4.3 圆周运动-【十年高考】备战2022年高考物理真题分类解析与应试策略（Word版）

第3节　圆周运动 考点 圆周运动的运动学分析　 1. (2021·全国甲,15,6分,难度★★)“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 (　C　) A.10 m/s2 B.100 m/s2 C.1 000 m/s2 D.10 000 m/s2 解析根据向心加速度公式a=ω2r=(2πn)2r=1 000 m/s2,故选C。 2.(2018·江苏,6,4分,难度★★)(多选)火车以60 m/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10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内,火车 (　AD　) A.运动路程为600 m B.加速度为零 C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km 解析火车做匀速圆周运动,向心加速度不为零,选项B错误;线速度v=60 m/s,故10 s内运动的路程s=vt=600 m,选项A正确;10 s内火车转过的角度为θ=×2π=,故角速度为ω== rad/s,选项C错误;转弯半径为r== m≈3.4 km,选项D正确。 3. (2018·浙江,4,3分,难度★★)A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图),在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2。则它们 (　A　) A.线速度大小之比为4∶3 B.角速度大小之比为3∶4 C.圆周运动的半径之比为2∶1 D.向心加速度大小之比为1∶2 解析时间相同,路程之比即线速度之比,A正确;运动方向改变的角度之比即对应扫过的圆心角之比,由于时间相同,角速度之比为3∶2,B错误;路程比除以角度比得半径为8∶9,C错误;由向心加速度a=得向心加速度大小之比为2∶1,D错误。 4.(2016·上海,16,4分,难度★★)风速仪结构如图甲所示。光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被遮挡。已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图乙所示,则该时间段内风轮叶片 (　B　) A.转速逐渐减小,平均速率为 B.转速逐渐减小,平均速率为 C.转速逐渐增大,平均速率为 D.转速逐渐增大,平均速率为 解析根据图乙可判断光被遮挡的时间间隔越来越大,说明风轮越转越慢,凸轮每挡光一次,凸轮就转过一个周期,风轮转过的周期数为凸轮的n倍,即为4n,风轮叶片转过的总的弧长为l=4n×2πr,所用时间为Δt,故平均速率为,B选项正确。 考点 水平面内圆周运动　 1.(2021·河北,9,6分,难度★★★)如图,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω'匀速转动时,小球均相对PQ杆静止。若ω'>ω,则与以ω匀速转动时相比,以ω'匀速转动时 (　BD　) A.小球的高度一定降低 B.弹簧弹力的大小一定不变 C.小球对杆压力的大小一定变大 D.小球所受合外力的大小一定变大 解析对小球进行受力分析,小球受到杆的弹力可能向右也可能向左。 或者 竖直方向上有kxsin θ=mg,若x增大,则θ要减小,若x减小,则θ要增大才可以,而由几何知识可知,x增大时,θ也增大,所以小球的高度不变,弹簧弹力的大小一定不变,故A错误,B正确;水平方向上设向左为正方向,则有kxcos θ+FN=mω2R,因为ω'>ω,所以合外力大小F合'=mω'2R>mω2R,故D正确;又因为kxcos θ不变,所以FN'=mω'2R-kxcos θ,其大小可能变大,可能变小,也可能不变,故C错误。 2.(2019·海南,6,4分,难度★)如图,一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上,硬币与竖直转轴OO'的距离为r,已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),重力加速度大小为g。若硬币与圆盘一起绕OO'轴匀速转动,则圆盘转动的最大角速度为 (　B　) A. B. C. D.2 解析硬币做圆周运动的向心力由静摩擦力提供,则μmg=mω2r,解得ω=,即圆盘转动的最大角速度为,故选B。 3.(2016·浙江,20,6分,难度★★★)(多选)如图所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90 m的大圆弧和r=40 m的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心O、O'距离L=100 m。赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍。假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速