卷子答案网-一个不只有答案的网站2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第4题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
二、基础
2．（2023高二下·虹口期中）做匀速圆周运动的物体，（ ）
A．速率一定变化
B．角速度一定变化
C．加速度一定变化
D．合力与速度可能在同一条直线上
3．（2022高一下·龙岗期中）第24届冬奥会于2022年2月4日在北京开幕，花样滑冰为其中 15个比赛项目之一。假设花样滑冰运动员保持如图所示姿势原地旋转，此时手臂上A、B两点的角速度大小分别为 、 ，线速度大小分别为 、 ，下列选项正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2022高一下·德州期中）如图为小区门禁道闸，道闸匀速转动抬起的过程，对杆上的某点，以下物理量中不变的是（ ）
A．线速度 B．角速度 C．加速度 D．向心力
5．（2021高二上·淮安期中）如图所示，做匀速圆周运动的摩天轮上有A，B两点，它们到圆心O点的距离OA>OB，则在转动过程中（ ）
A．A，B两点的线速度大小相同
B．A，B两点的线速度方向相同
C．A，B两点的角速度大小相同
D．A，B两点的向心加速度大小相等
6．（2020高一下·汉川期末）转篮球是一项需要技巧的活动，如图所示，假设某同学让篮球在指尖上匀速转动，指尖刚好静止在篮球球心的正下方。下列判断正确的是( )
A．篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处
B．篮球上各点的向心力是由手指提供的
C．篮球上各点做圆周运动的角速度相等
D．篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大
7．（2020高一下·梅州期末）如图所示，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐在观光球舱中的某游客（ ）
A．动能不变 B．合外力不变 C．线速度不变 D．机械能守恒
三、巩固
8．（2023高一下·番禺期中）如图所示，照片中的汽车做匀速圆周运动通过水平弯道，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，水平弯道路面的半径为150m，取，则该汽车（ ）
A．受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B．所受的作用力的合力可能为零
C．在做匀速圆周运动时，速度不变
D．最大速度不能超过30m/s
9．（2023高一下·常州月考）如图所示，照片中的汽车在水平环形公路上做匀速圆周运动，已知图中双向四车道的总宽度为，内车道内边缘间最远的距离为．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍．g取，则汽车（ ）
A．圆周运动过程中速度不变
B．受的合力可能为零
C．所需的向心力可能由重力和支持力的合力提供
D．最大速度不能超过
10．（2023高一下·深圳期中）有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为，下列说法中正确的是（ ）
A．越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C． 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D． 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
11．（2023高一下·大庆月考）在2022年2月5日北京冬奥会上，我国选手夺得短道速滑混合团体接力奥运冠军！短道速滑比赛中运动员的最后冲刺阶段如图所示，设甲、乙两运动员在水平冰面上恰好同时到达虚线，然后分别沿半径为和的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。假设甲、乙两运动员质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。下列判断中正确的是（ ）
A．在做圆周运动时，甲先完成半圆周运动
B．在直线加速阶段，甲、乙所用的时间相等
C．在冲刺时，甲、乙到达终点线时的速度相等
D．在直线加速阶段，甲滑行的平均速度大于乙滑行的平均速度
12．（2023高一下·广东月考）某一水平公路的转弯处如图所示，该单行道有1和2两条道，两辆相同的小汽车，在弯道1和弯道2上以相同的速率绕同一圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）
A．沿弯道1运动的小汽车所需的向心力较大
B．沿弯道1运动的小汽车的角速度较小
C．在相同时间内，沿弯道1运动的小汽车转过的角度较小
D．若两辆小汽车的速率都增大，则沿弯道2运动的小汽车更容易发生侧滑
四、提升
13．（2022·洛阳模拟）如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光。下列说法正确的是（ ）
