热点05 圆周运动-2022年高考物理【热点•重点•难点】专练（新高考新题型）

热点05 圆周运动 圆周运动作为新高考必考的内容之一，对考生的掌握水平相对较高，主要有以下几个方面。第一，掌握圆周运动中线速度，角速度，周期，半径之间的内在联系，能够处理相关问题，主要指生活中常见的联动问题。第二，理解向心力的由来，会分析和计算向心力，明白杆，轨道，绳子模型之间的内在联系和区别，主要出题在选择题方面。第三，能够和动能定理联系起来，处理较为复杂的生活实际问题，主要出题在计算题，难度相对较大。 因此，即将作为考生的我们，必须对圆周运动有一定的了解，能独立的推导向心力的，并且具备解决相关问题的策略和能力。下面，让我们一起看看下面的这些真题，看看大家的掌握水平，并且好好应用相关的技巧。 （1）确定向心力的来源。 向心力是根据力的效果命名的，在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体的相互作用力（重力、弹力、摩擦力等）以外再添加一个向心力。 （2）确定研究对象的轨道平面和圆心的位置，以便确定向心力的方向。 例如，沿半球形碗的光滑内表面，一小球在水平面上做匀速圆周运动，如图所示，小球做圆周运动的圆心在与小球同一水平面上的O′点，而不是在球心O，也不在弹力FN所指的PO线上。 （3）物体在静摩擦力作用下做匀速圆周运动时，相对滑动的临界条件是恰好达到最大静摩擦力。 （4）物体在不同支承物（绳、杆、轨道、管道等）作用下，在竖直平面做圆周运动，通过最高点时的临界条件。 ①轻绳模型 如图所示没有物体支撑的小球，在竖直平面做圆周运动过最高点的情况： 注意：绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力 临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用：得 （可理解为恰好转过或恰好转不过的速度） 能过最高点的条件：，当时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力． 不能过最高点的条件：，实际上球还没到最高点时就脱离了轨道. ②轻杆模型 （2）如图（a）的球过最高点时，轻质杆（管）对球产生的弹力情况： 注意：杆与绳不同，杆对球既能产生拉力，也能对球产生支持力，管壁支撑情况与杆一样。 当v＝0时，N＝mg（N为支持力） 当 时， N随v增大而减小，且，N为支持力． 当v=时，N＝0 当v＞时，N为拉力，N随v的增大而增大 若是图（b）的小球，此时将脱离轨道做平抛运动，因为轨道对小球不能产生拉力． 1．如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（　　） A． B． C． D． 2．质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，下列说法正确的是（　　） A．秋千对小明的作用力小于mg B．秋千对小明的作用力大于mg C．小明的速度为零，所受合力为零 D．小明的加速度为零，所受合力为零 3．由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（　　） A．P点的线速度大小不变 B．P点的加速度方向不变 C．Q点在竖直方向做匀速运动 D．Q点在水平方向做匀速运动 4．“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50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（　　） A．10m/s2 B．100m/s2 C．1000m/s2 D．10000m/s2 5．一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示。长度为πR、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球。小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直。将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为（重力加速度为g，不计空气阻力）（　　） A． B． C． D．2 6．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（　　） 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 7．如图所示，一辆电动车在水平地面上以恒定速率v行驶，依次通过a，b，c三点，比较三个点向心力大小（　　） A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＜Fb＜Fc C．Fc＜Fa＜Fb D．Fa＞Fc＞Fb 8．如图，一同学表演荡秋千。已知秋