专题5 第2练 圆周运动的综合问题分析-【小题突破·大题攻略】2026年高考物理培优限时练

培优限时练小题突破·物理 7.【解析】A、B小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动,设 所以F。二F。,即最低点需要的附着力最大,所以湿衣服上 角速度为a,A球靠拉力提供向心力,则A球做园周运动的 的水在最低点需要的附着力更容易超过最大附着力,更容易 向心力为F。,B球靠两个拉力的合力提供向心力,则B球做 被甩出,故A错误:湿衣服做匀速圈周运动,根据F。一F。 圆周运动的向心力为F,一F.由牛顿第二定律,对A球有 F.=mr:,对B球有F -F=mr,,已知r。=2r,联立$ -in 各式解得F :F。-3:2,故C、D正确,A、B错误. 错误: 【答案】CD 湿衣服在滚筒最低点,加速度向上,处于超重状态,选项C 小题·真题真练 正确: 【解析】 由题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹黄的伸长 脱水过程中滚简对衣服的作用力与衣服重力的合力方向指 向圆心,则滚简对衣服的作用力方向不一定指向圆心,选项 #,根据胡克定律有F-△r一.### 量为△r= ,插销与卷轴同 D错误;故选C. 轴转动,角速度相同,对插销有弹力提供向心力F一mla 【答案】C 对卷轴有v-ro 5.【解析】 汽车在水平面内做匀速回周运动,速度方向时刻改 变,合外力提供向心力,始终指向围心,拐弯时静摩擦力提供 向心力,所雪的向心力不可能由重力和支持力的合力提供 【答案】A 故A、B、C错误; 汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍,则f一0.7ng 第2练 圆周运动的综合问题分析 根据牛顿第二定律/{ 小题·分层分练 。 1.【解析】设内、外轨所在平面的坡度为0,当火车以规定的 行驶速度转弯时有其所受的重力和铁轨对它的支持力的合 则最大速度v-3 70m/s 力提供向心力,对火车有mgtan一mKR,故弯道的半径R 故D正确;故选D. 【答案】D xtan,故A错误;由A项的分析可知,火车规定行驶速 6.【解析】 对座椅受力分析,如图所示 度为o一gRtanθ,与火车的质量无关,故B错误;当火车 速率大于u时,重力和支持力的合力不足以提供向心力,火 车将有离心的趋势,则外轨对轮缘产生向里的挤压,故C错 误;当火车速率小于v时,重力和支持力的合力大于其需要 的向心力,所以火车将有近心的趋势,则内轨对轮缘产生向 外的挤压,故D正确.故选:ABC. mg 【答案】ABC y轴上,Fcosθ-mg解得F-g cos0 2.【解析】设物体在半球顶点受到的支持力为F,若v。 x轴上,Fsin0-m(r十Lsino) : R,由mg-F、-mR,得F、-0.,根据牛顿第三定律,物 解得F-ma{(r十Lsino),故A错误,B正确;对飞椅受力分 sin) 体对半球项点无压力,A正确;若-gR,由mg-F 析,在竖直方向合力为零,故绳子在竖直方向上有分力,故绳 子不可能水平方向,故C错误;当质量不同时,根据牛顿第 二定律可得:mgtanθ=m”(r十Lsin0),解得gtanθ-(r +Lsinθ),与质量无关,摆开的夹角0一样大,故D正确,故 点的压力为-mg,B错误;若v。=0,物体处于平衡状态,对 选:BD. 【答案】 BD 半球顶点的压力为mg,C正确,D错误. 7.【解析】 【答案】AC 要使小球在竖直面内能够做完整的园周运动,在最 3.【解析】自行车赛道在转弯处,外侧地面要高于内侧,是为 高点时重力恰好提供的向心力,根据牛领第二定律可得:mg 了让支持力和重力的合力提供部分向心力,从而减小摩擦 -m.解得o-2m/s.小球以4m/s的速度水平抛出的瞬 力,防止出现离心现象,故A错误,汽车速度越快,转弯时所 . 需的向心力就越大,汽车转弯时要限制速度,来减小汽车辑 间,对小球受力分析,由牛顿第二定律得:T十ng一n 弯所需的向心力,防止离心运动,故B错误,滑冰时候斜身 得T一30N,故A正确;小球以2m/s的速度水平抛出的瞬 体拐弯可以让支持力提供部分向心力,防止出现离心现象, 间,轻绳刚好有拉力,张力为0,B正确;小球以1m/s的速度 故C错误,拖把利用旋转脱水,随着甩干桶运动速度的增 水平抛出的瞬间,1m/s2m/s,此时轻绳处于松弛状态,绳 大,衣服对水的附着力不足以提供向心力时,水便做离心运 上拉力为0,故C错误;小球将做平抛运 动,拖把利用旋转脱水就是应用了水的离心运动,故D正 动,经时间!绳拉直,如图所示: 确,故选:D. 【答案】D 4.【解析】设衣服对水滴的附着力为F: x=v1,由几何知识得:/-(y-1){十r”, 在最高点有F+mg-mr 所以F.-m{,-mg s.故D正确.y-l.x 在最底点有F&-mg-mor 故选:ABD. 所以F=mo^{r+mg 【答案】ABD 108 参考答案 小题·真题真练 5.【解析】 设月球绕地球运动的轨道半径为”,地球绕太阳 1 ABC.