A．安装时A端比B端更远离圆心
B．高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED灯发光
C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光
D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
14．（2022·遂宁模拟）如图所示，完全相同的两车在水平面同心圆弧道路上转弯，甲行驶在内侧、乙行驶在外侧，它们转弯时速度大小相等，则两车在转弯时，下列说法正确的是（ ）
A．角速度
B．向心加速度a甲>a乙
C．地面对车的径向摩擦力f甲＜f 乙
D．若两车转弯速度过大，则乙车更容易发生侧滑
15．（2022·浙江模拟）空间站中完全失重状态下的有趣现象有时也会给航天员带来麻烦。在一些科幻作品中将空间站设计成如图所示的环形连接体，通过绕中心旋转来制造“人造重力”效果，航天员可以正常站立，就好像有“重力”使他与接触面相互挤压。下列关于这个环形空间站的说法正确的是（ ）
A．“人造重力”的方向指向环的中心
B．空间站的环半径越大，要制造与地表一样的重力转动的角速度越大
C．环形空间站转动越快，相邻舱体间的拉力越大
D．空间站中沿半径方向越往外，“人造重力加速度”越小
16．（2023高二下·浙江月考）在东北严寒的冬天，有一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯滚烫的开水按一定的弧线均匀快速地泼向空中，泼洒出的小水珠和热气被瞬间凝结成冰而形成壮观的场景。如图甲所示是某人玩泼水成冰游戏的精彩瞬间，其示意图为图乙。假设泼水过程中杯子的运动看成匀速圆周运动，人在内把杯子旋转了。下列说法不正确的是（ ）
A．P位置的小水珠速度方向沿2方向
B．杯子在P位置时的向心加速度方向沿方向
C．杯子在旋转时的角速度大小为
D．杯子在旋转时的线速度大小约为
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】根据题意，令， 质点做匀速圆周运动 ，合力提供向心力，则，所以，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据题意写出周期表达式，质点做匀速圆周运动，根据合力提供向心力推导合力与半径的关系式确定n。
2．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．做匀速圆周运动的物体，速率一定不变化，故A错误；
B．角速度一定不变化，故B错误；
C．加速度大小不变，方向时刻变化，因此加速度一定变化，故C正确；
D．做匀速圆周运动的物体，合力与速度一直垂直，不可能在同一条直线上，故D错误。
故选：C。
【分析】根据匀速圆周运动物理量速度、角速度、加速度、合力的特征，即可解答。
3．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动
【解析】【解答】根据题图可知AB两点的角速度大小是相等的，且，根据可知 .
故选D。
【分析】首先判断两点角速度关系，根据线速度和角速度的关系，判断两点线速度关系。
4．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．杆上的某点做匀速圆周运动的过程，线速度大小不变，方向沿切线方向时刻在变，而角速度保持不变，A不符合题意，B符合题意；
CD．向心力、向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，CD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】杆上某点做匀速圆周运动，其角速度不变，其线速度和向心加速度的大小不变，方向时刻改变。
5．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动；向心加速度
【解析】【解答】C．根据同轴转动角速度相等知，A，B两点的角速度大小相同，C符合题意；
AB．A点半径大根据知，A点线速度较大，线速度方向就是该点的运动方向，两者方向不同，A，B不符合题意
D．向心加速度大小的表达式
知A点线速度较大点的向心加速度大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】同轴转动角速度相等，线速度方向就是该点的运动方向，结合向心加速度大小的表达式得出 A点的向心加速度更大。
6．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A.篮球上的各点做圆周运动的圆心在篮球的轴线上，类似于地球的自转轴，A不符合题意；
B.手指并没有与篮球上的别的点接触，不可能提供所有点的向心力，B不符合题意；
C.篮球上各点做圆周运动的周期相等，即角速度相等，C符合题意；
D.篮球上各点离转轴越近，由a＝rω2可知，做圆周运动的向心加速度越小，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】球做定轴转动，球上的每一个点具有相同的角速度，结合旋转的轨道半径比较线速度、加速度之间的关系即可。
