《2025年5年高考3年模拟高中物理必修第二册人教版江苏专版》

1.(2024 山东临沂月考)下列关于做圆周运动的物体所受的向心力说法正确的是 (B)

A.做匀速圆周运动的物体,向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一个恒力
B.因向心力指向圆心,且与线速度方向垂直,所以它不能改变线速度的大小
C.向心力一定是物体所受的合外力
D.向心力的方向总是不变的

答案： 1.B 做匀速圆周运动的物体，向心力总是沿半径指向圆心（点拨：物体只要做圆周运动，其向心力一定指向圆心），即方向时刻发生变化，大小不变，所以向心力是一个变力，故A、D错误；因向心力始终指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小，B正确；物体做变速圆周运动时，合外力的一个分力提供向心力，另一分力改变线速度大小，C错误。

2.(2025 重庆九龙坡育才中学月考)小物块紧贴粗糙圆筒内壁,随圆筒一起绕竖直中心轴线做匀速圆周运动(物块与圆筒保持相对静止),如图所示。关于小物块的受力情况,下列说法正确的是 (D)


A.物块不受摩擦力
B.摩擦力提供向心力
C.弹力和摩擦力的合力提供向心力
D.弹力提供向心力

答案：
2.D 小物块的受力如图所示，竖直方向只受重力和摩擦力作用，二力平衡，水平方向受到筒壁的弹力作用，弹力提供物块做圆周运动所需的向心力，D正确。

3.(2025 河北枣强中学调研)摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动,这个过程的简化图如图所示,水平木板上放一个物块,使木板和物块一起在竖直平面内做匀速圆周运动,ab 为水平直径,cd 为竖直直径,在运动过程中木板始终保持水平,物块相对木板始终静止。下列说法正确的是 (C)


A.在最低点时,物块所受支持力等于物块的重力
B.物块所受合外力不变
C.除 c、d 两点外,物块都要受摩擦力
D.在 c、d 两点,物块所受支持力相同

答案： 3.C 物块做匀速圆周运动，向心力大小始终不变，根据牛顿第二定律，在c点有$mg - F_{Nc} = F_{向}$，解得$F_{Nc} = mg - F_{向}$，在d点有$F_{Nd} - mg = F_{向}$，解得$F_{Nd} = F_{向} + mg \neq F_{Nc}$，故A、D错误；物块所受合外力提供向心力，大小不变，但方向始终变化，故B错误；物块所受重力和支持力始终在竖直方向，而向心力方向始终指向圆心，在c、d两点时，重力和支持力的合力提供向心力，而在除c、d两点外的位置时，物块都要受摩擦力，才能使合外力指向圆心，故C正确。

4.(2025 江苏苏州第十中学月考)“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图甲所示。已知小球在挡板 A、B、C 处做圆周运动的轨道半径之比为 1 : 2 : 1,变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动,左右每层半径之比由上至下分别为 1 : 1、2 : 1 和 3 : 1。

(1)在研究向心力的大小与质量、角速度和转动半径之间的关系时,我们主要用到的物理学研究方法是C。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.演绎推理法
(2)某次实验中,把传动皮带调至第一层塔轮,将两个质量相同的钢球分别放在 B、C 位置,可探究向心力的大小与半径的关系。
(3)为探究向心力和角速度的关系,应将质量相同的小球分别放在挡板A和C处(选填“A 和 B”“A 和 C”或“B 和 C”)。若实验中发现左、右标尺显示的向心力大小之比为 1 : 4,则选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为2:1。
(4)在某次实验中,某同学将质量相同的小球分别放在挡板 B 和 C 处,传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为 3 : 1,则左、右标尺显示的格子数之比为2:9。

答案： 4.答案
(1)C
(2)半径
(3)A和C $2:1$
(4)$2:9$
解析
(1)向心力的大小与物体的质量、角速度、转动半径多个因素有关，故在探究向心力大小与这些因素的关系时，应该只改变其中一个变量，而保持其他变量不变，从而研究改变量产生的影响，即采用控制变量法，选C。
(2)传动皮带调至第一层塔轮，左右塔轮的半径相等，边缘的线速度大小相等，根据$v = \omega r$可知B、C位置的角速度$\omega$相等；两钢球质量相等，放在B、C位置，小球做圆周运动的半径不同，可知探究的是向心力大小与半径的关系。
(3)探究向心力的大小和角速度的关系，要控制小球的质量和半径相同，小球放在A和C处时转动半径相同，所以选“A和C”。匀速摇动手柄时，左、右两标尺显示的向心力大小之比为$1:4$，由$F_{向} = m\omega^{2}r$，因两个钢球的质量和转动半径相等，则角速度之比为$1:2$；同一条皮带传动的两个轮子边缘的线速度大小相等，由$v = \omega r$可知，皮带连接的左塔轮和右塔轮的轮盘半径之比为$2:1$。
(4)传动皮带所套的左、右变速塔轮盘半径之比为$3:1$，由$v = \omega r$可知，左塔轮和右塔轮的角速度之比为$1:3$，因为质量相同的小球分别放在挡板B和C处，则转动半径之比为$2:1$，根据$F_{向} = m\omega^{2}r$可知向心力大小之比为$2:9$（点拨：左、右标尺显示的格子数之比即向心力大小之比）。

5.(2025 广东惠州月考)如图所示为机器人在竖直平面上转动手帕的情境,已知手帕直径约为 40 cm。要想把该手帕在竖直平面内以手帕中心为转轴转动起来,重力加速度 g 取 10 $m/s^2$,π 取 3.14,则需提供的最小转速约为 (C)


A.0.61 r/s
B.0.79 r/s
C.1.13 r/s
D.2.50 r/s

答案： 5.C 选取手帕边缘的一个质量为$m$的质点为研究对象，其恰好经过最高点时有$mg = m(2\pi n)^{2} · \frac{d}{2}$，解得$n = \frac{1}{\pi} \sqrt{\frac{g}{2d}} = \frac{1}{3.14} \sqrt{\frac{10}{2 × 0.4}} r/s \approx 1.13 r/s$，即该手帕在竖直平面内以手帕中心为转轴转动起来的最小转速约为$1.13 r/s$，C正确。