与台面相对静止的陶屑做匀速圆周运动,静 【解析】 运动的轨道半径为7r。. 摩擦力提供向心力,当静摩擦力为最大静摩擦力时,根据牛 .Mm_4 根据G 损第二定律可得mg=mr 解得- 4}。 ,r{ 因与台面相对静止的这些陶屑的角速度相同,由此可知能 其中R 与台面相对静止的陶屑离轴OO的距离与陶屑质量无关,只 R 要在台面上不发生相对滑动的位置都有陶屑。故ABC 错误; 联立可得一#()}# D. 离轴最远的陶屑其受到的静摩擦力为最大静摩擦力,由 { 前述分析可知最大的运动半径为R一“与均一定,故 故选D. 【答案】D R为定值,即离轴最远的陶屑距离不超过某一值R。故D 6.【解析】令地球的密度为p,则在地球表面,重力和地球的 正确。 故选D. 【答案】D 由于地球的质量为M-xR{·p.所以重力加速度的表达 专题六 万有引力与宇审航行 式可写成:g-4aGRe.根据题意有,质量分布均匀的球壳对 3 第1练 万有引力定律 壳内物体的引力为零,受到地球的万有引力即为半径等于r 的球体在其表面产生的万有引力,g'-4aGe,,当r<R时,g 小题·分层分练 1.【解析】地心说认为地球是宇宙的中心,其它天体都绕地球 与成正比,当,R后,g与,平方成反比.即质量一定的 运行;日心说认为太阳是宇宙的中心,所以天体都绕太阳运 小物体受到的引力大小F在地球内部与r成正比,在外部与 行,不论是日心说还是地心说,在研究行星运动时都是有局 r的平方成反比,故选A 限性的,故A错误;所有行星围绕太阳运动的轨道都是树 【答案】A 圆,且近地点速度大,远地点速度小,故B错误;开普勒第三 7.【解析】 设天体的半径为R,由题可知卫星的轨道半径, 定律一一&,式中的值仅与中心天体的质量有关,故C正 R:卫星绕未知天体做圆周运动,环绕周期为T,根据万 sin 确;开普勒三定律适用于其他星系的行星运动,所以卫星围 绕行星运动满足开普勤第三定律,故D错误,故选:C 【答案】C 2.【解析】根据万有引力定律表达式得:F-GMn,其中,为 M_M 物体到地球中心的距离,某物体在地球表面,受到地球的万 联立解得:o-3-,故A错误;根据开普勒第三定律: GT{sin # ,当卫星轨道半径近似等于R时,周期最小,解得 _, 物体距离地面的高度应为2R,故B正确,ACD错误,故 选:B. #-r(sin){选 【答案】B ,所以当张角越大,卫星的周期越小,故B 3.【解析】卫星绕土星运动,土星的引力提供卫星做园周运动 正确,D错误;根据万有引力提供向心力有:G R 解得- GM.可知当张角越大.r越小,卫星的线速度越 /GM 解得M-4^{R{ G7) 大,故C错误.故选:B 4×3.14×(1.2×10*×10)* 代入计算可得:M一- 6.67X10X(16×24×3600)kg~ 【答案】B 5×10{*}kg,故B正确,A、C、D错误;故选B. 小题·真题真练 【答案】B 【解析】设行星质量为n,轨道半径为,周期为T,红矮 4.【解析】设地球的质量为M,物体质量为m,物体距地面的 GMn 星质量为M,由万有引力提供向心力有 R #”#(2)#,可得M _# ##### #0#} 解得h-(2一1)R,选项A正确 GTM · (0.07#~0. 1.B正确。 【答案】A 【答案】B 109第一部分 专题五 圆周运动 第2练 圆周运动的综合问题分析 A [小题·精讲精练] C.若0<<√gR,则小球对管内下壁有压力 [例题讲坛] D.不论0多大，小球对管内下壁都有压力 例1在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内 【解析】在最高点，只有重力提供向心力时，由 低.如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧 的路面比右侧的路面低一些，汽车的运动可看作 mg=m尺，解得=√gR,此时小球对管内壁无 是半径为R的圆周运动.设内、外路面高度差为 压力，选项A正确：若o>√gR,则有mg十FN h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L.已知 重力加速度为g,要使车轮与路面之间的横向摩 m尺，表明小球对管内上壁有压力，选项B正确： 擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时 若0<w<√gR,则有mg一FN=mR,表明小球 的车速应等于 对管内下壁有压力，选项C正确：综上分析，选项 D错误. 【答案】ABC [小题·分层分练] [一层·打基础门 时 gRh 知识点一车辆转弯问题 可 1.(多选)火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一 样高，则外轨对轮缘（如图甲所示）挤压的弹力F 【解析】设路面的倾角为0，根据牛顿第二定律 提供了火车转弯的向心力（如图乙所示），但是靠 此 ,又由数学知识可知tan0= 2 这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损.