7．【答案】A
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．游客沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，速度大小不变，故动能不变。A符合题意；
B．匀速圆周运动的合外力方向始终指向圆心，故合外力时刻发生变化，B不符合题意；
C．游客的速度方向时刻改变，所以线速度时刻改变。C不符合题意；
D．游客沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，动能不变，但重力势能发生了变化，故机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】匀速圆周运动合力指向圆心，线速度方向时刻在变，动能是标量，所以动能不变。
8．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．运动的汽车受到重力、支持力、摩擦力，A不符合题意；
B．汽车在做圆周运动，所受的作用力的合力不可能为零，B不符合题意；
C．汽车在做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向在时刻发生改变，而速度是矢量，C不符合题意；
D．由汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
D符合题意
故答案为：D
【分析】汽车受到重力、支持力和摩擦力的作用；汽车做圆周运动所受合力不等于0；汽车做匀速圆周运动速度的方向时刻改变；利用牛顿第二定律可以求出最大速度的大小。
9．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】ABC．汽车在水平面内做匀速圆周运动，速度方向时刻改变，合外力提供向心力，始终指向圆心，拐弯时静摩擦力提供向心力，所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供，ABC不符合题意；
D．汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍，则，根据牛顿第二定律，当r最大时为，则最大速度，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】汽车做匀速圆周运动时，速度的方向时刻发生改变；汽车做匀速圆周运动的合力不等于0；利用最大静摩擦力及牛顿第二定律可以求出最大速度的大小。
10．【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】A．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡，可知侧壁对摩托车的支持力与高度无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，A不符合题意；
B．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的线速度越大，B符合题意；
C．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的周期越大，C不符合题意；
D．摩托车的向心力大小为，大小不变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】摩托车做匀速圆周运动时水平方向合力提供向心力，从而得出周期、线速度、向心力与高度h的关系，在竖直方向利用共点力平衡得出摩托车对侧壁的压力变化情况。
11．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；匀速圆周运动
【解析】【解答】A.由于甲、乙两运动员质量相等，他们做圆周运动时向心力大小也相等，且，根据得：，，所以甲所用的时间比乙的短，故A符合题意；
BD.根据，可知，甲所用的时间比乙的长，甲滑行的平均速度小于乙滑行的平均速度，故BD均不符合题意；
C.由可知，甲到达终点时的速度较小，故C不符合题意。
故答案为：A
【分析】甲、乙做圆周运动时，根据向心力公式判断出线速度和周期关系，在冲刺阶段，根据运动学公式分析判断末速度、平均速度和时间关系。
12．【答案】A
【知识点】匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】A．根据向心力 ，可知，弯道1的半径较小，故沿弯道1运动的小汽车所需的向心力较大，A符合题意；
B．由 可知，沿弯道1运动的小汽车的角速度较大，B不符合题意；
C．又由 可知，在相同时间内，沿弯道1运动的小汽车转过的角度较大，C不符合题意；
D．两辆小汽车在转弯时，受到的最大静摩擦力相同，即转弯时所能提供的最大向心力相同，由 ，可知，沿弯道1运动的小汽车更容易发生侧滑，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用向心力的表达式结合半径的大小可以比较向心力的大小；利用线速度和角速度的关系可以比较角速度的大小；利用角速度的大小结合相同时间可以比较角度的大小；利用静摩擦力提供向心力可以比较侧滑的速度大小。
