专题17 圆周运动(题组小练)-2021年高考物理一轮复习微专题训练(人教版)

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2021届高三物理一轮复习力学曲线运动生活中的圆周运动竖直方向的圆周运动专题练习

2021届高三物理一轮复习力学曲线运动生活中的圆周运动竖直方向的圆周运动专题练习一、填空题1．质量为2kg的光滑半球形碗，放在粗糙水平面上，一质量为0.5kg的物体从碗边静止释放，如图所示，物体在碗内运动的过程中，碗始终静止不动，则碗对地面的最大压力为_________N。

(g=10m/s2)2．如图所示，甲、乙两个质量相同的小球分别被两根细绳悬于等高的悬点，绳长L甲=2L乙，现将细绳拉至水平后由静止释放小球，则甲、乙两球通过最低点时速度大小之比为______；绳的拉力大小之比为______．3．质量为m的汽车以V0的速度安全驶过半径为R的凸形桥的桥顶，这时汽车对桥顶的压力是________ ，汽车能安全通过桥顶的最大行驶速度不能超过________（重力加速度为g）4．长0.5m的轻杆，一端连着质量0.5kg的小球，另一端绕过O点的水平固定轴在竖直平面内自由转动。

当小球以2m/s的速率通过最高点时，受到轻杆的作用力为大小为____N，是______（选填“拉力”或“支持力”）。

g=10m/s2。

5．长为L＝0.5 m的轻杆，其一端固定于O点，另一端连着质量m＝1 kg的小球，小球绕O点在竖直平面内做圆周运动，当它通过最高点速度v＝3 m/s时，小球受到细杆的作用力大小为__________ N，是__________．(填“拉力”或“支持力”)(g＝10 m/s2)6．如图，长为0.8m的轻质细线一端系于O点，另一端系有一小球，在O点正下方0.4m的P点处有一个细钉，不计任何阻力，取g＝10m/s2。

拉直细线使小球从A点（与O等高）以一定的初速度向下开始运动，小球恰能运动到O点，则小球在O点处的速度大小为__m/s；若下移细钉位置到P´处（图中未标出），使小球从A点由静止开始下落，发现小球恰能沿圆周运动到P´正上方，则OP´的距离为__m。

7．某个25kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离拴绳子的横梁2.5m．如果秋千板摆动经过最低位置时的速度是3m/s，这时秋千板所受的压力为____N、方向为____（g取10m/s2，秋千板的质量不计．）8．如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道．表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动．已知人和摩托车的总质量为m，人以v1的速度过轨道最高点B，并以v2v1的速度过最低点A．求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差为_________ .9．行车下吊着质量为m的物体，悬绳长为l，一起沿水平轨道前进，速度为v，若行车突然刹车，此时绳中张力大小为________；若绳子能承受的最大拉力为2mg，则行车速度最大不能超过______.10．质量为60kg飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态下摆，到达竖直状态时，飞行员受到的拉力为______________(g 10m/s2)11．一轻绳上端固定，下端连一质量为0.05kg的小球，若小球摆动过程中轻绳偏离竖直线的最大角度为60°，则小球经过最低点时绳中张力等于________N．(g=10m/s2)12．如图所示，轻绳的一端固定在O点，另一端系一小钢球．现将小球拉到A点，由静止释放，小钢球在竖直平面内沿圆弧运动，不计空气阻力．小钢球在A点的机械________ （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点的机械能；通过B点时小钢球受到轻绳的拉力________（选填“大于”、“小于”或“等于”）自身所受的重力．13．一汽车以速度10m/s通过凸形桥的最高点，若车对桥的压力为车重的34，则桥的半径为___________米，此时汽车处于___________（选填“超重”或“失重”）状态；当车速为___________m/s时，车对桥面的压力恰好为零（g取210m/s）。

高中物理生活中的圆周运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理生活中的圆周运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B 上，木板B 固定在水平地面上，一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧．一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R ，木板B 和圆形轨道总质量为12m ，重力加速度为g ，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．【答案】(1)2038mv (2) 2164mv mg R+(3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题． (1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得：220111422Q mv mv =-⨯ 代入数值解得：2038Q mv =(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式得211(3)(3)m m v F m m g R+-+=以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2木板对水平面的压力的大小202164mv F mg R=+(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性：①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：()()211332m m v m m gR +≤+解得：042v gR ≤②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：22(3)(3)m m v m m g R++≤由机械能守恒定律得：221211(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 代入数值解得：045v gR ≥要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：312F mg ≤在最高点有：233(3)(3)m m v F m m g R+++=由机械能守恒定律得：221311(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 解得：082v gR ≤综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤2．如图所示，在竖直平面内有一绝缘“⊂”型杆放在水平向右的匀强电场中，其中AB 、CD 水平且足够长，光滑半圆半径为R ，质量为m 、电量为+q 的带电小球穿在杆上，从距B 点x=5.75R 处以某初速v 0开始向左运动．已知小球运动中电量不变，小球与AB 、CD 间动摩擦因数分别为μ1=0.25、μ2=0.80，电场力Eq=3mg/4，重力加速度为g ，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：（1）若小球初速度v 0gR B 点时受到的支持力为多大；（2）小球初速度v 0满足什么条件可以运动过C 点；（3）若小球初速度gR x=4R ，则小球在杆上静止时通过的路程为多大．【答案】（1）5.5mg （2）04v gR >3）()44R π+ 【解析】【分析】【详解】（1）加速到B 点：221011-22mgx qEx mv mv μ-=- 在B 点：2v N mg m R-=解得N=5.5mg（2）在物理最高点F ：tan qE mgα=解得α=370；过F 点的临界条件：v F =0从开始到F 点：2101-(sin )(cos )02mgx qE x R mg R R mv μαα-+-+=- 解得04v gR =可见要过C 点的条件为：04v gR >（3）由于x=4R<5.75R ，从开始到F 点克服摩擦力、克服电场力做功均小于（2）问，到F 点时速度不为零，假设过C 点后前进x 1速度变为零，在CD 杆上由于电场力小于摩擦力，小球速度减为零后不会返回，则：2121101--(-)202mgx mgx qE x x mg R mv μμ--⋅=-1s x R x π=++解得：(44)s R π=+3．如图所示，水平传送带AB 长L=4m ，以v 0=3m/s 的速度顺时针转动，半径为R=0.5m 的光滑半圆轨道BCD 与传动带平滑相接于B 点，将质量为m=1kg 的小滑块轻轻放在传送带的左端．已，知小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3，取g=10m/s 2，求:(1)滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小；(2)若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点，滑块在传送带最左端的初速度最少为多大．【答案】（1）28N.（2）7m/s 【解析】【分析】（1）物块在传送带上先加速运动，后匀速，根据牛顿第二定律求解在B 点时对轨道的压力；（2）滑块到达最高点时的临界条件是重力等于向心力，从而求解到达D 点的临界速度，根据机械能守恒定律求解在B 点的速度；根据牛顿第二定律和运动公式求解A 点的初速度. 【详解】（1）滑块在传送带上运动的加速度为a=μg=3m/s 2；则加速到与传送带共速的时间01v t s a == 运动的距离：211.52x at m ==，以后物块随传送带匀速运动到B 点，到达B 点时，由牛顿第二定律：2v F mg m R-= 解得F=28N ，即滑块滑到B 点时对半圆轨道的压力大小28N.（2）若要使滑块能滑到半圆轨道的最高点，则在最高点的速度满足：mg=m 2Dv R解得v D =5m/s ；由B 到D ，由动能定理：2211222B D mv mv mg R =+⋅ 解得v B =5m/s>v 0可见，滑块从左端到右端做减速运动，加速度为a=3m/s 2，根据v B 2=v A 2-2aL 解得v A =7m/s4．游乐场正在设计一个全新的过山车项目，设计模型如图所示，AB 是一段光滑的半径为R 的四分之一圆弧轨道，后接一个竖直光滑圆轨道，从圆轨道滑下后进入一段长度为L 的粗糙水平直轨道BD ，最后滑上半径为R 圆心角060θ=的光滑圆弧轨道DE ．现将质量为m 的滑块从A 点静止释放，通过安装在竖直圆轨道最高点C 点处的传感器测出滑块对轨道压力为mg ，求：（1）竖直圆轨道的半径r ．（2）滑块在竖直光滑圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力．（3）若要求滑块能滑上DE 圆弧轨道并最终停在平直轨道上（不再进入竖直圆轨道），平直轨道BD 的动摩擦因数μ需满足的条件．