专题04 力与圆周运动-备战2023年高考物理高频考点精讲练

学科网 学科网 第四节 力与圆周运动 高考命题分析 年份 题型·分值 考点分析 难度 2019年 北京 选择题·6分 带电粒子在磁场中的圆周运动 中 2021年 北京 选择题·3分 水平面内的圆周运动 中 2022年 北京 选择题·3分 竖直面内的圆周运动 中 知识回顾 1．竖直平面内圆周运动的两种临界问题 (1)绳固定，物体能通过最高点的条件是v≥. (2)杆固定，物体能通过最高点的条件是v≥0. 2．解决圆周运动问题要注意以下几点： (1)要进行受力分析，明确向心力的来源，确定圆心以及半径． (2)列出正确的动力学方程F＝m＝mrω2＝mωv＝mr. 3．竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析． 4．对于平抛或类平抛运动与圆周运动组合的问题，应用合成与分解的思想分析这两种运动衔接点的速度是解题的关键． 典例精讲 水平面内的圆周运动题型 1 （2021•海淀区一模）如图所示，甲、乙两运动员在水平冰面上训练滑冰，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。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，甲所用的时间比乙的长 B．在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等 C．在冲刺时，甲一定先到达终点线 D．在冲刺时，乙到达终点线时的速度较大 练习1.1 （2021•西城区一模）雪车是冬奥会的比赛项目之一，风驰电掣般的高速行驶是雪车的最大看点之一。北京2022年冬奥会雪车项目的比赛将在延庆赛区的国家雪车雪橇中心进行。雪车比赛所用赛道长左右，落差在至之间。比赛可以分为两个过程：过程1中运动员手推雪车沿斜向下的赛道奔跑获得初始速度，如图1所示；过程2中运动员跳入车体内，呈坐姿在弯曲的赛道上无动力滑行，如图2所示。设雪车的质量为，运动员的总质量为，重力加速度为，忽略冰面与雪车之间的摩擦。 （1）过程1中运动员推车奔跑使雪车获得速度，这一过程中赛道的落差为，求这一过程中运动员对雪车做的功； （2）过程2中为了让运动员乘坐雪车能高速且安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾斜。若雪车以速度通过半径为的一小段弯道，弯道落差可忽略。建立图3所示的模型，将运动员和雪车整体看作质点，求在弯处赛车对雪车的支持力的大小。 圆锥摆运动题型 2 （2020•东城区一模）如图所示，两根长度不同的细线上端固定在天花板上的同一点，下端分别系着完全相同的小钢球1、2．现使两个小钢球在同一水平面内做匀速圆周运动。下列说法中正确的是　　 A．球1受到的拉力比球2受到的拉力小 B．球1的向心力比球2的向心力小 C．球1的运动周期比球2的运动周期大 D．球1的线速度比球2的线速度大 练习2.1 （2022•东城区一模）一个质量为的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是　　 A．物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大 B．物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小 C．物块所受的支持力随角速度增大，一直增大 D．物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小 练习2.2 （2020•海淀区二模）某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从位置由静止运动到右侧最高点的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知　　 A．摆球在点所受的合力等于在点所受的合力 B．在点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在点附近摆球的速率较大 C．摆球经过点前后瞬间摆线上的拉力大小不变 D．从点到点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大 竖直面内的圆周运动题型 3 （2021•房山区一模）如图1所示，把一个小球用一根不可伸长的轻质细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长，最大摆角为，小球质量，重力加速度。；求： （1）小球摆到最低位置时，小球速度的大小； （2）小球摆到最低位置时，细线对小球的拉力的大小； （3）如图2所示，若在点的正下方钉一个钉子。当细线与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，细线就越容易被拉断。请解释这一现象。 练习3.1 （2022•丰台区二模）如图所示，一个小孩儿在玩荡秋千。已知秋千的两根绳长均为，小孩和秋千踏板的总质量约为，绳的质量忽略不计。当