13．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．要使物体做离心运动，MN接触，则，应该A端靠近圆心，A不符合题意；
B．转速越大，所需要的向心力越大，弹簧拉伸越长，MN接触就会发光，不能说物体受到离心力，B不符合题意；
C．在最低点时
解得
增大质量，可以使LED灯在较低转速下也能发光，C符合题意；
D．在最高点时
匀速行驶时，最低点弹簧弹力大于最高点弹簧弹力，因此最高点不一定发光，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当物体所受的合力不足以提供向心力时该物体做离心运动，在最低点和最高点进行受力分析，利用合力提供向心力判断能否发光。
14．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动
【解析】【解答】A．由于题中已知二者线速度大小相等，即v甲=v乙，由于R甲＜R乙，根据
可知二者角速度大小关系为
A不符合题意；
B．向心加速度
可知二者向心加速度大小关系为
B符合题意；
C．地面对车的径向摩擦力提供向心力
由于甲、乙两辆车的质量相等，二者地面对车的径向摩擦力
C不符合题意；
D．由向心力
由于，所以当两车的速度大小相等时，甲需要的向心力大，当摩擦力不足以提供向心力时，就会发生侧滑，所以若两车转弯速度过大，则甲车更容易发生侧滑，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】同皮带转动各点的线速度相等，利用线速度与角速度的关系判断角速度的大小关系；利用向心加速度的表达式判断二者向心加速度的大小，利用牛顿第二定律判断摩擦力的大小关系；利用向心力的表达式 判断哪个车更容易发生侧滑。
15．【答案】C
【知识点】向心力；向心加速度
【解析】【解答】A．环形空间站内的宇航员随空间站一起做圆周运动，其需要指向圆心的向心力，由外侧底面提供指向圆心的支持力，这个支持力给航天员一种地面支持力的感觉，所以“人造重力”与这个支持力方向相反，指向环的外侧，A不符合题意；
B．由
得航天员处在空间站外侧，越大，角速度越小，B不符合题意；
C．空间站转动过程中单独舱室圆周运动的向心力由两边对其的拉力来提供，且两个力夹角不变，所以转动越快向心力要越大，拉力越大，C符合题意；
D．由
所以离圆心越远“人造加速度”越大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据宇航员的受力情况判断人造重力的方向；根据人造重力提供向心力判断角速度的变化情况，利用向心加速度的表达式判断向心加速度的变化情况。
16．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．根据图乙水珠做离心运动的方向可知杯子旋转方向为逆时针，故可知P位置的小水珠速度方向沿2方向，A正确，不符合题意；
B．向心加速度方向指向圆心，故杯子在P位置时的向心加速度方向沿 方向，B正确，不符合题意；
C．杯子在旋转时的角速度大小为 ，C正确，不符合题意；
D．杯子在旋转时的运动半径大约为 ，故线速度大小约为 ，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用水珠做离心运动旋转方向可以判别速度的方向；利用向心加速度指向圆心可以判别向心加速度的方向；利用角度和时间可以判别角速度的大小；利用角速度和半径可以求出线速度的大小。
2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第4题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】根据题意，令， 质点做匀速圆周运动 ，合力提供向心力，则，所以，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据题意写出周期表达式，质点做匀速圆周运动，根据合力提供向心力推导合力与半径的关系式确定n。
二、基础
2．（2023高二下·虹口期中）做匀速圆周运动的物体，（ ）
A．速率一定变化
B．角速度一定变化
C．加速度一定变化
D．合力与速度可能在同一条直线上
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．做匀速圆周运动的物体，速率一定不变化，故A错误；
B．角速度一定不变化，故B错误；
C．加速度大小不变，方向时刻变化，因此加速度一定变化，故C正确；
D．做匀速圆周运动的物体，合力与速度一直垂直，不可能在同一条直线上，故D错误。
故选：C。
【分析】根据匀速圆周运动物理量速度、角速度、加速度、合力的特征，即可解答。
3．（2022高一下·龙岗期中）第24届冬奥会于2022年2月4日在北京开幕，花样滑冰为其中 15个比赛项目之一。假设花样滑冰运动员保持如图所示姿势原地旋转，此时手臂上A、B两点的角速度大小分别为 、 ，线速度大小分别为 、 ，下列选项正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动
【解析】【解答】根据题图可知AB两点的角速度大小是相等的，且，根据可知 .