【答案】（1）3R （2）7mg （3）2R RL L μ<≤ 【解析】(1) 对滑块，从A 到C 的过程，由机械能守恒可得：21(2)2C mg R r mv -=22Cv mg m r=解得：3R r =； (2) 对滑块，从A 到B 的过程，由机械能守恒可得：212B mgR mv =在B 点，有：2Bv N mg m r-=可得：滑块在B 点受到的支持力 N=7mg ；由牛顿第三定律可得，滑块在B 点对轨道的压力7N N mg '==，方向竖直向下；(3) 若滑块恰好停在D 点，从B 到D 的过程，由动能定理可得：2112B mgL mv μ-=-可得：1R Lμ=若滑块恰好不会从E 点飞出轨道，从B 到E 的过程，由动能定理可得：221(1cos )2B mgL mgR mv μθ---=-可得：22R Lμ=若滑块恰好滑回并停在B 点，对于这个过程，由动能定理可得：231·22B mg L mv μ-=-综上所述，μ需满足的条件：2R R L Lμ<<．5．如图所示，一滑板放置在光滑的水平地面上，右侧紧贴竖直墙壁，滑板由圆心为O 、半径为R 的四分之一光滑圆弧轨道和水平轨道两部分组成，且两轨道在B 点平滑连接，整个系统处于同一竖直平面内．现有一可视为质点的小物块从A 点正上方P 点处由静止释放，落到A 点的瞬间垂直于轨道方向的分速度立即变为零，之后沿圆弧轨道AB 继续下滑，最终小物块恰好滑至轨道末端C 点处．已知滑板的质量是小物块质量的3倍，小物块滑至B 点时对轨道的压力为其重力的3倍，OA 与竖直方向的夹角为θ=60°，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.3，重力加速度g 取102/m s ，不考虑空气阻力作用，求：（1）水平轨道BC 的长度L ；（2）P 点到A 点的距离h ．【答案】（1）2.5R （2）23R 【解析】【分析】（1）物块从A 到B 的过程中滑板静止不动，先根据物块在B 点的受力情况求解B 点的速度；滑块向左滑动时，滑板向左也滑动，根据动量守恒和能量关系列式可求解水平部分的长度；（2）从P 到A 列出能量关系；在A 点沿轨道切向方向和垂直轨道方向分解速度；根据机械能守恒列出从A 到B 的方程；联立求解h ．【详解】（1）在B 点时，由牛顿第二定律：2BB v N mg m R-=，其中N B =3mg ；解得2B v gR =从B 点向C 点滑动的过程中，系统的动量守恒，则(3)B mv m m v =+；由能量关系可知：2211(3)22B mgL mv m m v μ=-+ 联立解得：L=2.5R ；（2）从P 到A 点，由机械能守恒：mgh=12mv A 2；在A 点：01sin 60A A v v =，从A 点到B 点：202111(1cos60)22A B mv mgR mv +-= 联立解得h=23R6．如图，1111C D E F 和2222C D E F 是距离为L 的相同光滑导轨，11C D 和11E F 为两段四分之一圆弧，半径分别为18r r =和2.r r =在水平矩形1122D E E D 内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为.B 导体棒P 、Q 的长度均为L ，质量均为m ，电阻均为R ，其余电阻不计，Q 停在图中位置，现将P 从轨道最高点无初速释放，则()1求导体棒P 进入磁场瞬间，回路中的电流的大小和方向(顺时针或逆时针)；()2若P 、Q 不会在轨道上发生碰撞，棒Q 到达12E E 瞬间，恰能脱离轨道飞出，求导体棒P 离开轨道瞬间的速度；()3若P 、Q 不会在轨道上发生碰撞，且两者到达12E E 瞬间，均能脱离轨道飞出，求回路中产生热量的范围．【答案】（12BL gr方向逆时针（2）3gr （3）3mgr ≤Q ≤4mgr . 【解析】（1）导体棒P 由12C C 下滑到12D D ，根据机械能守恒定律：211 42D D mgr mv v gr ==，求导体棒P 到达12D D 瞬间：D E BLv = 回路中的电流：22BL grE I R ==（2）棒Q 到达12E E 瞬间，恰能脱离轨道飞出，此时对Q ：22QQ mv mg v gr r ==设导体棒P 离开轨道瞬间的速度为P v ，根据动量守恒定律：D P Q mv mv mv =+ 代入数据得：3P v gr =（3）由()2若导体棒Q 恰能在到达12E E 瞬间飞离轨道，P 也必能在该处飞离轨道根据能量守恒，回路中产生的热量22211113222D P Q Q mv mv mv mgr =--= 若导体棒Q 与P 能达到共速v ，则根据动量守恒：()2D mv m m v v gr =+⇒=回路中产生的热量()22211422D Q mv m m v mgr =-+=；【点睛】根据机械能守恒定律求出求导体棒P 到达12D D 的速度大小，然后根据法拉第电磁感应定律即可求解；恰好脱了轨道的条件是重力提供向心力，两棒作用过程中动量守恒，由此可正确解答；根据题意求出临界条件结合动量守恒和功能关系即可正确求解；本题是电磁感应与电路、磁场、力学、功能关系，临界条件等知识的综合应用，重点考查了功能关系以及动量守恒定律的应用，是考查分析和处理综合题的能力的好题．7．如图所示，竖直平面内固定有一半径R ＝1m 的14光滑圆轨道AB 和一倾角为45°且高为H ＝5m 的斜面CD ，二者间通过一水平光滑平台BC 相连，B 点为圆轨道最低点与平台的切点．现将质量为m 的一小球从圆轨道A 点正上方h 处（h 大小可调）由静止释放，巳知重力加速度g ＝10m/s 2，且小球在点A 时对圆轨道的压力总比在最低点B 时对圆轨道的压力小3mg ．（1）若h ＝0，求小球在B 点的速度大小；（2）若h ＝0.8m ，求小球落点到C 点的距离；（结果可用根式表示）（3）若在斜面中点竖直立一挡板，使得无论h 为多大，小球不是越不过挡板，就是落在水平地面上，则挡板的最小长度l 为多少? 【答案】（1）25/m s （261m （3）1.25m 【解析】【分析】【详解】（1）从释放小球至A 点根据速度与位移关系有22A v gh ＝在A 点，根据牛顿第二定律21AN v F m R=在B 点，根据牛顿第二定律22BN v F mg m R-=根据题意有213N N F F mg -=故2()B v g R h =+若0h =，则小球在B 点的速度1225m/s v gR ==；（2）小球从B 至C 做匀速直线运动，从C 点滑出后做平抛运动，若恰能落在D 点则水平方向0x t v =竖直方向212y H gt ==又因为斜面倾角为45°，则x y ＝解得05m/s v ＝对应的高度00.25m h =若0.80.25h m m =>，小球将落在水平地面上，而小球在B 点的速度26m/s v =小球做平抛运动竖直方向212H gt =得1t s =则水平方向126m x v t ==故小球落地点距C 点的距离s ==；（3）若要求无论h 为多大，小球不是打到挡板上，就是落在水平地面上，临界情况是小球擦着挡板落在D 点，经前面分析可知，此时在B 点的临界速度：35m/s v = 则从C 点至挡板最高点过程中水平方向3''x v t =竖直方向'2122H y l gt =-=' 又2Hx '=解得1.25m l =．点睛：本题研究平抛运动与圆周运动想结合的问题，注意分析题意，找出相应的运动过程，注意方程式与数学知识向结合即可求解．8．过山车是游乐场中常见的设施．下图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B 、C 、D 分别是三个圆形轨道的最低点，B 、C 间距与C 、D 间距相等，半径1 2.0m R =、2 1.4m R =．一个质量为 1.0m =kg 的小球（视为质点），从轨道的左侧A 点以012.0m/s v =的初速度沿轨道向右运动，A 、B 间距1 6.0L =m ．小球与水平轨道间的动摩擦因数0.2μ=，圆形轨道是光滑的．假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠，如果小球恰能通过第二圆形轨道．如果要使小球不能脱离轨道，试求在第三个圆形轨道的设计中，半径3R 应满足的条件．（重力加速度取210m/s g =，计算结果保留小数点后一位数字．）【答案】300.4R m <≤或 31.027.9m R m ≤≤ 【解析】【分析】【详解】设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v 2，由题意222v mg m R = ①()22122011222mg L L mgR mv mv μ-+-=- ② 由①②得 12.5L m = ③要保证小球不脱离轨道，可分两种情况进行讨论：I ．轨道半径较小时，小球恰能通过第三个圆轨道，设在最高点的速度为v 3，应满足233v mg m R = ④()221330112222mg L L mgR mv mv μ-+-=- ⑤ 由④⑤得30.4R m = ⑥II ．轨道半径较大时，小球上升的最大高度为R 3，根据动能定理()213012202mg L L mgR mv μ-+-=- ⑦解得 3 1.0R m = ⑧为了保证圆轨道不重叠，R 3最大值应满足()()2222332R R L R R +=+- ⑨ 解得：R 3=27.9m ⑩综合I 、II ，要使小球不脱离轨道，则第三个圆轨道的半径须满足下面的条件 300.4R m <≤或 31.027.9m R m ≤≤ ⑾【点睛】本题为力学综合题，要注意正确选取研究过程，运用动能定理解题．动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动．知道小球恰能通过圆形轨道的含义以及要使小球不能脱离轨道的含义.9．如图，半径R =0.4m 的部分光滑圆轨道与水平面相切于B 点，且固定于竖直平面内．在水平面上距B 点s =5m 处的A 点放一质量m =3kg 的小物块，小物块与水平面间动摩擦因数为1=3μ．小物块在与水平面夹角θ=37o 斜向上的拉力F 的作用下由静止向B 点运动，运动到B 点撤去F ，小物块沿圆轨道上滑，且能到圆轨道最高点C ．（g 取10m/s 2，sin37o =0.6，cos37o =0.8）求：（1）小物块在B 点的最小速度v B 大小；（2）在（1）情况下小物块在水平面上运动的加速度大小；（3）为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C 点，则拉力F 的大小范围．【答案】(1)25/B v m s = (2)22/a m s = (3)1650N F N ≤≤(或1650N F N ≤<) 【解析】【详解】(1) 小物块恰能到圆环最高点时，物块与轨道间无弹力．设最高点物块速度为v C ，则2C v mg m R= 解得：2C v gR = 物块从B 到C 运动，只有重力做功，所以其机械能守恒：()2211222B C mv mv mg R =+ 解得：525m/s B v gR ==(2) 根据运动学规律22B v as =，解得222m/s 2B v a s== (3)小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C 点，有两种临界情况： ①在F 的作用下，小物块刚好过C 点：物块在水平面上做匀加速运动，对物块在水平面上受力分析如图：则 Fcos N ma θμ-=Fsin N mg θ+=联立解得：16N mg ma F cos sin μθμθ+==+ ②在F 的作用下，小物块受水平地面的支持力恰好为零Fsin mg θ=，解得：50N =F综上可知，拉力F 的范围为：16N 50N F ≤≤(或16N 50N F ≤<)10．如图所示，在水平轨道右侧固定半径为R 的竖直圆槽形光滑轨道，水平轨道的PQ 段长度为，上面铺设特殊材料，小物块与其动摩擦因数为，轨道其它部分摩擦不计。

