2024年遼寧高一物理試題分類匯編：圓周運(yùn)動(dòng)基本描述及實(shí)驗(yàn)（解析版）

專題02：圓周運(yùn)動(dòng)基本描述及實(shí)驗(yàn)（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(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1

：2,在相等時(shí)間里甲轉(zhuǎn)過(guò)60。角，乙轉(zhuǎn)過(guò)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(shí)間內(nèi)的角度之比

atp_60°_4

區(qū)一行一§

故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.由周期公式

f2萬(wàn)

1二--

①

可得

._%_3

G,4

故CD錯(cuò)誤。

故選Ao

2.（22-23高一下?遼寧撫順?期中）晚上，一同學(xué)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(xué)將手電筒在豎直面內(nèi)以0.3rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)手

電筒的光線與墻面的夾角為37。時(shí)，墻面上光斑的移動(dòng)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(shè)此時(shí)墻面上光斑的移動(dòng)速度大小為V,將光斑的移動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(guān)

時(shí)，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(guān)系丙研究向心力與半徑之間的關(guān)系

（1）由甲圖我們得出結(jié)論__________________________________

（2）由乙圖我們得出結(jié)論__________________________________

（3）由丙圖我們得出結(jié)論__________________________________

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

【答案】向心力與質(zhì)量成正比向心力與角速度的平方成正比向心力與

運(yùn)動(dòng)半徑成正比F=ma）2r

【詳解】（1）[1]甲圖鋁球與鋼球質(zhì)量不同，運(yùn)動(dòng)半徑相等，角速度大小相等，故可以研

究出向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系，可以得出結(jié)論向心力與質(zhì)量成正比；

（2）[2]乙圖兩球質(zhì)量相同，運(yùn)動(dòng)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(guān)系，可以得出結(jié)論向心力與角速度的平方成正比；

（3）[3]丙圖兩球質(zhì)量相同，運(yùn)動(dòng)半徑不同，角速度大小相等，故可以研究出向心力與

運(yùn)動(dòng)半徑之間的關(guān)系，可以得出結(jié)論向心力與運(yùn)動(dòng)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(dá)式。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1,

可使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)皮帶分別套在塔輪2和3的

不同圓盤(pán)上時(shí)，兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)

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

知。

（1）下列實(shí)驗(yàn)與本實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)方法一致的是

A.探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系B.探究?jī)蓚€(gè)互成角度力的合成規(guī)律C.探究

平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

（2）實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將質(zhì)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(pán)上，目的是

研究向心力大小與的關(guān)系。

A.角速度B.向心加速度C.半徑

（3）在（2）條件下，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1,由標(biāo)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(pán)半徑之比為0

【答案】AA5:4

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

的關(guān)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(xué)將質(zhì)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(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯肯蛐牧Υ笮∨c角速度

的關(guān)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(pán)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(dá)式。兩個(gè)變速塔輪通過(guò)皮帶連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速塔輪勻

速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)?/p>

擋板的反作用力通過(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅

白相間的等分格顯示出兩個(gè)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(yùn)動(dòng)的半徑之比為1：2：1,則:

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

的兩個(gè)塔輪；同時(shí)應(yīng)將質(zhì)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(guān)系時(shí)，若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)

小球所受向心力的比值為1：4,運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)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(guān)系時(shí)，兩小球的角速度不相同，兩小球的質(zhì)量相同，

做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同；則應(yīng)選擇半徑不相同的兩個(gè)塔輪；同時(shí)將質(zhì)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(guān)系時(shí)，若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)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(zhì)量加、角速度s和半徑r之間

關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使變速塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。皮帶

分別套在塔輪的圓盤(pán)上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以不同角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球

做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂的擋板提供，同時(shí)，小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y(cè)力筒下降，

從而露出測(cè)力筒內(nèi)的標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個(gè)小球所受向

(選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“等效替代法”或“控制變

量法”)來(lái)探究向心力的大小與小球質(zhì)量加、角速度3和半徑r之間的關(guān)系;

(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量____________(選填

“相同”或“不同”)的小球;

(3)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)的角速度的關(guān)系，左右兩邊塔輪的半徑____________

(選填“相同”或“不同”)

(4)當(dāng)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球做實(shí)驗(yàn)，調(diào)整長(zhǎng)槽中小球的軌道半徑等于短槽中小球的

軌道半徑，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)左、右標(biāo)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(gè)實(shí)驗(yàn)中，利用了控制變量法來(lái)探究向心力的大小與小球質(zhì)量小

角速度3和半徑r之間的關(guān)系；

(2)[2]探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量相同的小球；

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

據(jù)

v=ra>

可知此時(shí)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(yáng)?期中）探究向心力的大小廠與質(zhì)量加、角速度。和半徑r

之間的關(guān)系的向心力演示器如圖甲所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)

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

根固定在轉(zhuǎn)臂上的擋板（長(zhǎng)槽的長(zhǎng)度為短槽的2倍，擋板/在長(zhǎng)槽正中間），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。根據(jù)圖甲中向心力演示器上標(biāo)尺上

露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了（填正確答案序號(hào)）來(lái)探究向心力的大小廠與質(zhì)量m、

角速度。和半徑r之間的關(guān)系=

A.理想實(shí)驗(yàn)法B.控制變量法C.等效替代法

（2）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，想要探究向心力的大小廠與質(zhì)量,力、角速度。

和半徑廠之間的關(guān)系，他們的操作如下所示，其中正確的是（填正確答案序

號(hào)）。

A.實(shí)驗(yàn)小組的明明想要探究R的大小與r間的關(guān)系，他將兩個(gè)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(shí)驗(yàn)小組的奇奇想要探究廠的大小與。間的關(guān)系，他將兩個(gè)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(shí)驗(yàn)小組的紅紅想要探究尸的大小與加間的關(guān)系，她將兩個(gè)質(zhì)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(shí)驗(yàn)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(zhì)量為3機(jī)和

的兩個(gè)小球分別放在擋板3和擋板。處，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則演示器上左邊標(biāo)尺和右邊標(biāo)尺

顯示的向心力之比為o

【答案】BBC/CB2:3

【詳解】（1）⑴在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，故選B。

（2）[2]A.當(dāng)探究下的大小與r的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小球質(zhì)量/和角速度。相同，所以

應(yīng)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(cuò)誤。

B.探究廠的大小與。的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小球質(zhì)量加和小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r相同，

所以應(yīng)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(dāng)探究尸的大小與機(jī)的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和角速度。相同，

所以應(yīng)將質(zhì)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(jì)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(biāo)尺和右邊標(biāo)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(huì)短道速滑混合團(tuán)體2000米接力決賽中,

我國(guó)短道速滑隊(duì)奪得中國(guó)隊(duì)在本屆冬奧會(huì)的首金。

(1)如果把運(yùn)動(dòng)員起跑后進(jìn)入彎道前的過(guò)程看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)

動(dòng)員加速到速度v=13m/s時(shí)，滑過(guò)的距離x=24m,求加速度的大小(結(jié)果保留三位有

效數(shù)字)；

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

甲、乙兩名運(yùn)動(dòng)員同時(shí)進(jìn)入彎道，滑行半徑分別為%=10