故选D。
【分析】首先判断两点角速度关系，根据线速度和角速度的关系，判断两点线速度关系。
4．（2022高一下·德州期中）如图为小区门禁道闸，道闸匀速转动抬起的过程，对杆上的某点，以下物理量中不变的是（ ）
A．线速度 B．角速度 C．加速度 D．向心力
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．杆上的某点做匀速圆周运动的过程，线速度大小不变，方向沿切线方向时刻在变，而角速度保持不变，A不符合题意，B符合题意；
CD．向心力、向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，CD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】杆上某点做匀速圆周运动，其角速度不变，其线速度和向心加速度的大小不变，方向时刻改变。
5．（2021高二上·淮安期中）如图所示，做匀速圆周运动的摩天轮上有A，B两点，它们到圆心O点的距离OA>OB，则在转动过程中（ ）
A．A，B两点的线速度大小相同
B．A，B两点的线速度方向相同
C．A，B两点的角速度大小相同
D．A，B两点的向心加速度大小相等
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动；向心加速度
【解析】【解答】C．根据同轴转动角速度相等知，A，B两点的角速度大小相同，C符合题意；
AB．A点半径大根据知，A点线速度较大，线速度方向就是该点的运动方向，两者方向不同，A，B不符合题意
D．向心加速度大小的表达式
知A点线速度较大点的向心加速度大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】同轴转动角速度相等，线速度方向就是该点的运动方向，结合向心加速度大小的表达式得出 A点的向心加速度更大。
6．（2020高一下·汉川期末）转篮球是一项需要技巧的活动，如图所示，假设某同学让篮球在指尖上匀速转动，指尖刚好静止在篮球球心的正下方。下列判断正确的是( )
A．篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处
B．篮球上各点的向心力是由手指提供的
C．篮球上各点做圆周运动的角速度相等
D．篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A.篮球上的各点做圆周运动的圆心在篮球的轴线上，类似于地球的自转轴，A不符合题意；
B.手指并没有与篮球上的别的点接触，不可能提供所有点的向心力，B不符合题意；
C.篮球上各点做圆周运动的周期相等，即角速度相等，C符合题意；
D.篮球上各点离转轴越近，由a＝rω2可知，做圆周运动的向心加速度越小，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】球做定轴转动，球上的每一个点具有相同的角速度，结合旋转的轨道半径比较线速度、加速度之间的关系即可。
7．（2020高一下·梅州期末）如图所示，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐在观光球舱中的某游客（ ）
A．动能不变 B．合外力不变 C．线速度不变 D．机械能守恒
【答案】A
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．游客沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，速度大小不变，故动能不变。A符合题意；
B．匀速圆周运动的合外力方向始终指向圆心，故合外力时刻发生变化，B不符合题意；
C．游客的速度方向时刻改变，所以线速度时刻改变。C不符合题意；
D．游客沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，动能不变，但重力势能发生了变化，故机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】匀速圆周运动合力指向圆心，线速度方向时刻在变，动能是标量，所以动能不变。
三、巩固
8．（2023高一下·番禺期中）如图所示，照片中的汽车做匀速圆周运动通过水平弯道，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，水平弯道路面的半径为150m，取，则该汽车（ ）
A．受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B．所受的作用力的合力可能为零
C．在做匀速圆周运动时，速度不变
D．最大速度不能超过30m/s
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．运动的汽车受到重力、支持力、摩擦力，A不符合题意；
B．汽车在做圆周运动，所受的作用力的合力不可能为零，B不符合题意；
C．汽车在做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向在时刻发生改变，而速度是矢量，C不符合题意；
D．由汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
D符合题意
故答案为：D
【分析】汽车受到重力、支持力和摩擦力的作用；汽车做圆周运动所受合力不等于0；汽车做匀速圆周运动速度的方向时刻改变；利用牛顿第二定律可以求出最大速度的大小。