2021届高考物理一轮复习课时作业17圆周运动及其应用含解析鲁科版

课时作业17 圆周运动及其应用时间：45分钟1.如图为学员驾驶汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视示意图．已知质量为60 kg的学员在A点位置，质量为70 kg 的教练员在B点位置，A点的转弯半径为5.0 m，B点的转弯半径为4.0 m．学员和教练员(均可视为质点)( D )A．运动周期之比为5 4B．运动线速度大小之比为1 1C．向心加速度大小之比为4 5D．受到的合力大小之比为1514解析：汽车上A、B两点随汽车做匀速圆周运动的角速度和周期均相等，由v＝ωr可知，学员和教练员做圆周运动的线速度大小之比为54，故A、B均错误；根据a＝rω2，学员和教练员做圆周运动的半径之比为54，则学员和教练员做圆周运动的向心加速度大小之比为54，故C错误；根据F＝ma，学员和教练员做圆周运动的向心加速度大小之比为5 4，质量之比为67，则学员和教练员受到的合力大小之比为1514，故D正确．2．汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O′点，B也为后盖上一点，后盖可绕过O 点的固定铰链转动．在合上后备厢盖的过程中( C )A ．A 点相对O ′点做圆周运动B ．A 点与B 点相对于O 点转动的线速度大小相等C ．A 点与B 点相对于O 点转动的角速度大小相等D ．A 点与B 点相对于O 点转动的向心加速度大小相等解析：在合上后备厢盖的过程中，O ′A 的长度是变化的，因此A 点相对O ′点不是做圆周运动，A 错误；在合上后备厢盖的过程中，A 点与B 点都是绕O 点做圆周运动，相同的时间绕O 点转过的角度相同，即A 点与B 点相对O 点的角速度相等，又由于OB 大于OA ，根据v ＝rω，可知B 点相对于O 点转动的线速度大，故B 错误，C 正确；根据向心加速度a ＝rω2可知，B 点相对O 点的向心加速度大于A 点相对O 点的向心加速度，故D 错误．3．(多选)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m ，运动半径为R ，角速度大小为ω，重力加速度为g ，则座舱( BD )A ．运动周期为2πR ωB ．线速度的大小为ωRC ．受摩天轮作用力的大小始终为mgD ．所受合力的大小始终为mω2R解析：本题考查匀速圆周运动相关物理量的计算．根据角速度的定义式ω＝ΔθΔt可知，ω＝2πT ，所以T ＝2πω，选项A 错误；由于在匀速圆周运动中线速度与角速度的关系为v ＝ωr ，所以座舱的线速度大小为v ＝ωR ，选项B 正确；匀速圆周运动的向心加速度始终指向圆心，座舱在最低点时，向心加速度竖直向上，座舱超重，所受摩天轮作用力大于重力；座舱在最高点时，向心加速度竖直向下，座舱失重，所受摩天轮作用力小于重力，选项C 错误；做匀速圆周运动的物体所受合力提供向心力，即座舱所受合力大小始终为F n ＝mω2R ，选项D 正确．4．(多选)如图所示，甲、乙圆盘的半径之比为12，两水平圆盘紧靠在一起，乙靠摩擦随甲不打滑转动，两圆盘上分别放置质量为m 1和m 2的小物体a 、b ，m 1＝2m 2，两小物体与圆盘间的动摩擦因数相同．a 距甲盘圆心r ，b 距乙盘圆心2r ，此时它们正随盘做匀速圆周运动．下列判断正确的是( BC )A ．a 和b 的线速度之比为14B ．a 和b 的向心加速度之比为21C ．随转速慢慢增加，a 先开始滑动D ．随转速慢慢增加，b 先开始滑动解析：甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等，有ω1·R ＝ω2·2R ，则得ω1ω2＝21，所以物体相对盘开始滑动前，a 与b 的角速度之比为21，根据公式v ＝ωr ，有v 1v 2＝ω1r ω2·2r ＝11，A 错误；根据a ＝ω2r 得a 与b 的向心加速度之比为a 1a 2＝(ω21·r )(ω22·2r )＝21，B 正确；根据μmg ＝mrω2＝ma 知，a 先达到临界角速度，可知当转速增加时，a 先开始滑动，C 正确，D 错误．5.如图所示，质量相同的甲、乙两小球用轻细线悬于同一点O 1，在不同的平面内做圆周运动，两球做圆周运动的轨道在同一倒立的圆锥面上，悬点O 1与两圆轨道的圆心O 2、O 3以及锥顶O 4在同一竖直线上，且O 2、O 3将O 1O 4三等分，则甲、乙两球运动的角速度的比值为( D )A ．1 B.22C ．2 D. 2解析：设连接甲球的细线与竖直方向的夹角为α，连接乙球的细线与竖直方向的夹角为β，O 1、O 2的距离为h ，对甲和乙，分别有mg tan α＝mω21h tan α，mg tan β＝2mω22h tan β，联立可得ω1ω2＝2，选项D 正确． 6.如图所示，用长为L 的细线系着一个质量为m 的小球(可以看成质点)，以细线端点O 为圆心，在竖直平面内做圆周运动．P 点和Q 点分别为圆轨迹的最低点和最高点，不考虑空气阻力，重力加速度为g ，小球经过P 点和Q 点所受细线拉力的差值为( C )A ．2mgB ．4mgC ．6mgD ．8mg解析：在Q 点，拉力和重力的合力提供向心力，故F 1＋mg ＝m v 21L；对从最高点到最低点过程，根据动能定理，有2mgL ＝12mv 22－12mv 21；在最低点，拉力和重力的合力提供向心力，故F 2－mg ＝m v 22L；联立有F 2－F 1＝6mg ，故选C.7.有一如图所示的装置，轻绳上端系在竖直杆的顶点O点，下端P连接一个小球(小球可视为质点)，轻弹簧一端通过铰链固定在杆的A点，另一端连接在P点，整个装置可以在外部驱动下绕OA轴旋转．刚开始时，整个装置处于静止状态，弹簧处于水平方向．现在让杆从静止开始缓慢加速转动，整个过程中，绳子一直处于拉伸状态，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力．已知：OA＝4 m，OP＝5 m，小球质量m＝1 kg，弹簧原长l＝5 m，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)当弹簧弹力为零时，整个装置转动的角速度ω.解析：(1)开始整个装置处于静止状态，如图甲所示，对小球进行受力分析有F弹AP＝mgOAF弹＝k(l－AP)，AP＝OP2－OA2联立解得k＝3.75 N/m.(2)当弹簧弹力为零时，小球上移至P′位置，如图乙所示，绕OA中点C做匀速圆周运动轨道半径r＝CP′＝OP′2－OC2向心力mg tanθ＝mrω2，tanθ＝CP′OCAP′＝OP′＝5 m，OC＝2 m 代入数据解得ω＝ 5 rad/s.答案：(1)3.75 N/m (2) 5 rad/s8.细绳一端系住一个质量为m的小球，另一端固定在光滑水平桌面上方h处，绳长l大于h，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动．若要小球不离开桌面，其转速不得超过( D )A.12πglB．2πghC.12πhgD.12πgh解析：本题考查圆锥摆模型问题．对小球受力分析，小球受三个力的作用，重力mg、水平桌面支持力N、绳子拉力F.在竖直方向合力为零，在水平方向合力提供向心力，设绳子与竖直方向夹角为θ，由几何关系可知R＝h tanθ，受力分析可知F cosθ＋N＝mg，F sinθ＝m v2R＝mω2R＝4mπ2n2R＝4mπ2n2h tanθ；当球即将离开水平桌面时，N＝0，转速n有最大值，此时n＝12πgh，故选D.9.如图所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)沿半径方向放在水平圆盘上并用细线相连，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动至两木块刚好未发生滑动，ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( B )A．细线中的张力等于kmgB ．ω＝kg2l是细线刚好绷紧时的临界角速度 C ．剪断细线后，两木块仍随圆盘一起运动 D ．当ω＝kg2l时，a 所受摩擦力的大小为kmg 解析：两木块刚要发生滑动时，有kmg －T ＝mω2l ，kmg ＋T ＝2mω2l ，联立可得T ＝13kmg ，选项A 错误；细线刚好绷紧时，有kmg ＝2mω2l ，解得ω＝kg2l，此时细线张力为0，对a ，有f ＝mω2l ＝12kmg ，选项B 正确，D 错误；剪断细线后，a 随圆盘一起转动，但b 所受合力减小，将做离心运动，选项C 错误．10．(多选)在飞镖游戏中，匀速转动的竖直圆盘边缘有一点A ，当A 点转到最高点时与A 点等高处的飞镖以初速度v 0垂直圆盘对准A 点水平抛出，恰好击中圆盘上A 点，已知飞镖抛出点与圆盘水平距离为L ，如图所示，不计空气阻力，下列判断正确的是( AB )A ．从飞镖抛出到恰好击中A 点的时间为L v 0B ．圆盘的直径为gL 22v 20C ．圆盘转动的最大周期为Lv 0D ．圆盘转动的角速度为2k πv 0L(k ＝1,2,3，…)解析：本题考查平抛运动与圆周运动相结合的临界问题．飞镖做平抛运动的同时，圆盘上A 点做匀速圆周运动，飞镖恰好击中A 点，说明A 点正好在最低点时被击中，设飞镖飞行的时间为t ，由L ＝v 0t ，可得飞镖飞行时间为t ＝L v 0，故A 正确；在此期间，圆盘转过k ＋12(k＝0,1,2，…)圈，则当k ＝0时，圆盘转动周期最大，此时T ＝2t ＝2Lv 0，故C 错误；设圆盘转动的角速度为ω，在时间t 内，圆盘转过的角度为ωt ＝(2k ＋1)π，解得圆盘转动的角速度为ω＝2k ＋1πv 0L(k ＝0,1,2，…)，故D 错误；分析可知，圆盘的直径为飞镖下落的高度，即d ＝h ＝12gt 2＝gL22v 20，故B 正确．11.(多选)如图所示，支架固定在底座上，它们的总质量为M .质量分别为2m 和m 的小球A 、B (可视为质点)固定在一根长度为L 的轻杆两端，该轻杆通过光滑转轴O 安装在支架的横梁上，O 、A 间的距离为L3，两小球和轻杆一起绕轴O 在竖直平面内做圆周运动，运动过程中支架和底座一直保持静止．当转动到图示竖直位置时，小球A 的速度为v ，重力加速度为g ，对于该位置有( BC )A ．小球A 、B 的加速度大小相等 B ．小球A 、B 的向心力大小相等C ．若v ＝gL3，则底座对水平地面的压力为Mg ＋3mgD ．若v ＝13gL ，则底座对水平地面的压力为Mg ＋mg3解析：两小球和轻杆一起绕轴O 在竖直平面内做圆周运动，所以两小球的角速度相同，根据a ＝ω2r 可知小球A 、B 的加速度之比为a Aa B ＝12，故A 错误；根据F ＝mω2r 可知A 、B 的向心力之比为F A F B ＝11，故B 正确；若v ＝gL3时，对A 分析则有2mg －F A ＝2mv213L ，解得轻杆对A 的支持力为F A ＝0，根据v ＝ωr 可知v B ＝2gL3，对B 分析则有F B －mg ＝mv 2B23L ，解得轻杆对B 的拉力为F B ＝3mg ，以底座和轻杆为研究对象，水平地面对底座的支持力为F N ＝Mg ＋3mg ，故C 正确；若v ＝13gL 时，对A 分析则有2mg －F A ′＝2mv213L ，解得轻杆对A 的支持力为F A ′＝43mg ，根据v ＝ωr 可知v B ′＝23gL ，对B 分析则有F B ′－mg ＝mv B ′223L ，解得轻杆对B 的拉力为F B ′＝53mg ，以底座和轻杆为研究对象，水平地面对底座的支持力为F N ＝Mg ＋3mg ，故D 错误．12.某同学设计了一个粗测玩具小车经过凹形桥模拟器最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车(可视为质点)、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R ＝0.20 m)．将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图所示，托盘秤的示数为 1.00 kg ；将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数为 1.40 kg ；将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为 1.80 kg ，凹形桥模拟器与托盘间始终无相对滑动．重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)玩具小车的质量m ；(2)玩具小车经过最低点时对凹形桥模拟器的压力大小F ； (3)玩具小车经过最低点时的速度大小v .解析：(1)小车的质量m ＝1.40 kg －1.00 kg ＝0.40 kg. (2)凹形桥模拟器的质量m 0＝1.00 kg设秤盘对凹形桥模拟器的支持力为F N ，凹形桥模拟器对秤盘的压力为F N ′，根据力的平衡条件，对凹形桥模拟器，有F ＋m 0g ＝F N根据牛顿第三定律可得F N ＝F N ′ 而F N ′＝m 示g 其中m 示＝1.80 kg 联立解得F ＝8.0 N.(3)小车通过最低点时，凹形桥模拟器对小车的支持力F ′与小车重力的合力提供向心力，有F ′－mg ＝m v 2R根据牛顿第三定律可得F ′＝F联立解得v ＝ 2 m/s.答案：(1)0.40 kg (2)8.0 N (3) 2 m/s。

2021届高考物理一轮复习章节练习题之圆周运动及其应用Word版含答案

其次单元圆周运动第3课圆周运动及其应用题号123456789答案一、单项选择题1．做匀速圆周运动的物体，下列哪个物理量确定是变化的()A．速度B．周期C．动能D．机械能答案：A2．(2022·台州模拟)质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，假如由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么()A．由于速率不变，所以木块的加速度为零B．木块下滑过程中所受的合外力越越大C．木块下滑过程中所受的摩擦力大小不变D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心解析：由于木块沿圆弧下滑速率不变，故木块做匀速圆周运动，存在向心加速度，选项A错误；由牛顿其次定律得：F合＝ma n＝m v2R，而v的大小不变，故合外力的大小不变，选项B错误；由于木块在滑动过程中与接触面的正压力是变化的，故滑动摩擦力在变化，选项C错误；木块在下滑过程中，速度的大小不变，所以向心加速度的大小不变，方向始终指向圆心，选项D 正确．答案：D3．(2022·茂名模拟)如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动状况的说法正确的是()A．若拉力突然消逝，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc运动解析：若拉力突然消逝，则小球沿着P点处的切线做匀速直线运动，选项A正确；若拉力突然变小，则小球做离心运动，但由于力与速度有确定的夹角，故小球做曲线运动，选项B、D错误；若拉力突然变大，则小球做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，选项C错误．答案：A4．质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为()A．mω2RB.m2g2－m2ω4R2C.m2g2＋m2ω4R2D．不能确定解析：小球受重力和杆的作用力如图所示，小球做匀速圆周运动，由牛顿其次定律得：F向＝mω2R，故F＝(mg)2＋F2向＝m2g2＋m2ω4R2，选项C正确．答案：C二、双项选择题5．(2022·惠州模拟)如图，质量相同的物体A和B，分别位于地球表面赤道上的a处和某一纬度上的b处，跟随地球匀速自转，下列说法正确的是()A．A物体的线速度大于B物体的线速度B．A物体的角速度大于B物体的角速度C．A物体的向心加速度小于B物体的向心加速度D．A物体的向心加速度大于B物体的向心加速度解析：小球受重力和杆的作用力如图所示，小球做匀速圆周运动，由牛顿其次定律得：F向＝mω2R，故F＝(mg)2＋F2向＝m2g2＋m2ω4R2，选项C正确．答案：C6．(2022·云浮模拟)铁路转弯处的弯道半径r是依据地形打算的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是()A．v确定时，r越小则要求h越大B．v确定时，r越大则要求h越大C．r确定时，v越小则要求h越大D．r确定时，v越大则要求h越大解析：对火车受力分析如图，由牛顿其次定律得mg tan θ＝mv2r，又tan θ≈hL，式中L为两铁轨间距，解以上两式得v＝gr hL，分析此式得A、D 两项正确，B、C两项错误．。

