗中采用的實驗方法一致的是

A.探究加速度與力和質量的關系B.探究兩個互成角度力的合成規(guī)律C.探究

平拋運動的特點

（2）實驗中，某同學將質量相等的甲、乙兩小鋼球放在圖示位置上且甲球到左塔輪中

心距離等于乙球到右塔輪中心距離，將皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上，目的是

研究向心力大小與的關系。

A.角速度B.向心加速度C.半徑

（3）在（2）條件下，轉動手柄1,由標尺7得知甲、乙兩球所受向心力之比為16:25,

則皮帶連接的左右圓盤半徑之比為0

【答案】AA5:4

【詳解】（1）[1]探究向心力大小的表達式采用的是控制變量法，探究加速度與力和質量

的關系用的是控制變量法。

故選Ao

（2）[2]根據(jù)向心力的公式

F=ma）2r

某同學將質量相等的甲、乙兩小鋼球放在圖示位置上且甲球到左塔輪中心距離等于乙球

到右塔輪中心距離，所以m,r相同，所以該同學實驗目的是研究向心力大小與角速度

的關系。

故選Ao

[3]甲、乙兩球所受向心力之比為16:25,則

［：耳=o；:W=16:25

又同一皮帶線速度相等，則

V=94=

解得皮帶連接的左右圓盤半徑之比為

4：弓=5:4

5.（22-23高一下?遼寧大連?期中）某探究小組用如圖所示的向心力演示器探究向心力

大小的表達式。兩個變速塔輪通過皮帶連接，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻

速轉動，槽內的鋼球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球對

擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅

白相間的等分格顯示出兩個鋼球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓

周運動的半徑之比為1：2：1,則:

（1）探究向心力與角速度之間的關系時，應選擇半徑_________（填“相同”或“不同”）

的兩個塔輪；同時應將質量相同的小球分別放在處;

A.擋板A與擋板BB.擋板A與擋板CC.擋板B與擋板C

（2）探究向心力與角速度之間的關系時，若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個

小球所受向心力的比值為1：4,運用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速塔輪的

半徑之比為=

A.1：4B.1：2C.4：1D.2：1

【答案】不同BD

【詳解】⑴［口⑵由

f-mat1r

可知探究向心力與角速度之間的關系時，兩小球的角速度不相同，兩小球的質量相同，

做圓周運動的半徑相同；則應選擇半徑不相同的兩個塔輪；同時將質量相同的小球分別

放在擋板A與擋板C處，故選B；

（2）［3］由

f-mat1r

可知探究向心力與角速度之間的關系時，若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小

球所受向心力的比值為1：4,則角速度的比值為1：2,與皮帶連接的變速塔輪線速度

相等，由公式

V—cor

可知與皮帶連接的變速塔輪的半徑之比為2：1,故選D。

6.(22-23高一下?遼寧?期中)探究向心力大小尸與小球質量加、角速度s和半徑r之間

關系的實驗裝置如圖所示，轉動手柄，可使變速塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉動。皮帶

分別套在塔輪的圓盤上，可使兩個槽內的小球分別以不同角速度做勻速圓周運動。小球

做圓周運動的向心力由橫臂的擋板提供，同時，小球對擋板的彈力使彈簧測力筒下降，

從而露出測力筒內的標尺，標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個小球所受向

(選填“理想實驗法”“等效替代法”或“控制變

量法”)來探究向心力的大小與小球質量加、角速度3和半徑r之間的關系;

(2)探究向心力的大小與圓周運動半徑的關系時，應選擇兩個質量____________(選填

“相同”或“不同”)的小球;

(3)探究向心力的大小與圓周運動的角速度的關系，左右兩邊塔輪的半徑____________

(選填“相同”或“不同”)

(4)當用兩個質量相等的小球做實驗，調整長槽中小球的軌道半徑等于短槽中小球的

軌道半徑，轉動時發(fā)現(xiàn)左、右標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為4：1,則左、

右兩邊塔輪的半徑之比為0

【答案】控制變量法相同不同1：2

【詳解】(1)[1]在這個實驗中，利用了控制變量法來探究向心力的大小與小球質量小

角速度3和半徑r之間的關系；

(2)[2]探究向心力的大小與圓周運動半徑的關系時，應選擇兩個質量相同的小球；

(3)[3]探究向心力的大小與圓周運動的角速度的關系，左右兩邊塔輪的半徑不同，根

據(jù)

v=ra>

可知此時角速度不同。

（4）[4]根據(jù)

