第4章 第三讲 圆周运动（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（普高基础版）

第三讲　圆周运动 课前 (1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。 (　) (2)(人教必修2 P26T1·改编)位于赤道和位于北京的物体，随地球自转做匀速圆周运动的角速度相同。 (　　) (3)(2024·甘肃高考T8D)电动小车在水平面内做匀速圆周运动，小车所受的合外力一定指向圆心。 (　　) (4)(人教必修2 P29“思考与讨论”·改编)当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角小于90°。 (　　) (5)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。 (　　) (6)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。 (　　) (7)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。 (　　) (8)做匀速圆周运动的物体，当合外力突然消失时，物体将沿切线方向飞出。 (　　) (9)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。 (　　) (10)(人教必修2 P40T5·改编)滚筒洗衣机脱水时，湿衣服上的水在最高点更容易甩出。 (　　) 逐点清(一)　圆周运动的运动学问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 题点1　圆周运动各物理量间的关系 1.如图所示是某物体的运动轨迹。已知它的运动速率保持不变，则在此过程中它运动的 (　　) A.角速度变大，向心加速度变大 B.角速度变小，向心加速度变大 C.角速度变大，向心加速度变小 D.角速度变小，向心加速度变小 2.(2025·浙江温州联考)在东北严寒的冬天，人们经常玩一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯开水沿弧线均匀快速地泼向空中。图甲所示是某人玩“泼水成冰”游戏的瞬间，其示意图如图乙所示。泼水过程中杯子的运动可看成匀速圆周运动，人的手臂伸直，在0.5 s内带动杯子旋转了210°，人的臂长约为0.6 m。下列说法正确的是 (　　) A.泼水时杯子的旋转方向为顺时针方向 B.P位置飞出的小水珠初速度沿1方向 C.杯子在旋转时的角速度大小为 rad/s D.杯子在旋转时的线速度大小约为 m/s 题点2　三种常见的传动方式 3.(2025·甘肃酒泉质检)如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动，已知甲、乙、丙三轮的半径之比为1∶9∶3，传动链条在各轮转动中不打滑，则乙、丙的转速之比为 (　　) A.1∶2　　　　　B.2∶1　　　　　C.3∶1　　　　　D.1∶3 4.(2024·黑吉辽高考)“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的 (　　) A.半径相等　　　　　　　　　　　 B.线速度大小相等 C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等 5.如图甲所示，修正带是通过两个齿轮相互咬合进行工作的，其原理可简化为如图乙所示的模型。A、B是大、小齿轮边缘上的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮半径的2倍，小轮中心到A点和大轮中心到C点的距离之比为2∶1，则A、B、C三点 (　　) A.线速度大小之比为4∶4∶1 B.角速度大小之比为1∶1∶1 C.转速之比为2∶2∶1 D.向心加速度大小之比为2∶1∶1 题点3　圆周运动的多解问题 6.(多选)如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则 (　　) A.子弹在圆筒中的水平速度为d　 B.子弹在圆筒中的水平速度为2d C.圆筒转动的角速度可能为π D.圆筒转动的角速度可能为3π 点睛与自悟 1.圆周运动各物理量间的关系 2.同轴传动时，各点角速度相同;皮带、链条、齿轮传动时，边缘处线速度大小相等。 3.解答第6题的关键点 (1)子弹在竖直方向上做自由落体运动。 (2)子弹穿过圆筒的时间内，圆筒可能转动周，也可能转动n+周。 逐点清(二)　圆周运动的动力学问题 |必|备|知|能| 1.向心力 (1)来源:向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。 (2)公式:Fn=man=m=mω2r=mr·=mr·4π2f2=mωv。 2.圆周运动中动力学问题的分析思路 3.常见运动模型 运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图 飞机水平转弯 飞车走壁 圆锥摆 火车转弯 汽车在水平路面转弯　 光滑水平转台 题点1　车辆转弯问题 1.(2025·安徽合肥质检)港珠澳大桥总长约55 km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥，设计时速100 km/h。如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径r=150 m的圆弧形弯道，总质量m=1 800 kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=90 km/h做匀速圆周运动(汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度)。已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，重力加速度g取10 m/s2，则 (　　) A.汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力、牵引力和向心力 B.汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为4 000 N C.汽车过该弯道时的向心加速度大小为5 m/s2 D.汽车能安全通过该弯道的最大速度为15 m/s 2.(2025·新疆巴音郭楞期末)(多选)火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘挤压的弹力提供了火车转弯的向心力，如图甲所示。但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。