9．（2023高一下·常州月考）如图所示，照片中的汽车在水平环形公路上做匀速圆周运动，已知图中双向四车道的总宽度为，内车道内边缘间最远的距离为．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍．g取，则汽车（ ）
A．圆周运动过程中速度不变
B．受的合力可能为零
C．所需的向心力可能由重力和支持力的合力提供
D．最大速度不能超过
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】ABC．汽车在水平面内做匀速圆周运动，速度方向时刻改变，合外力提供向心力，始终指向圆心，拐弯时静摩擦力提供向心力，所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供，ABC不符合题意；
D．汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍，则，根据牛顿第二定律，当r最大时为，则最大速度，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】汽车做匀速圆周运动时，速度的方向时刻发生改变；汽车做匀速圆周运动的合力不等于0；利用最大静摩擦力及牛顿第二定律可以求出最大速度的大小。
10．（2023高一下·深圳期中）有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为，下列说法中正确的是（ ）
A．越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C． 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D． 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】A．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡，可知侧壁对摩托车的支持力与高度无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，A不符合题意；
B．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的线速度越大，B符合题意；
C．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的周期越大，C不符合题意；
D．摩托车的向心力大小为，大小不变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】摩托车做匀速圆周运动时水平方向合力提供向心力，从而得出周期、线速度、向心力与高度h的关系，在竖直方向利用共点力平衡得出摩托车对侧壁的压力变化情况。
11．（2023高一下·大庆月考）在2022年2月5日北京冬奥会上，我国选手夺得短道速滑混合团体接力奥运冠军！短道速滑比赛中运动员的最后冲刺阶段如图所示，设甲、乙两运动员在水平冰面上恰好同时到达虚线，然后分别沿半径为和的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。假设甲、乙两运动员质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。下列判断中正确的是（ ）
A．在做圆周运动时，甲先完成半圆周运动
B．在直线加速阶段，甲、乙所用的时间相等
C．在冲刺时，甲、乙到达终点线时的速度相等
D．在直线加速阶段，甲滑行的平均速度大于乙滑行的平均速度
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；匀速圆周运动
【解析】【解答】A.由于甲、乙两运动员质量相等，他们做圆周运动时向心力大小也相等，且，根据得：，，所以甲所用的时间比乙的短，故A符合题意；
BD.根据，可知，甲所用的时间比乙的长，甲滑行的平均速度小于乙滑行的平均速度，故BD均不符合题意；
C.由可知，甲到达终点时的速度较小，故C不符合题意。
故答案为：A
【分析】甲、乙做圆周运动时，根据向心力公式判断出线速度和周期关系，在冲刺阶段，根据运动学公式分析判断末速度、平均速度和时间关系。
12．（2023高一下·广东月考）某一水平公路的转弯处如图所示，该单行道有1和2两条道，两辆相同的小汽车，在弯道1和弯道2上以相同的速率绕同一圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）
A．沿弯道1运动的小汽车所需的向心力较大
B．沿弯道1运动的小汽车的角速度较小
C．在相同时间内，沿弯道1运动的小汽车转过的角度较小
D．若两辆小汽车的速率都增大，则沿弯道2运动的小汽车更容易发生侧滑
【答案】A
【知识点】匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】A．根据向心力 ，可知，弯道1的半径较小，故沿弯道1运动的小汽车所需的向心力较大，A符合题意；
B．由 可知，沿弯道1运动的小汽车的角速度较大，B不符合题意；
C．又由 可知，在相同时间内，沿弯道1运动的小汽车转过的角度较大，C不符合题意；
D．两辆小汽车在转弯时，受到的最大静摩擦力相同，即转弯时所能提供的最大向心力相同，由 ，可知，沿弯道1运动的小汽车更容易发生侧滑，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用向心力的表达式结合半径的大小可以比较向心力的大小；利用线速度和角速度的关系可以比较角速度的大小；利用角速度的大小结合相同时间可以比较角度的大小；利用静摩擦力提供向心力可以比较侧滑的速度大小。