F=marR

由題意可知

可得

①左:①右=2:1

由

v=a）r

可得

々：詒=1：2

左、右兩邊塔輪的半徑之比是1：2。

7.（22-23高一下?遼寧沈陽?期中）探究向心力的大小廠與質量加、角速度。和半徑r

之間的關系的向心力演示器如圖甲所示，轉動手柄，可使塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉

動。如圖乙所示是演示器部分原理示意圖：兩轉臂上黑白格的長度相等，/、8、C為三

根固定在轉臂上的擋板（長槽的長度為短槽的2倍，擋板/在長槽正中間），可與轉臂

上做圓周運動的實驗球產生擠壓，從而提供向心力。根據(jù)圖甲中向心力演示器上標尺上

露出的紅白相間等分標記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。已知塔輪①和塔

輪④的半徑相等，塔輪②和塔輪⑤的半徑之比為3：1,塔輪①和塔輪②的半徑之比為

1：2o

（1）在該實驗中應用了（填正確答案序號）來探究向心力的大小廠與質量m、

角速度。和半徑r之間的關系=

A.理想實驗法B.控制變量法C.等效替代法

（2）實驗小組的同學進行了一系列實驗，想要探究向心力的大小廠與質量,力、角速度。

和半徑廠之間的關系，他們的操作如下所示，其中正確的是（填正確答案序

號）。

A.實驗小組的明明想要探究R的大小與r間的關系，他將兩個相同的小球分別放在擋

板B處和擋板C處，并將皮帶套在塔輪②和塔輪④上

B.實驗小組的奇奇想要探究廠的大小與。間的關系，他將兩個相同的小球分別放在擋

板/處和擋板。處，并將皮帶套在塔輪②和塔輪④上

C.實驗小組的紅紅想要探究尸的大小與加間的關系，她將兩個質量不同的小球分別放

在擋板A處和擋板C處，并將皮帶套在塔輪①和塔輪④上

（3）實驗中，婷婷用皮帶將半徑比為3：1的塔輪②和塔輪⑤相連，將質量為3機和

的兩個小球分別放在擋板3和擋板。處，轉動手柄，則演示器上左邊標尺和右邊標尺

顯示的向心力之比為o

【答案】BBC/CB2:3

【詳解】（1）⑴在該實驗中應用了控制變量法，故選B。

（2）[2]A.當探究下的大小與r的關系時，應保持小球質量/和角速度。相同，所以

應將相同的小球分別放在擋板8處和擋板C處，并將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔

輪上，故A錯誤。

B.探究廠的大小與。的關系時，應保持小球質量加和小球做圓周運動的半徑r相同，

所以應將相同的小球分別放在擋板/處和擋板C處，并將皮帶套在兩邊半徑不同的變

速塔輪上，故B正確。

C.當探究尸的大小與機的關系時，應保持小球做圓周運動的半徑r和角速度。相同，

所以應將質量不同的小球分別放在擋板N處和擋板C處，并將皮帶套在兩邊半徑相等

的變速塔輪上，故C正確。

故選BC?

（3）[3]根據(jù)向心力的計算公式可得

2

F}_3m--2r_6q

F2m-a>l-rat；

V

a）x_rx_々_1

G221rl3

丫2

所以可得演示器上左邊標尺和右邊標尺顯示的向心力之比為

A=2

F23

三、解答題

8.（22-23高一下?遼寧?期中）2022年北京冬奧會短道速滑混合團體2000米接力決賽中,

我國短道速滑隊奪得中國隊在本屆冬奧會的首金。

(1)如果把運動員起跑后進入彎道前的過程看作初速度為零的勻加速直線運動，若運

動員加速到速度v=13m/s時，滑過的距離x=24m,求加速度的大小(結果保留三位有

效數(shù)字)；

(2)如果把運動員在彎道滑行的過程看作軌道為半圓的勻速圓周運動，如圖所示，若

甲、乙兩名運動員同時進入彎道，滑行半徑分別為%=10