故在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，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侧向挤压，如图乙所示。设此时规定的行驶速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面与水平地面的夹角为θ，则下列说法正确的是 (　　) A.该弯道的半径r= B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小也改变 C.当火车速率小于v时，内轨将受到轮缘的挤压 D.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 题点2　圆锥摆问题 3.(2025·江苏模拟)如图所示，游乐场有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目。钢绳的一端系着座椅，另一端固定在水平转盘上，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时，质量相等的两游客P、Q在同一水平面内做匀速圆周运动，连接游客P、Q的钢绳与竖直方向之间的夹角分别为θ1、θ2，且θ1<θ2。将游客看作一个质点，不计钢绳和座椅的重力，下列说法正确的是 (　　) A.游客P、Q的角速度不相等 B.游客P、Q的线速度大小相等 C.游客P的向心加速度小于游客Q的向心加速度 D.游客P、Q受到钢绳的拉力大小相等 题点3　水平面内圆周运动的临界问题 4.如图所示，两个质量均为m的小木块A、B(均可视为质点)放在水平圆盘上，A、B到转轴OO'的距离分别为l、2l，小木块与圆盘之间的动摩擦因数均为μ，可以认为小木块与圆盘之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若圆盘从静止开始绕轴转动，并缓慢地加速，用ω表示圆盘转动的角速度，用g表示重力加速度的大小，下列说法正确的是 (　　) A.圆盘对A的作用力大小大于A对圆盘的作用力大小 B.当ω=时，A所受摩擦力的大小为μmg C.A、B所受摩擦力的大小始终相等 D.B一定比A先开始滑动 5.(2025·四川乐山调研)如图，半径为R的半球形陶罐固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定的角速度匀速转动，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，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且物块和O点的连线与OO'之间的夹角为60°，重力加速度为g。则转台转动的角速度为 (　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 点睛与自悟 1.解答车辆转弯问题的关键 (1)车辆在水平路面上转弯时，只有径向静摩擦力提供向心力，当径向静摩擦力达到最大时，汽车安全通过的速度为最大值。 (2)路面倾斜时，当车辆所受支持力的水平分力恰好提供向心力时，车辆不受径向摩擦力，或轮缘不受轨道挤压。2.做圆锥摆运动的物体的运动半径为物体到转轴的水平距离。 3.解答第4题的关键点 (1)最大静摩擦力提供向心力时木块恰好要滑动。 (2)临界角速度较小的木块先滑动。 逐点清(三)　竖直平面内圆周运动的临界问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.[轻绳模型](多选)如图所示，一质量为m=0.5 kg 的小球(可视为质点)用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动，取g=10 m/s2，下列说法正确的是 (　　) A.小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为2 m/s B.当小球在最高点的速度为4 m/s时，轻绳拉力大小为15 N C.若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球的最大速度不能超过4 m/s D.若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球的最大速度不能超过4 m/s 2.[轻杆模型](2025·福建福州联考)(多选)如图所示，长为0.25 m的轻质细杆一端固定于O点，另一端固定有一质量为1 kg的小球，使小球绕O点在竖直面内以2 m/s 的线速度做匀速圆周运动。取g=10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.小球通过最高点时，对杆的作用力大小是16 N，方向竖直向下 B.小球通过最高点时，对杆的作用力大小是6 N，方向竖直向上 C.小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26 N，方向竖直向上 D.小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26 N，方向竖直向下 点睛与自悟 1.轻绳模型 情境图示 弹力特征 弹力可能向下，也可能等于零 受力示意图 力学方程 mg+FT=m 临界特征 FT=0，即mg=m，得v= 2.轻杆模型 情境图示 弹力特征 弹力可能向下，可能向上，也可能等于零 受力示意图 力学方程 mg±FN=m 临界特征 v=0，即F向=0，此时FN=mg 逐点清(四)　离心运动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.[对离心运动的理解](多选)有一水平的转盘在水平面内匀速转动，在转盘上放一质量为m的物块，恰能随转盘一起匀速转动，则下列关于物块运动的说法正确的是 (　　) A.如果将转盘的角速度增大，则物块可能沿切线方向飞出 B.如果将转盘的角速度增大，物块将沿曲线逐渐远离圆心 C.如果将转盘的角速度减小，物块将沿曲线逐渐靠近圆心 D.如果将转盘的角速度减小，物块仍做匀速圆周运动 2.[离心现象分析]高速离心机常用于快速沉淀或分离物质。如图所示，水平试管固定在高速离心机上，离心机的转速为n，在水平试管中有质量为m的某固体颗粒，某时刻颗粒离转轴的距离为r。已知试管中充满液体，颗粒与试管内壁不接触。下列说法正确的是　　　(　　) A.颗粒运动的角速度为 B.颗粒此时受到的合外力大小必为4π2mrn2 C.离转轴越远，分离沉淀效果越好 D.此款高速离心沉淀机适用于任何颗粒，颗粒都会到试管底部沉淀 点睛与自悟 离心运动的两点提醒 (1)只有当合外力突然消失时，原来做匀速圆周运动的物体才沿圆周切线方向飞出。 (2)当合外力不足以提供所需向心力时，物体运动的圆弧半径逐渐增大，离圆心越来越远。 课下作业:请完成“课时跟踪检测(十五)” 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$