2021届高考物理：圆周运动含答案

1．水平面内的匀速圆周运动轨迹特点
运动轨迹是圆且在水平面内。
2．匀速圆周运动的受力特点
(1)物体所受合外力大小不变、方向总是指向圆心。
(2)合外力充当向心力。
3．解答匀速圆周运动问题的一般步骤
(1)选择研究对象、找出匀速圆周运动的圆心和半径。
(2)分析物体受力情况、其合外力提供向心力。
(3)由Fn＝m 或Fn＝mrω2或Fn＝mr 列方程求解。
2．受力特点及轨迹
①当Fn＝mω2r时、物体做匀速圆周运动。
②当Fn＝0时、物体沿切线方向飞出。
③当Fn＜mω2r时、物体逐渐远离圆心、做离心运动。
④当Fn＞mω2r时、物体逐渐靠近圆心、做近心运动。
1．思考辨析(正确的画“√”、错误的画“×”)
(1)匀速圆周运动是匀加速曲线运动。(×)
(2)做匀速圆周运动的物体的向心加速度与半径成反比。(×)
2.(多选)(20xx·河南示范性高中联考)如图所示、A、B两小球用一根轻绳连接、轻绳跨过圆锥筒顶点处的光滑小定滑轮、圆锥筒的侧面光滑。当圆锥筒绕竖直对称轴OO′匀速转动时、两球都位于筒侧面上、且与筒保持相对静止、小球A到顶点O的距离大于小球B到顶点O的距离、则下列判断正确的是( )
A．A球的质量大
3.(多选)(20xx·沙市中学模拟)如图所示、在光滑的以角速度ω旋转的水平细杆上穿有质量分别为m和M的两球、两球用轻细线(不会断)连接、若M>m、则( )
A．当两球离轴距离相等时、两球可能相对杆静止
B．当两球离轴距离之比等于质量之比时、两球一定相对杆滑动
C．若两球相对于杆滑动、一定是都向穿有质量为M的球的一端滑动
常见的三种传动方式及特点
类型
模型
模型解读

2021高考物理一轮复习编练习题17含解析新人教版20210919432

2021高考物理一轮复习编练习题17含解析新人教版20210919432李仕才一、选择题1、如图2所示，物体受到沿斜面向下的拉力F作用静止在粗糙斜面上，斜面静止在水平地面上，则下列说法正确的是( )图2A.斜面对物体的作用力的方向竖直向上B.斜面对物体可能没有摩擦力C.撤去拉力F后物体仍能静止D.水平地面对斜面没有摩擦力答案 C2、如图3所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动。

将一物块轻轻放在皮带左端，以v、a、x、F表示物块速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小。

下列选项正确的是( )图3答案AB3、如图1所示，垂直纸面向里的匀强磁场足够大，两个不计重力的带电粒子同时从A 点在纸面内沿相反方向垂直虚线MN运动，经相同时刻两粒子又同时穿过MN，则下列说法正确的是( )图1A．两粒子的电荷量一定相等，电性可能不同B．两粒子的比荷一定相等，电性可能不同C．两粒子的动能一定相等，电性也一定相同D．两粒子的速率、电荷量、比荷均不等，电性相同答案 B4、(多选)我国研制的“嫦娥三号”月球探测器成功在月球表面实现软着陆．如图所示，探测器第一被送到距离月球表面高度为H的近月轨道做匀速圆周运动，之后在轨道上的A 点实施变轨，使探测器绕月球做椭圆运动，当运动到B点时连续变轨，使探测器靠近月球表面，当其距离月球表面邻近高度为h(h<5m)时开始做自由落体运动，探测器携带的传感器测得自由落体运动时刻为t，已知月球半径为R，万有引力常量为G.则下列说法正确的是( )A．“嫦娥三号”的发射速度必须大于第一宇宙速度B．探测器在近月圆轨道和椭圆轨道上的周期相等C．“嫦娥三号”在A点变轨时，需减速才能从近月圆轨道进入椭圆轨道D．月球的平均密度为3h2πGRt2【答案】ACD5、如图1，质量为m的小猴子在荡秋千，大猴子用水平力F缓慢将秋千拉到图示位置后由静止开释，现在藤条与竖直方向夹角为θ，小猴子到藤条悬点的长度为L，忽略藤条的质量。

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—圆周运动

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—圆周运动1.空中飞椅深受年轻人的喜爱，飞椅的位置不同，感受也不同，关于飞椅的运动，下列说法正确的是()A．乘坐飞椅的所有爱好者一起做圆周运动，最外侧的飞椅角速度最大B．缆绳一样长，悬挂点在最外侧的飞椅与悬挂在内侧的飞椅向心加速度大小相等C．飞椅中的人随飞椅一起做圆周运动，受重力、飞椅的支持力与向心力D．不管飞椅在什么位置，缆绳长短如何，做圆周运动的飞椅角速度都相同2.(2021·全国甲卷·15)“旋转纽扣”是一种传统游戏．如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现．拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为()A．10 m/s2B．100 m/s2C．1 000 m/s2D．10 000 m/s23.无级变速箱是自动挡车型变速箱的一种，比普通的自动变速箱换挡更平顺，没有冲击感．如图为其原理图，通过改变滚轮位置实现在变速范围内任意连续变换速度．A、B为滚轮轴上两点，变速过程中主动轮转速不变，各轮间不打滑，则()A．从动轮和主动轮转动方向始终相反B．滚轮在B处时，从动轮角速度小于主动轮角速度C．滚轮从A到B，从动轮线速度先增大后减小D．滚轮从A到B，从动轮转速先增大后减小4．(2023·广东惠州市调研)如图所示，一根细线下端拴一个金属小球Q，细线穿过小孔(小孔光滑)另一端连接在金属块P上，P始终静止在水平桌面上，若不计空气阻力，小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．实际上，小球在运动过程中不可避免地受到空气阻力作用．因阻力作用，小球Q的运动轨迹发生缓慢的变化(可视为一系列半径不同的圆周运动)．下列判断正确的是()A．小球Q的位置越来越高B．细线的拉力减小C．小球Q运动的角速度增大D．金属块P受到桌面的静摩擦力增大5.如图所示，一个半径为5 m的圆盘正绕其圆心匀速转动，当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候，在其圆心正上方20 m的高度有一个小球(视为质点)正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，取g＝10 m/s2，不计空气阻力，要使得小球正好落在A点，则()A．小球平抛的初速度一定是2.5 m/sB．小球平抛的初速度可能是2.5 m/sC．圆盘转动的角速度一定是π rad/sD．圆盘转动的加速度大小可能是π2 m/s26.(2023·内蒙古包头市模拟)如图所示，两等长轻绳一端打结，记为O点，并系在小球上．两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点，两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°.给小球垂直纸面的速度，使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动．某次小球运动到最低点时，轻绳OB从O点断开，小球恰好做匀速圆周运动．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，则轻绳OB断开前后瞬间，轻绳OA的张力之比为()A．1∶1 B．25∶32C．25∶24 D．3∶47．(2023·浙江省镇海中学模拟)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8.(2023·浙江山水联盟联考)如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，圆柱体的内径为R.沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0，小滑块将沿着柱体的内壁旋转向下运动，最终落在柱体的底面上．已知小滑块可看成质点，质量为m，重力加速度为g，O点距柱体的底面距离为h.下列判断正确的是()A．v0越大，小滑块在圆柱体中运动时间越短B．小滑块运动中的加速度越来越大C．小滑块运动中对圆柱体内表面的压力越来越大D．小滑块落至底面时的速度大小为v02＋2gh9．(2023·河北张家口市模拟)如图所示，O为半球形容器的球心，半球形容器绕通过O的竖直轴以角速度ω匀速转动，放在容器内的两个质量相等的小物块a和b相对容器静止，b与容器壁间恰好没有摩擦力的作用．已知a和O、b和O的连线与竖直方向的夹角分别为60°和30°，则下列说法正确的是()A．小物块a和b做圆周运动所需的向心力大小之比为3∶1B．小物块a和b对容器壁的压力大小之比为3∶1C．小物块a与容器壁之间无摩擦力D．容器壁对小物块a的摩擦力方向沿器壁切线向下10.(多选)(2023·山西吕梁市模拟)2022年2月12日，在速度滑冰男子500米决赛上，高亭宇以34秒32的成绩刷新奥运纪录．国家速度滑冰队在训练弯道技术时采用人体高速弹射装置，在实际应用中装置在前方通过绳子拉着运动员，使运动员做匀加速直线运动，到达设定速度时，运动员松开绳子，进行高速入弯训练，已知弯道半径为25 m，人体弹射装置可以使运动员在4.5 s内由静止达到入弯速度18 m/s，入弯时冰刀与冰面的接触情况如图所示，运动员质量为50 kg，重力加速度取g＝10 m/s2，忽略弯道内外高度差及绳子与冰面的夹角、冰刀与冰面间的摩擦，下列说法正确的是()A ．运动员匀加速运动的距离为81 mB ．匀加速过程中，绳子的平均弹力大小为200 NC ．运动员入弯时的向心力大小为648 ND ．入弯时冰刀与水平冰面的夹角大于45°11.(2022·山东卷·8)无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为3 m 的半圆弧BC 与长8 m 的直线路径AB 相切于B 点，与半径为4 m 的半圆弧CD 相切于C 点．小车以最大速度从A 点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B 点，然后保持速率不变依次经过BC 和CD .为保证安全，小车速率最大为4 m/s ，在ABC 段的加速度最大为2 m/s 2，CD 段的加速度最大为1 m/s 2.小车视为质点，小车从A 到D 所需最短时间t 及在AB 段做匀速直线运动的最长距离l 为( )A ．t ＝⎝⎛⎭⎫2＋7π4 s ，l ＝8 m B ．t ＝⎝⎛⎭⎫94＋7π2 s ，l ＝5 mC ．t ＝⎝⎛⎭⎫2＋5126＋76π6 s ，l ＝5.5 m D ．t ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2＋512 6＋(6＋4)π2 s ，l ＝5.5 m 12.(2022·辽宁卷·13)2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2 000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金．(1)如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度v＝9 m/s时，滑过的距离x＝15 m，求加速度的大小；(2)如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为R甲＝8 m、R乙＝9 m，滑行速率分别为v甲＝10 m/s、v乙＝11 m/s，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道．答案及解析1．D 2.C 3.B 4.B 5.A6．B [轻绳OB 断开前，小球以A 、B 中点为圆心的圆弧做往复运动，设小球经过最低点的速度大小为v ，绳长为L ，小球质量为m ，轻绳的张力为F 1，由向心力公式有2F 1sin 53°－mg＝m v 2L sin 53°，轻绳OB 断开后，小球在水平面内做匀速圆周运动，其圆心在A 点的正下方，设轻绳的张力为F 2，有F 2cos 53°＝m v 2L cos 53°，F 2sin 53°＝mg ，联立解得F 1F 2＝2532，故B 正确．] 7．C [要使重物做离心运动，M 、N 接触，则A 端应靠近圆心，因此安装时B 端比A 端更远离圆心，A 错误；转速越大，所需向心力越大，弹簧拉伸越长，M 、N 能接触，灯会发光，不能说重物受到离心力的作用，B 错误；灯在最低点时有F 弹－mg ＝mrω2，解得ω＝F 弹mr －g r ，又ω＝2πn ，因此增大重物质量可使LED 灯在较低转速下也能发光，C 正确；匀速行驶时，灯在最低点时有F 1－mg ＝m v 2r ，灯在最高点时有F 2＋mg ＝m v 2r，在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力，因此匀速行驶时，若LED 灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，D 错误．]8．D [小滑块在竖直方向做自由落体运动，加速度恒定不变，根据h ＝12gt 2，可得t ＝2h g，可知小滑块在圆柱体中的运动时间与v 0无关，小滑块在水平方向的加速度大小也不变，则小滑块的加速度大小不变，故A 、B 错误；小滑块沿着圆柱体表面切向的速度大小不变，所需向心力不变，则小滑块运动中对圆柱体内表面的压力不变，故C 错误；小滑块落至底面时竖直方向的速度v y ＝2gh ，小滑块落至底面时的速度大小v ＝v 02＋v y 2＝v 02＋2gh ，故D 正确．]9．A [a 、b 角速度相等，向心力大小可表示为F ＝mω2R sin α，所以a 、b 所需向心力大小之比为sin 60°∶sin 30°＝3∶1，A 正确；对b 分析可得mg tan 30°＝mω2R sin 30°，结合对b 分析结果，对a 分析有mω2R sin 60°<mg tan 60°，即支持力在指向转轴方向的分力大于所需要的向心力，因此摩擦力有背离转轴方向的分力，即容器壁对a 的摩擦力沿切线方向向上，C 、D错误；对b 有F N b cos 30°＝mg ，对a 有F N a cos 60°＋F f sin 60°＝mg ，所以F N a F N b ≠cos 30°cos 60°＝31，B 错误．]10．BC [运动员匀加速运动的距离为x ＝v 2t ＝182×4.5 m ＝40.5 m ，A 错误；在匀加速过程中，加速度a ＝v t ＝184.5m/s 2＝4 m/s 2，由牛顿第二定律，绳子的平均弹力大小为F ＝ma ＝50×4 N ＝200 N ，B 正确；运动员入弯时所需的向心力大小为F n ＝m v 2r ＝50×18225N ＝648 N ，C 正确；设入弯时冰刀与水平冰面的夹角为θ，则tan θ＝mg F n ＝gr v 2＝250324<1，得θ<45°，D 错误．] 11．B [在BC 段的最大加速度为a 1＝2 m/s 2，则根据a 1＝v 1m 2r 1，可得在BC 段的最大速度为v 1m ＝ 6 m/s ，在CD 段的最大加速度为a 2＝1 m/s 2，则根据a 2＝v 2m 2r 2，可得在BC 段的最大速度为v 2m ＝2 m/s<v 1m ，可知在BCD 段运动时的速度为v ＝2 m/s ，在BCD 段运动的时间为t 3＝πr 1＋πr 2v ＝7π2s ，若小车从A 到D 所需时间最短，则AB 段小车应先以v m 匀速，再以a 1减速至v ，AB 段从最大速度v m 减速到v 的时间t 1＝v m －v a 1＝4－22 s ＝1 s ，位移x 2＝v m 2－v 22a 1＝3 m ，在AB 段匀速的最长距离为l ＝8 m －3 m ＝5 m ，则匀速运动的时间t 2＝l v m ＝54s ，则从A 到D 最短时间为t ＝t 1＋t 2＋t 3＝(94＋7π2) s ，故选B.] 12．(1)2.7 m/s 2 (2)225242甲解析 (1)根据速度位移公式有v 2＝2ax ，代入数据可得a ＝2.7 m/s 2(2)根据向心加速度的表达式a ＝v 2R可得甲、乙的向心加速度之比为a 甲a 乙＝v 甲2v 乙2·R 乙R 甲＝225242，甲、乙两物体做匀速圆周运动，则运动的时间为t ＝πR v ，代入数据可得甲、乙运动的时间为t 甲＝4π5 s ，t 乙＝9π11s ．因t 甲<t 乙，所以甲先出弯道．。