在 得mgtan0=m 修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图 h d ,联立解得v= gRh d ,选项B正确 丙所示)，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 【答案】 B 为，重力加速度为g,以下说法中不正确的是 【规律归纳】 速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度口等于规定速度v。时，所需 向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时内外 轨道对火车无挤压作用， (2)当火车行驶速度>%时，外轨道对轮缘有 轮缘 侧压力· (3)当火车行驶速度<%时，内轨道对轮缘有 图印 图乙 图丙 侧压力. A,该弯道的半径R= g 例2（多选）如图所示，一个内壁光滑的弯管处于 B.当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变 竖直平面内，其中管道半径为R.现有一个半径 C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运 D.当火车速率小于v时，内轨将受到轮缘的挤压 动，小球通过最高点时的速率为，重力加速度 知识点二汽车过桥问题和航天器中的失重现象 为g,则下列说法中正确的是 2.(多选)一个质量为m的物 体（体积可忽略），在半径为 R的光滑半球顶点处以水 A.若%=√gR,则小球对管内壁无压力 平速度。运动，如图所示，重力加速度为g,则 B.若o>√gR,则小球对管内上壁有压力 下列说法正确的是 27 培优限时练小题突破·物理 A.若0=√gR,则物体对半球顶点无压力 [三层·早拔尖] B.若o=2√R,则物体对半球顶点的压力为 6.(多选)有一种叫“飞椅”的游乐项目.如图所示， 长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径 2mg 为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖 直轴转动.当转盘以角速度，匀速转动时，钢绳 C.若w=0,则物体对半球顶点的压力为mg 与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为 D.若w=0,则物体对半球顶点的压力为零 0.不计钢绳的重力，以下说法正确的是() 知识点三离心现象 3.下列种现象利用了物体的离心运动 A.自行车赛道使斜 B汽车城速转弯 A.钢绳的拉力大小为mw2Lsin0 B.钢绳的拉力大小为mg cos 0 C,如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直 C滑冰时候斜身体拐弯 D拖把利用旋转脱水 D.两个体重不同的人，摆开的夹角一样大 [二层·提考能] 7.(多选)现有一根长0.4m的刚性轻绳，A⊙一 4.如图所示，滚筒洗衣机脱水 其一端固定于O点，另一端系若一个可 时，滚筒绕水平转动轴转动」 视为质点且质量为1kg的小球，将小球 滚筒上有很多漏水孔，滚筒转 提至O点正上方的A点处，此时绳刚好 0” 动时，附者在潮湿衣服上的水 伸直且无张力，如图所示.不计空气阻力，g 从漏水孔中被甩出，达到脱水 10m/s2,则 的目的，如果认为湿衣服在竖 A.小球以4m/s的速度水平抛出的瞬间，绳中 直平面内做匀速圆周运动，那 的张力大小为30N 么脱水过程中 B.小球以2m/s的速度水平抛出的瞬间，绳子的 A.湿衣服在滚筒最高点时脱水效果最好 张力大小为0 B.湿衣服所受合力不变 C.小球以1m/s的速度水平抛出的瞬间，绳子的 C.湿衣服在滚筒最低点处于超重状态 张力大小为7.5N D.滚简对湿衣服的作用力方向始终指向圆心 D.小球以1m/s的速度水平抛出到绳子再次伸 5.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 直时所经历的时间为号 15m,内车道内边缘间最远的距离为150m,假 [小题·真题真练] 设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍. (2024·江苏卷)陶瓷是以粘土为主要原料以及 g取10m/s2,则汽车 各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的 材料以及各种制品。如图所示是 生产陶瓷的简化工作台，当陶瓷匀 速转动时，台面上掉有陶屑，陶屑 与台面间的动摩因数处处相同（台 A.圆周运动过程中速度不变 面够大)，则 B.受的合力可能为零 A.离轴OO越远的陶屑质量越大 C.所需的向心力可能由重力和支持力的合力 B.离轴O)越近的陶屑质量越小 提供 C.只有平台边缘有陶屑 D.最大速度不能超过3√70m/s D,离轴最远的陶屑距离不会超过某一值 28