四、提升
13．（2022·洛阳模拟）如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光。下列说法正确的是（ ）
A．安装时A端比B端更远离圆心
B．高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED灯发光
C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光
D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．要使物体做离心运动，MN接触，则，应该A端靠近圆心，A不符合题意；
B．转速越大，所需要的向心力越大，弹簧拉伸越长，MN接触就会发光，不能说物体受到离心力，B不符合题意；
C．在最低点时
解得
增大质量，可以使LED灯在较低转速下也能发光，C符合题意；
D．在最高点时
匀速行驶时，最低点弹簧弹力大于最高点弹簧弹力，因此最高点不一定发光，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当物体所受的合力不足以提供向心力时该物体做离心运动，在最低点和最高点进行受力分析，利用合力提供向心力判断能否发光。
14．（2022·遂宁模拟）如图所示，完全相同的两车在水平面同心圆弧道路上转弯，甲行驶在内侧、乙行驶在外侧，它们转弯时速度大小相等，则两车在转弯时，下列说法正确的是（ ）
A．角速度
B．向心加速度a甲>a乙
C．地面对车的径向摩擦力f甲＜f 乙
D．若两车转弯速度过大，则乙车更容易发生侧滑
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动
【解析】【解答】A．由于题中已知二者线速度大小相等，即v甲=v乙，由于R甲＜R乙，根据
可知二者角速度大小关系为
A不符合题意；
B．向心加速度
可知二者向心加速度大小关系为
B符合题意；
C．地面对车的径向摩擦力提供向心力
由于甲、乙两辆车的质量相等，二者地面对车的径向摩擦力
C不符合题意；
D．由向心力
由于，所以当两车的速度大小相等时，甲需要的向心力大，当摩擦力不足以提供向心力时，就会发生侧滑，所以若两车转弯速度过大，则甲车更容易发生侧滑，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】同皮带转动各点的线速度相等，利用线速度与角速度的关系判断角速度的大小关系；利用向心加速度的表达式判断二者向心加速度的大小，利用牛顿第二定律判断摩擦力的大小关系；利用向心力的表达式 判断哪个车更容易发生侧滑。
15．（2022·浙江模拟）空间站中完全失重状态下的有趣现象有时也会给航天员带来麻烦。在一些科幻作品中将空间站设计成如图所示的环形连接体，通过绕中心旋转来制造“人造重力”效果，航天员可以正常站立，就好像有“重力”使他与接触面相互挤压。下列关于这个环形空间站的说法正确的是（ ）
A．“人造重力”的方向指向环的中心
B．空间站的环半径越大，要制造与地表一样的重力转动的角速度越大
C．环形空间站转动越快，相邻舱体间的拉力越大
D．空间站中沿半径方向越往外，“人造重力加速度”越小
【答案】C
【知识点】向心力；向心加速度
【解析】【解答】A．环形空间站内的宇航员随空间站一起做圆周运动，其需要指向圆心的向心力，由外侧底面提供指向圆心的支持力，这个支持力给航天员一种地面支持力的感觉，所以“人造重力”与这个支持力方向相反，指向环的外侧，A不符合题意；
B．由
得航天员处在空间站外侧，越大，角速度越小，B不符合题意；
C．空间站转动过程中单独舱室圆周运动的向心力由两边对其的拉力来提供，且两个力夹角不变，所以转动越快向心力要越大，拉力越大，C符合题意；
D．由
所以离圆心越远“人造加速度”越大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据宇航员的受力情况判断人造重力的方向；根据人造重力提供向心力判断角速度的变化情况，利用向心加速度的表达式判断向心加速度的变化情况。
16．（2023高二下·浙江月考）在东北严寒的冬天，有一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯滚烫的开水按一定的弧线均匀快速地泼向空中，泼洒出的小水珠和热气被瞬间凝结成冰而形成壮观的场景。如图甲所示是某人玩泼水成冰游戏的精彩瞬间，其示意图为图乙。假设泼水过程中杯子的运动看成匀速圆周运动，人在内把杯子旋转了。下列说法不正确的是（ ）
A．P位置的小水珠速度方向沿2方向
B．杯子在P位置时的向心加速度方向沿方向
C．杯子在旋转时的角速度大小为
D．杯子在旋转时的线速度大小约为
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．根据图乙水珠做离心运动的方向可知杯子旋转方向为逆时针，故可知P位置的小水珠速度方向沿2方向，A正确，不符合题意；
B．向心加速度方向指向圆心，故杯子在P位置时的向心加速度方向沿 方向，B正确，不符合题意；
C．杯子在旋转时的角速度大小为 ，C正确，不符合题意；
D．杯子在旋转时的运动半径大约为 ，故线速度大小约为 ，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用水珠做离心运动旋转方向可以判别速度的方向；利用向心加速度指向圆心可以判别向心加速度的方向；利用角度和时间可以判别角速度的大小；利用角速度和半径可以求出线速度的大小。