人教版高考物理一轮复习学案设计专题-圆周运动(有答案)

高考物理一轮复习[小题快练]匀速圆周运动是匀变速曲线运动．( × )物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的．( √ )物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的．( × )做匀速圆周运动的物体的向心加速度与半径成反比．( × )做匀速圆周运动的物体的向心力是产生向心加速度的原因．( √ )比较物体沿圆周运动的快慢看线速度，比较物体绕圆心转动的快慢，看周期或角速度．做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出．( × )．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用摩擦传动：如图所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即同轴传动：如图甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，如图是自行车传动机构的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为B．πnr2r3 r12πnr rB．ω1ω2＝21D．a1a2＝1 2mg 正确．2.火车转弯问题概述如图所示，火车转弯轨道，外高内低．设转弯半径为r，若F向＝mg tan外侧轨道无作用力，即v＝gr当火车转弯时，若v＞gr tan θ如果不考虑汽车行驶时所受的阻力，那么汽车在圆形跑道匀速行驶时，提供向心力．车速越大，所需向心力也越大，则静摩擦力．小球仍在水平面内做匀速圆周运动中张力突然增大到mg＋mω2l a多大，小球都不可能再做完整的圆周运动的拉力等于mg，绳b的拉力为mω，锥面与竖直方向夹角为θ，当ω＝0时，小球静止，受重力mg、支持力mg cos θ≠0，A错误；ω增大时，F T增大，F N减小，当F N＝时，由牛顿第二定律得F T sin θ－F N cos θ＝mω2L sin θ，F T cos θ＋F N cos θ，当ω＞ω时，小球离开锥面，绳与竖直方向夹角变大，设为．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零B．2b mD．b 3mB．210 m/s D．2 2 m/s球的角速度球的线速度球的运动周期1．2一定有竖直向上的摩擦力．物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2F时，绳中的张力大于2F一定大于θ21等于θ．①、②、③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等运动的线速度大小v；.细线AB上的张力为0rad/s，求细线AC与竖直方向的夹角．时，小球的重力和细线AC。

2021届新高考物理能力培养专训——《圆周运动及应用》复习检测(Word版附答案)

圆周运动及其应用时间：60分钟满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题7分，共77分。

其中1～9题为单选，10～11题为多选)1.如图所示，质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是()A．线速度v A＝v BB．角速度ωA＝ωBC．受到的合力F A合＝F B合D．受到的摩擦力F f A>F f B2．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。

如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则()A．该弯道的半径r＝v2 g sinθB．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小随之变化C．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压D．当火车以规定速度行驶时，火车只受重力和支持力3.如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法不正确的是()A．B的向心力是A的向心力的2倍B．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍C．A、B都有沿半径向外滑动的趋势D．若B先滑动，则B对A的动摩擦因数μA大于盘对B的动摩擦因数μB4.如图所示，两个相同材料制成的水平摩擦轮A和B，两轮半径R A＝2R B，A 为主动轮。

当A轮匀速转动时，在A轮边缘处放置的小木块恰能在A轮的边缘上与A轮相对静止，若将小木块放在B轮上让其相对B轮静止，木块与B轮转轴间的最大距离为()A.R B8 B.R B2C.R BD.R B 45．如图，有一倾斜的匀质圆盘(半径足够大)，盘面与水平面的夹角为θ，绕过圆心并垂直于盘面的转轴以角速度ω匀速转动，有一物体(可视为质点)与盘面间的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度为g。

要使物体能与圆盘始终保持相对静止，则物体与转轴间最大的距离为()A.μg cosθω2 B.g sinθω2C.μcosθ－sinθω2g D.μcosθ＋sinθω2g6．一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为F T，则F T随ω2变化的图象是()7.如图所示，竖直平面内有一光滑圆环，圆心为O，OA连线水平，AB为固定在A、B两点间的光滑直杆，在直杆和圆环上分别套着一个相同的小球M、N。

高考物理一轮复习专题16 圆周运动(练)(含解析)-人教版高三全册物理试题

专题16 圆周运动1．如下列图为一种叫做“魔盘〞的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘〞一起转动，当“魔盘〞转动到一定速度时，人会“贴〞在“魔盘〞竖直壁上，而不会滑下。

假设魔盘半径为r ，人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ，在人“贴〞在“魔盘〞竖直壁上，随“魔盘〞一起运动过程中，如此如下说法正确的答案是〔〕A ．人随“魔盘〞转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用B ．如果转速变大，人与器壁之间的摩擦力变大C ．如果转速变大，人与器壁之间的弹力不变D ．“魔盘〞的转速一定大于rg μπ21【答案】D【名师点睛】解决此题的关键要正确分析人的受力情况，确定向心力来源，知道人靠弹力提供向心力，人在竖直方向受力平衡。

2．飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力，这种现象叫过荷。

过荷过重会造成飞行员大脑贫血，四肢沉重，暂时失明，甚至昏厥。

受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。

取g ＝10m/s 2，如此当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100m/s 时，圆弧轨道的最小半径为( )A．100m B．111m C．125m D．250m【答案】C【名师点睛】圆周运动涉与力的问题就要考虑到向心力，匀速圆周运动是由指向圆心的合力提供向心力．确定向心力的来源是解题的关键.3．如下列图，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔〔小孔光滑〕的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动〔圆锥摆〕。

现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动〔图中P'位置〕，两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，如此后一种情况与原来相比拟，下面的判断中正确的答案是〔〕A．细线所受的拉力变小 B．小球P运动的角速度变小C．Q受到桌面的静摩擦力变大 D．Q受到桌面的支持力变大【答案】C【解析】设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T，细线的长度为L．P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，如此有：mgTcosθ=，mgtanθ=mω2Lsinθ，得角速度gLcosωθ，使小球改到一个更高的水平面上作匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，如此得到细线拉力T增大，角速度ω增大．故A B错误．对Q球，由平衡条件得知，Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小，Q受到桌面的支持力等于重力，如此静摩擦力变大，Q所受的支持力不变，故D错误，C正确；应当选C.4．〔多项选择〕公路急转弯处通常是交通事故多发地带。

圆周运动高考题(含答案)

匀速圆周运动二、匀速圆周运动的描述1．线速度、角速度、周期和频率的概念(1)线速度v 是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，是矢量，其大小为Tr t s v π2==; 其方向沿轨迹切线，国际单位制中单位符号是m/s ；（2）角速度ω是描述质点绕圆心转动快慢的物理量，是矢量，其大小为Tt πφω2==；在国际单位制中单位符号是rad ／s ；(3）周期T 是质点沿圆周运动一周所用时间，在国际单位制中单位符号是s ；（4）频率f 是质点在单位时间内完成一个完整圆运动的次数，在国际单位制中单位符号是 Hz ；（5）转速n 是质点在单位时间内转过的圈数，单位符号为r ／s ，以及r ／min ．2、速度、角速度、周期和频率之间的关系线速度、角速度、周期和频率各量从不同角度描述质点运动的快慢，它们之间有关系v ＝r ω．f T 1=，Tv π2=，f πω2=。

由上可知，在角速度一定时，线速度大小与半径成正比；在线速度一定时，角速度大小与半径成反比．三、向心力和向心加速度1．向心力（1）向心力是改变物体运动方向，产生向心加速度的原因．（2）向心力的方向指向圆心，总与物体运动方向垂直，所以向心力只改变速度的方向．2．向心加速度（1）向心加速度由向心力产生，描述线速度方向变化的快慢，是矢量．（2）向心加速度方向与向心力方向恒一致，总沿半径指向圆心；向心加速度的大小为22224T r r rv a n πω=== 公式：1.线速度V ＝s/t ＝2πr/T2.角速度ω＝Φ/t ＝2π/T ＝2πf3.向心加速度a ＝V 2/r ＝ω2r ＝(2π/T)2r4.向心力F 心＝mV 2/r ＝m ω2r ＝mr(2π/T)2＝m ωv=F 合5.周期与频率：T ＝1/f6.角速度与线速度的关系：V ＝ωr7.角速度与转速的关系ω＝2πn (此处频率与转速意义相同)8.主要物理量及单位：弧长s:米(m)；角度Φ：弧度（rad ）；频率f ：赫（Hz ）；周期T ：秒（s ）；转速n ：r/s ；半径r ：米（m ）；线速度V ：（m/s ）；角速度ω：（rad/s ）；向心加速度：（m/s 2）。

2021-2022年高考物理一轮复习第六单元圆周运动真题与模拟单元重组卷新人教版

组卷新人教版一、选择题(本题共12小题，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．[xx·衡水中学周测]关于匀速圆周运动，下列说法正确的是( )A．匀速圆周运动是匀速运动B．匀速圆周运动是匀变速运动C．匀速圆周运动是线速度不变的运动D．匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，属于变速运动答案D解析匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻变化，故速度是变化的，是变速运动，故A、B、C错误，D正确。

2．[xx·枣庄检测]如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上，其质量为M。

有一质量为m的小球以水平速度v0从圆轨道最低点A开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是( )A．地面受到的压力一定大于MgB．小球到达B点时与铁块间可能无作用力C．经过最低点A时小球处于失重状态D．小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力方向可能向右答案B解析若小球恰好通过C点，重力提供其做圆周运动的向心力，则小球与铁块间无作用力，地面受到的压力为Mg，A错误；若小球恰好到达B点时速度为零，则小球与铁块间无作用力，B正确；小球经过最低点A时具有竖直向上的加速度，则此时小球处于超重状态，C错误；小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面可能不受摩擦力，也可能受到水平向左的摩擦力，故D错误。

3．[xx·湖南浏阳模拟]如图所示，半径为R的圆轮在竖直面内绕O轴匀速转动，轮上A、B两点均粘有一小物体，当B点转至最低位置时，A、B两点处的小物体同时脱落，最终落到水平地面上同一点。

此时O、A、B、P四点在同一竖直线上，已知：OA＝AB，P是地面上一点。

(不计空气的阻力)则OP的距离是( )A．7R B.76R C.52R D．5R答案B解析设圆轮转动的角速度为ω，则v B＝ωR，v A＝12ωR。

高考物理(人教版)一轮复习知识点练习题：圆周运动(原卷版)

高考物理（人教版）一轮复习知识点练习卷：圆周运动一、选择题1.如图，在倾角θ=30°的光滑斜面上，长为L 的细线一端固定，另一端连接质量为m 的小球，小球在斜面上做圆周运动，A 、B 分别是圆弧的最高点和最低点，若小球在A 、B 点做圆周运动的最小速度分别为v A 、v B ，重力加速度为g ，则（）A. 0A v =B. A v gL =C. 1102B v gL =D. 3B v gL =2.如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动．现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度v x 随时间t 的变化关系如图乙所示．不计空气阻力．下列说法中正确的是（）A. t 1时刻小球通过最高点，图乙中S 1和S 2的面积相等B. t 2时刻小球通过最高点，图乙中S 1和S 2面积相等C. t 1时刻小球通过最高点，图乙中S 1和S 2的面积不相等D. t 2时刻小球通过最高点，图乙中S 1和S 2的面积不相等3.如图所示，光滑水平面上，质量为m 的小球在拉力F 作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P 点时，拉力F 发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是（）A. 若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B. 若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C. 若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D. 若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做向心运动4. 如图所示，水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接，并随转台一起匀速转动，A、B的质量分别为m、2m，A、B与转台的动摩擦因数均为μ，A、B离转台中心的距离分别为1.5r、r，已知弹簧的原长为1.5r，劲度系数为k，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下说法中正确的是（）A. 当B受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为B. 当A受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为C. 若转台转动的角速度为，则A不动，B刚好要滑动D. 转台转动的角速度为，则B不动，A刚好要滑动5. 如图所示，小球固定在轻杆一端绕圆心O在竖直平面内做匀速圆周运动，下列关于小球在最高点以及与圆心等高处的受力分析一定错误的是（）A. B.C. D.6. 如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点P，则下列说法中正确的是：（）A. 轨道对小球做正功，小球的线速度v P>v QB. 轨道对小球不做功，小球的线速度v P=v Q C. 轨道对小球做正功，小球的角速度ωP>ωQ D. 轨道对小球不做功，小球的角速度ωP<ωQ7.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球A，细线的上端固定在金属块B上，B放在带小孔的水平桌面上，小球A在某一水平面内做匀速圆周运动。

2021版高考物理一轮复习考点集训(十七)第3节圆周运动(含解析)

考点集训（十七）第3节圆周运动A组1．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关,做了一个小实验:绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水面内做圆周运动（如图所示），则下列说法正确的是( ）A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小[答案] B2．如图是多级减速装置的示意图、每一级减速装置都是由固定在同一转动轴上、绕同一转动轴转动的大小两个轮子组成．各级之间用皮带相连．如果每级减速装置中大轮的半径为R＝1 m、小轮的半径为r＝0。

5 m．则当第一级的大轮外缘线速度大小为v1＝80 m/s时，第五级的大轮外缘线速度大小是（)A．40 m/s B．20 m/sC．10 m/s D．5 m/s［解析] 根据同轴转动角速度相等知,第一级大轮和小轮角速度相等，根据v＝r·ω知，第一级小轮的线速度为v1′＝错误!v1＝40m/s；根据皮带传动边缘线速度大小相等可知第二级大轮边缘的线速度大小为v2＝v1′＝40 m/s，所以第二级小轮的线速度为v2′＝错误!v2＝20 m/s,第三级大轮边缘的线速度为v3＝v2′＝20 m/s，第三级小轮边缘的线速度大小为v3′＝12v3＝10 m/s，第四级大轮边缘的线速度大小为v4＝v3′＝10 m/s，第四级小轮边缘的线速度大小为v4′＝错误!v4＝5 m/s，第五级大轮边缘的线速度大小v5＝v4′＝5 m/s；故选D。

[答案］D3．如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是（）A．脱水过程中，靠近筒壁衣物是紧贴筒壁的B．水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故C．加快脱水筒转动角速度，脱水效果不会更好D．靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好[解析] 脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁,故A正确;水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，故B错误;F＝ma＝mω2R，ω增大会使向心力F增大，而转筒有洞,不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去,增大角速度，会使更多水滴被甩出去,故C不正确；中心的衣服，R比较小，角速度ω一样，所以向心力小，脱水效果差．故D错误．［答案］A4．(多选)飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外，还受到重力和机翼的升力，机翼的升力垂直于机翼所在平面向上，当飞机在空中盘旋时机翼倾斜(如图所示）,以保证重力和机翼升力的合力提供向心力．设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角，飞行周期为T。

【精准解析】2021高考物理(选择性考试)人教版一轮规范演练17+圆周运动

规范演练17圆周运动[抓基础]1．(2019·杭州期末)健步行走是现在流行的一种健身方式．如图所示，在广场的两个同心圆的圆形走道上，有一对父女沿同一方向匀速健步行走，女儿在图中A 位置，父亲在图中B 位置．若女儿、父亲所在位置与圆心始终在一条线上，则下列说法正确的是()A ．女儿的线速度比较大B ．女儿的角速度比较大C ．父亲的加速度比较大D ．父亲的转速比较大解析：根据女儿、父亲所在位置与圆心始终在一条线上可知，他们的角速度相同．由公式v ＝ωr 可知，女儿的线速度较小；由公式a n ＝ω2r 可知，父亲的加速度比较大；由公式n ＝ω2π可知，女儿、父亲的转速相等．答案：C2.(2019·湖南祁阳测试)如图所示，一根质量不计的轻杆绕水平固定转轴O 在竖直平面内顺时针匀速转动，另一端固定有一个质量为m 的小球，当小球运动到图中位置时，轻杆对小球作用力的方向可能()A．沿F1的方向B．沿F2的方向C．沿F3的方向D．沿F4的方向解析：小球做匀速圆周运动，根据小球受到的合力提供向心力，则小球受的合力必指向圆心；小球受到竖直向下的重力，还有轻杆的作用力，由图可知，轻杆的作用力如果是F1、F2、F4的方向，与重力的合力不可能指向圆心，只有轻杆的作用力沿F3方向，与重力的合力才可能指向圆心，故C正确．答案：C3．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动．现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是()A．细线所受的拉力变小B．小球P运动的角速度变大C．Q受到桌面的静摩擦力变小D．Q受到桌面的支持力变大答案：B4.(多选)(2019·陕西黄陵测试)如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的()A ．运动周期相同B ．运动线速度一样C ．运动角速度相同D ．向心加速度相同解析：设细线与竖直方向的夹角为θ，水平面距悬点的高度为h ，细线的拉力与重力的合力提供向心力，有mg tan θ＝h tan θ，解得T ＝2πh g ，A 正确；v ＝2πr T ＝tan θ·gh ，B 错误；ω＝2πT ＝g h ，C 正确；a n ＝ω2r ＝g tan θ，D 错误．答案：AC5.如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动．有一个质量为m 的小球A 紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为R和H ，小球A 所在的高度为筒高的一半．已知重力加速度为g ，则()A ．小球A 做匀速圆周运动的角速度ω＝2gH RB ．小球A 受到重力、支持力和向心力三个力作用C ．小球A 受到的合力大小为mgR HD ．小球A 受到的合力方向垂直于筒壁斜向上解析：小球A 受到重力、支持力两个力作用，合力(提供向心力)的方向水平且指向转轴，则mg tanθ＝mω2r(θ为圆锥筒壁倾角)，半径r＝R2，tanθ＝HR，解得ω＝2gHR，A正确，B、C、D错误．答案：A6.(2019·咸阳一模)固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道ABCD，其A 点与圆心等高，D点为轨道的最高点，DB为竖直线，AC为水平线，AE为水平面，如图所示．今使小球自A点正上方某处由静止释放，且从A点进入圆弧轨道运动，只要适当调节释放点的高度，总能使小球通过最高点D，则小球通过D点后()A．一定会落到水平面AE上B．一定会再次落到圆弧轨道上C．可能会再次落到圆弧轨道上D．不能确定解析：设小球恰好能够通过最高点D，根据mg＝m v2DR，得v D＝gR，知在最高点D的最小速度为gR.小球经过D点后做平抛运动，根据R＝12gt2得t＝2Rg，则平抛运动的水平位移为x＝gR·2Rg＝2R，知小球一定会落到水平面AE上．答案：A7.(2019·惠州调研)如图所示，小车下吊着两个质量都是m的工件A和B，整体一起向左匀速运动．系A的吊绳较短，系B的吊绳较长，若小车运动到P处突然静止，则两吊绳中张力F A、F B的大小关系是()A．F A＞F B＞mg B．F A＜F B＜mgC．F A＝F B＝mg D．F A＝F B＞mg解析：小车运动到P处突然停止时，A、B将以相同的速度做圆周运动，根据F－mg＝m v2L，得F＝mg＋mv2L，因为工件A和B质量相等，A的绳长小于B的绳长，故A所受拉力大于B所受拉力，由牛顿第三定律知，两吊绳中张力F A＞F B，且均大于mg，A正确，B、C、D错误．答案：A8.(2018·湖南师大附中测试)某同学设计了一种能自动拐弯的轮子．如图所示，两等高的等距轨道a、b固定于水平桌面上，当装有这种轮子的小车在轨道上运行到达弯道略微偏向轨道外侧时，会顺利实现拐弯而不会出轨．下列截面图所示的轮子中，能实现这一功能的是()解析：A选项中，当该小车在轨道上运行到达变道略微偏向轨道外侧时，由于惯性，小车有轻微的离心运动，则内侧轮高度略降低，外侧轮高度略升高，所以轨道对小车的支持力偏向轨道内侧，与重力的合力提供向心力，从而顺利拐弯，故A正确．答案：A[提素养]9．(多选)(2018·江苏卷)火车以60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°.在此10s时间内，火车()A．运动路程为600m B．加速度为零C．角速度约为1rad/s D．转弯半径约为3.4km解析：圆周运动的弧长s＝v t＝60×10m＝600m，故A正确；火车转弯是圆周运动，圆周运动是变速运动，加速度不为零，故B错误；圆周运动的角速度ω＝ΔθΔt＝10°×3.14180°×10rad/s＝3.14180rad/s，又v＝ωr，所以r＝vω≈603.14×180m＝3439m，故选项C错误，D正确．答案：AD10．(多选)如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是()A.b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C ．ω＝kg 2l 是b 开始滑动的临界角速度D ．当ω＝2kg 3l时，a 所受摩擦力的大小为kmg 解析：设木块滑动的临界角速度为ω，则有kmg ＝mω2r ，所以ω＝kg r，又r a ＝l ，r b ＝2l ，所以ωa >ωb ，A 、C 项正确；摩擦力充当向心力，在角速度相等时，b 受的摩擦力大，B 项错误；ω＝2kg 3l 时，a受的摩擦力f a ＝mω2r ＝l ＝23kmg ，D 项错误．答案：AC11.(多选)(2019·扬州模拟)如图所示，叠放在水平转台上的小物体A 、B 、C 能随转台一起以角速度ω匀速转动，A 、B 、C 的质量分别为3m 、2m 、m ，A 与B 、B 与转台、C 与转台间的动摩擦因数都为μ，B 和C 离转台中心的距离分别为r 、1.5r .设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g .以下说法中不正确的是()A ．B 对A 的摩擦力一定为3μmgB ．C 与转台间的摩擦力大于A 与B 间的摩擦力C ．转台的角速度一定满足ω≤2μg 3r D ．转台的角速度一定满足ω≤μg 3r解析：对A 受力分析，受重力、支持力以及B 对A 的静摩擦力，静摩擦力提供向心力，有f BA ＝3mω2r ≤3μmg ，故选项A 错误；由于A与C 转动的角速度相同，由摩擦力提供向心力，有f C ＝m ·1.5rω2＜f BA ＝3m ·rω2，即C 与转台间的摩擦力小于A 与B 间的摩擦力，故选项B 错误；对A 、B 整体有(3m ＋2m )ω2r ≤μ(3m ＋2m )g ，对物体C 有mω2·1.5r ≤μmg ，对物体A 有3mω2r ≤μ·3mg ，联立解得ω≤2μg 3r等，故选项C 正确，D 错误．答案：ABD12.(2019·开封模拟)如图所示，一块足够大的光滑平板放置在水平面上，能绕水平固定轴MN 调节其与水平面所成的倾角，板上一根长为l ＝0.60m 的轻细绳，它的一端系住一质量为m 的小球P ，另一端固定在板上的O 点，当平板的倾角固定为α时，先将轻绳平行于水平轴MN 拉直，然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v 0＝3.0m/s.若小球能保持在板面内做圆周运动，倾角α的值应在什么范围内？(重力加速度g 取10m/s 2)解析：小球在倾斜平板上运动时受到轻绳拉力、平板弹力、自身重力．在垂直平板方向上合力为0，重力沿平板方向的分量为mg sin α.小球在最高点时，由轻绳的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力有F T ＋mg sin α＝m v 21l研究小球从释放到最高点的过程，根据动能定理有－mgl sin α＝12m v 21－12m v 20若恰好能通过最高点，则轻绳拉力F T ＝0.解得sin α＝12，α＝30°，故α的范围为0°≤α≤30°.答案：0°≤α≤30°13．如图所示，半径为R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O 的对称轴OO ′重合，转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m 的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O 点的连线与OO ′之间的夹角θ为60°.重力加速度大小为g .(1)若ω＝ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω0；(2)若ω＝(1±k )ω0，且0＜k ＜1，求小物块受到的摩擦力大小和方向．解析：(1)物块在弹力和重力的作用下做圆周运动，弹力的竖直分力与重力平衡，弹力的水平分力提供向心力，所以有F N cos θ＝mg ，F N sin θ＝mω20R sin θ，得ω0＝2g R.(2)当ω＝(1＋k )ω0时，滑块有沿斜面向上滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向下，受力分析如图甲，图甲图乙竖直方向：F N cos θ－F f sin θ－mg ＝0，水平方向：F N sin θ＋F f cos θ＝mω2R sin θ，联立得F f＝3k（2＋k）2mg当ω＝(1－k)ω0时，滑块有沿斜面向下滑的趋势，摩擦力方向沿罐壁切线向上，受力分析如图乙，竖直方向：F N cosθ＋F f sinθ－mg＝0，水平方向：F N sinθ－F f cosθ＝mω2R sinθ，联立得F f＝3k（2－k）2mg.答案：(1)ω0＝2g R(2)当ω＝(1＋k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向下，大小为F f＝3k（2＋k）2mg当ω＝(1－k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，大小为F f＝3k（2－k）2mg。

2021年高考物理一轮复习：圆周运动(附答案解析)

2021年高考物理一轮复习：圆周运动考点一圆周运动的运动学问题1．匀速圆周运动(1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长__相等__，就是匀速圆周运动．(2)特点：加速度大小__不变__，方向始终指向__圆心__，是变加速运动．(3)条件：合外力大小__不变__、方向始终与__线速度__方向垂直且指向圆心． 2．描述圆周运动的物理量常用的有：线速度、角速度、周期、转速、频率、向心加速度等．它们的比较见下表：3.对公式v ＝rω和a ＝v 2r ＝rω2的理解(1)v ＝rω⎩⎪⎨⎪⎧r 一定时v 与ω成正比ω一定时v 与r 成正比v 一定时ω与r 成反比(2)a＝v 2r ＝rω2⎩⎪⎨⎪⎧v 一定时a 与r 成反比ω一定时a 与r 成正比【理解巩固1】如图所示，当正方形薄板绕着过其中心O 并与板垂直的转动轴转动时，板上A 、B 两点( )A ．角速度之比ωA ∶ωB ＝2∶1 B ．角速度之比ωA ∶ωB ＝1∶ 2C ．线速度之比v A ∶v B ＝2∶1D ．线速度之比v A ∶v B ＝1∶ 2[解析] 板上A 、B 两点的角速度相等，角速度之比ωA ∶ωB ＝1∶1，选项A 、B 错误；线速度v ＝ωr ，线速度之比v A ∶v B ＝1∶2，选项C 错误，D 正确．[答案] D例1 如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a 点和轮4边缘的c 点相比( )A ．线速度之比为1∶4B ．角速度之比为4∶1C ．向心加速度之比为8∶1D ．向心加速度之比为1∶8[解析] 由题意知2v a ＝2v 3＝v 2＝v c ，其中v 2、v 3为轮2和轮3边缘的线速度，所以v a ∶v c ＝1∶2，A 错．设轮4的半径为r ，则a a ＝v 2a r a ＝（v c 2）22r ＝v 2c8r ＝18a c ，即a a ∶a c ＝1∶8，C 错，D 对.ωa ωc ＝v a r a v c r c ＝v a2r 2v a r＝14，B 错．[答案] D几种常见的传动装置(1)传动装置的分类主要有四种：①同轴转动(图甲)；②皮带传动(图乙)；③齿轮传动(图丙)；④摩擦传动(图丁)．(2)传动装置的特点传动问题包括皮带传动(链条传动、齿轮传动、摩擦传动)和同轴传动两类，其中运动学物理量遵循下列规律．①同轴传动的轮子或同一轮子上的各点的角速度大小相等．②皮带传动的两轮，皮带不打滑时，皮带接触处的线速度大小相等．链条传动、摩擦传动也一样．③齿轮的齿数与半径成正比，即周长＝齿数×齿间距(大小齿轮的齿间距相等)． ④在齿轮传动中，大、小齿轮的转速跟它们的齿数成反比．)考点二匀速圆周运动的一般动力学问题对应学生用书p 751．匀速圆周运动的向心力(1)作用效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小． (2)大小：F ＝__m v 2r __＝__mω2r__＝m 4π2T 2r ＝mωv ＝4π2mf 2r.(在F ＝mv 2r 中，v 是运动物体相对圆心的速度)(3)方向：始终沿半径方向指向__圆心__，时刻在改变，即向心力是一个__变力__． (4)来源：向心力可以由一个力提供，也可能由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供．2．近心运动和离心运动(1)做圆周运动的物体，如果所受合外力不等于物体做圆周运动所需的向心力，物体将做近心运动或离心运动．(2)受力特点①当F n ＝mω2r 时，物体做圆周运动． ②当F n ＝0时，物体沿切线方向飞出．③当F n <m ω2r 时，物体逐渐远离圆心，做离心运动． ④当F n >m ω2r 时，物体将逐渐靠近圆心，做近心运动．【理解巩固2】(多选)如图，物体m用不可伸长的细线通过光滑的水平板间的小孔与砝码M相连，且正在做匀速圆周运动，若减少M的质量，则物体m的轨道半径r，角速度ω，线速度v的大小变化情况是()A．r不变，v减小B．r增大，ω减小C．r增大，v减小D．r减小，ω不变[解析] 小球在砝码的重力作用下，在光滑水平面上做匀速圆周运动．砝码的重力提供向心力，当砝码的重量减小，此时向心力大于砝码的重力，从而做离心运动，导致半径变大．当再次出现砝码的重力与向心力相等时，小球又做匀速圆周运动．由于半径变大从而M的势能增大，而m和M整个系统机械能守恒，所以m的动能要减少，故可确定其v变小，故A 不正确；由于半径变大，而向心力大小变小，则角速度减小，故B、C正确，D不正确．[答案] BC对应学生用书p76例2如图所示，在光滑的圆锥体顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为30°，小球以速率v绕圆锥体轴线做水平圆周运动．(1)当v1＝gL6时，求细线对小球的拉力大小；(2)当v2＝3gL2时，求细线对小球的拉力大小．[审题指导] 先求出小球刚要离开圆锥面时的临界速度，此时支持力为零，根据牛顿第二定律求出该临界速度．当速度大于临界速度，则物体离开锥面，当速度小于临界速度，物体还受到支持力，根据牛顿第二定律，物体在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，求出绳子的拉力．[解析] 小球离开圆锥面的临界条件为圆锥体对小球的支持力F N＝0，如图甲所示，设此时小球的线速度为v0，则F ＝m v 20r ＝m v 20L sin 30°＝mg tan 30°解得v 0＝3gL6(1)因v 1<v 0，F N ≠0，对小球受力分析，如图乙所示，有 F T sin 30°－F N cos 30°＝mv 21L sin 30°F T cos 30°＋F N sin 30°＝mg 解得F T ＝（1＋33）mg6(2)因为v 2>v 0，小球离开圆锥面，对小球受力分析，如图丙所示，有F T ′sin α＝mv 22L sin αF T ′cos α＝mg解得F T ′＝2mg ⎝⎛⎭⎫F T ′＝－12mg 舍去., 解答圆周运动问题的基本思路(1)审清题意，确定研究对象．(2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等． (3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力．无论是否为匀速圆周运动，物体受到沿半径指向圆心的合力一定为其向心力．(4)据牛顿运动定律由向心力的不同表达式列方程．(5)求解并讨论．)考点三水平面内的圆周运动对应学生用书p761．火车转弯问题在平直轨道上匀速行驶的火车，所受合外力为零．在火车转弯时，什么力提供向心力呢？若在火车转弯处，让外轨高于内轨，如图所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供．若轨道水平，转弯时所需向心力应由外轨对车轮的挤压力提供，而这样对车轨会造成损坏．车速大时，容易出事故．设车轨间距为L，两轨高度差为h，车转弯半径为R，质量为M的火车运行时应当有多大的速度？根据三角形边角关系知sinθ＝hL，对火车的受力情况分析得tanθ＝FMg＝hL2－h2.因为θ角很小，粗略处理时，取sinθ≈tanθ，故hL＝FMg，所以向心力F＝hL Mg，又因为F＝Mv2R，所以车速v＝ghRL.2．圆锥摆圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动，此类模型的特点是：(1)运动特点：物体做匀速圆周运动，轨迹和圆心在水平面内；(2)受力特点：物体所受的重力与弹力(拉力或支持力)的合力充当向心力，合力的方向是水平指向圆心的，F＝mg tanα.(3)周期特点：mg tanα＝mω2h tanα，知ω＝gh，又T＝2πω＝2πhg＝2πL cosαg，L为圆锥摆的摆长．摆长不同的圆锥摆，只要圆锥高度相同，周期就相同．【理解巩固3】如图所示的圆锥摆，摆线与竖直方向的夹角为θ，悬点O到圆轨道平面的高度为h，下列说法正确的是()A ．摆球质量越大，则h 越大B ．角速度ω越大，则摆角θ也越大C ．角速度ω越大，则h 也越大D ．摆球周期与质量有关[解析] 由圆周运动规律有mg tan θ＝mω2 r ，则g r h ＝ω2 r 可得h ＝gω2，与质量无关，A错误；由圆周运动规律有mg tan θ＝mω2r ，r ＝l sin θ，则有ω＝gl cos θ，则角速度ω越大，则摆角θ也越大，B 正确；由A 知，h ＝gω2，则角速度ω越大，则h 越小；C 错误；由T ＝2πω＝2πl cos θg知，摆球周期与质量无关，D 错误． [答案] B对应学生用书p 77火车转弯问题例3 (多选)火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转弯处规定行驶的速度为v ，则下列说法中正确的是( )A ．当火车以v 的速度通过此弯路时，火车所受重力与轨道面支持力的合力提供向心力B ．当火车以v 的速度通过此弯路时，火车所受重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力C ．当火车速度大于v 时，轮缘挤压外轨D ．当火车速度小于v 时，轮缘挤压外轨[解析] 火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，有F ＝mg tan θ＝m v 2R ，解得v ＝gR tan θ，故A 正确，B 错误；若实际转弯速度大于v ，有离心趋势，与外侧铁轨挤压，反之，挤压内侧铁轨，故C 正确，D 错误；故选AC .[答案] AC圆锥摆问题例4 (多选)如图所示，两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O 点．设法让两个小球均在水平面上做匀速圆周运动．已知L 1跟竖直方向的夹角为60°，L 2跟竖直方向的夹角为30°，下列说法正确的是( )A ．细线L 1和细线L 2所受的拉力大小之比为3∶1B ．小球m 1和m 2的角速度大小之比为3∶1C ．小球m 1和m 2的向心力大小之比为3∶1D ．小球m 1和m 2的线速度大小之比为33∶1[解析] 由mg ＝F 1cos 60°可得F 1＝2mg ，由mg ＝F 2cos 30°可得F 2＝233mg ，则细线L 1和细线L 2所受的拉力大小之比为3∶1，选项A 正确；由mg tan θ＝mω2L sin θ，可得小球的角速度ω＝g L cos θ，则m 1和m 2的角速度大小之比为43∶1，选项B 错误；小球m 1和m 2的向心力大小之比为mg tan 60°∶mg tan 30°＝3∶1，选项C 正确；由mg tan θ＝m v 2L sin θ，可得小球m 1和m 2的线速度大小之比为v 1v 2＝sin θ1tan θ1sin θ2tan θ2＝33∶1，选项D 错误．[答案] AC水平转盘上的圆周运动问题例5 有一种餐桌，其中心是一个可以匀速转动的、半径为R 的圆盘，如图所示．圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计，放置在圆盘边缘的小物块(可视为质点)与圆盘间的动摩擦因数是其与餐桌间动摩擦因数的两倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现缓慢增大圆盘的转速，直到小物块恰好从圆盘边缘滑出，结果小物块恰好滑到餐桌的边缘，则餐桌的半径为( )A ．1.5RB ．2RC .2RD .3R[审题指导] 小物块刚要滑动时，最大静摩擦力提供向心力，滑动后物体在餐桌上做匀减速运动，利用几何关系解题即可．[解析] 为使物体不从圆盘上滑出，向心力不能大于最大静摩擦力，故μ1mg ≥m ω2R ，解得ω≤μ1gR，物体从圆盘上滑出时的速度为v 1＝ωm R ；物体滑到餐桌边缘速度减小到0时，恰好不滑落到地面，根据匀变速直线运动规律2μ2gx 1＝v 21，可得滑过的位移：x 1＝v 212μ2g，又μ1＝2μ2，∴x 1＝R ，故餐桌最小半径：R 1＝x 21＋R 2＝2R.故选C .[答案] C考点四竖直面内的圆周运动对应学生用书p 771．解答竖直面内的圆周运动问题，主要运用两个力学观点，抓住一个关键． (1)动力学观点：在最高点和最低点由什么力提供向心力； (2)功能的观点：建立起最高点与最低点的速度关系； (3)抓住一个关键：过最高点的临界条件． 2．竖直面内圆周运动中常见的两种模型轻绳模型轻杆模型常见类型均是不可受到支撑作用的小球均是可以受到支撑作用的小球过最高点的临界条件由mg ＝m v 2临r得v 临＝gr由小球能运动即可得v 临＝0 讨论分析(1)过最高点时，v ≥gr ， F N ＋mg ＝m v 2r ，绳、轨道对球产生弹力F N (2)当v ＜gr 时，不能过最高点，在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道(1)当v ＝0时，F N ＝mg ，F N 为支持力，沿半径背离圆心 (2)当0＜v ＜gr 时，mg －F N ＝m v 2r ，F N 背离圆心，随v 的增大而减小(3)当v ＝gr 时，F N ＝0 (4)当v ＞gr 时，F N ＋mg ＝m v 2r，F N 指向圆心并随v 的增大而增大在最高点的F N －v 2图线取竖直向下为正方向取竖直向下为正方向【理解巩固4】一轻杆一端固定质量为m 的小球，以另一端O 为圆心，使小球在竖直面内做半径为R 的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是( )A ．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零B ．小球过最高点的最小速度是gRC ．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大D ．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小[解析] 轻杆可对小球产生向上的支持力，小球经过最高点的速度可以为零，当小球过最高点的速度v ＝gR 时，杆所受的弹力等于零，A 正确，B 错误；若v ＜gR ，则杆在最高点对小球的弹力竖直向上，mg －F ＝m v 2R ，随v 增大，F 减小，若v ＞gR ，则杆在最高点对小球的弹力竖直向下，mg ＋F ＝m v 2R，随v 增大，F 增大，故C 、D 均错误．[答案] A对应学生用书p 78轻绳模型例6 如图所示，长均为L 的两根轻绳，一端共同系住质量为m 的小球，另一端分别固定在等高的A 、B 两点，A 、B 两点间的距离也为L.重力加速度大小为g.现使小球在竖直平面内以AB 为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v 时，两根轻绳的拉力恰好均为零，则小球在最高点速率为2v 时，每根轻绳的拉力大小为( )A .3mgB .433mg C ．3mg D ．23mg[解析] 小球在运动过程中，A 、B 两点与小球所在位置构成等边三角形，由此可知，小球圆周运动的半径R ＝L·sin 60°＝32L ，两绳与小球运动半径方向间的夹角为30°，由题意，小球在最高点的速率为v 时，mg ＝m v 2R，当小球在最高点的速率为2v 时，应有：F ＋mg ＝m （2v ）2R，可解得：F ＝3mg.由2F T cos 30°＝F ，可得两绳的拉力大小均为F T ＝3mg ，A 项正确．[答案] A轻杆模型例7 (多选)长为L 的轻杆一端固定质量为m 的小球，另一端有固定转轴O.现使小球绕转轴无摩擦在竖直平面内做圆周运动，P 为圆周轨道的最高点．若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为92gL ，则以下判断正确的是( ) A ．小球到达P 点时的速度小于gLB ．小球不能到达P 点C ．小球能到达P 点，且在P 点受到轻杆向上的弹力D ．小球能到达P 点，且在P 点受到轻杆向下的弹力[解析] 根据动能定理得，－mg·2L ＝12mv 2P －12mv 2，又v ＝92gL ，解得v P ＝12gL.小球在最高点的临界速度为零，所以小球能到达最高点，故B 错误，A 正确．设杆子在最高点表现为支持力，则mg －F ＝m v 2P L ，解得F ＝12mg ，故杆表现为支持力，小球在P 点受到轻杆向上的弹力，故C 正确，D 错误．[答案] AC考点五圆周运动的临界问题对应学生用书p 78与摩擦力有关的临界极值问题例8 (多选)如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A 和B ，它们与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，烧断细线，则( )A ．两物体均沿切线方向滑动B ．物体B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动，同时所受摩擦力减小C ．两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动D ．物体B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A 发生滑动，离圆盘圆心越来越远[审题指导] 对AB 两个物体进行受力分析，找出向心力的来源，即可判断AB 的运动情况．做向心运动的条件是提供的向心力大于需要的向心力；做离心现象的条件是提供的向心力小于需要的向心力．[解析] 当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，A 物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩擦力的合力提供向心力做匀速圆周运动，B 靠指向圆心的最大静摩擦力和拉力的合力提供向心力，所以烧断细线后，A 所受最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力，A 要发生相对滑动，离圆盘圆心越来越远，但是B 所需要的向心力小于B 的最大静摩擦力，所以B 仍保持相对圆盘静止状态，做匀速圆周运动，且静摩擦力比绳子烧断前减小．故B 、D 正确，A 、C 错误．[答案] BD与弹力有关的临界极值问题例9 (多选)如图所示，处于竖直平面内的光滑细金属圆环半径为R ，质量均为m的带孔小球A 、B 穿于环上，两根长为R 的细绳一端分别系于A 、B 球上，另一端分别系于圆环的最高点和最低点，现让圆环绕竖直直径转动，当角速度缓慢增大到某一值时，连接B 球的绳子恰好拉直，转动过程中绳不会断，则下列说法正确的是()A．连接B球的绳子恰好拉直时，转动的角速度为2g RB．连接B球的绳子恰好拉直时，金属圆环对A球的作用力为零C．继续增大转动的角速度，金属环对B球的作用力可能为零D．继续增大转动的角速度，A球可能会沿金属环向上移动[审题指导] 球A、B均做匀速圆周运动，合力提供向心力，考虑细线拉力为零的临界情况，根据牛顿第二定律列式分析即可．[解析] 当连接B球的绳刚好拉直时，mg tan60°＝mRω2sin60°，求得ω＝2g R，A项正确；连接B球的绳子恰好拉直时，A球与B球转速相同，A球所受合力也为mg tan 60°，又小球A所受重力为mg，可判断出A球所受绳的拉力为2mg，A球不受金属圆环的作用力，B项正确；继续增大转动的角速度，连接B球的绳上会有拉力，要维持B球竖直方向所受外力的合力为零，环对B球必定有弹力，C项错误；当转动的角速度增大，环对B球的弹力不为零，根据竖直方向上A球和B球所受外力的合力都为零，可知绳对A球的拉力增大，绳应张得更紧，因此A球不可能沿环向上移动，D项错误．[答案] AB, 1.与摩擦力有关的临界极值问题物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力．(1)如果只是摩擦力提供向心力，则最大静摩擦力f m＝mv2r，静摩擦力的方向一定指向圆心．(2)如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连接物体随水平面转动，其中一个物体存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心．2．与弹力有关的临界极值问题(1)压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零．(2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等．)。

(天津专用)2021届高考物理一轮复习考点规范练17圆周运动及其应用(含解析)新人教版

（天津专用）2021届高考物理一轮复习考点规范练17圆周运动及其应用（含解析）新人教版考点规范练17圆周运动及其应用一、单项选择题1.(2021浙江演示)自行车变速器的工作原理就是靠线绳带动变速器,变速器通过发生改变链条的边线,并使链条连至相同的齿轮上而发生改变速度。

自行车的部分结构如图所示,以下有关观点不恰当的就是()a.自行车骑行时,后轮边缘的轮胎与飞轮的角速度相等b.自行车拐弯时,前轮边缘与后轮边缘的线速度大小一定成正比c.自行车上坡时,理论上使用中轴链轮最轻挡,飞轮最小挡d.自行车骑行时,链条相连接的飞轮边缘与中轴链轮边缘的线速度大小相等2.如图所示,用一根细绳一端系则一个小球,另一端紧固,给小球相同的初速度,并使小球在水平面内搞角速度相同的圆周运动,则以下细绳拉力f、悬点至轨迹圆心高度h、contribution加速度a、线速度v与角2速度平方ω的关系图像恰当的就是()3.(2021黑龙江哈尔滨质检)如图所示,长度均为l=1m的两根轻绳,一端共同系住质量为m=0.52kg的小球,另一端分别固定在等高的a、b两点,a、b两点间的距离也为l,重力加速度g取10m/s。

现使小球在竖直平面内以ab为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v时,每根绳的拉力恰好为零,则小球在最高点速率为2v时,每根绳的拉力大小为()a.5nb.nc.15nd.10n二、多项选择题4.(2021天津和平演示)如图所示,在扁平水平面上,绑存有两个钉子a和b,一根短细绳的一端系则一个小球,另一端紧固在钉子a上,已经开始时小球与钉子a、b均在一条直线上(图示边线),且细绳的一大部分沿俯瞰顺时针方向织成在两钉子上,现并使小球以初速度v0在水平面上沿俯瞰逆时针方向搞匀速圆周运动,并使两钉子之间织成的绳子逐渐释放出来,在绳子全然被释放出来后与释放出来前较之,以下观点恰当的就是()b.小球的角速度变小d.细绳对小球的拉力变大a.小球的速度变小小c.小球的向心加速度变小5.摩擦传动就是传动装置中的一个关键模型,如图所示的两个水平置放的轮盘依靠摩擦力传动,其中o、o'分别为两轮盘的轴心。