第四章 第4节 圆周运动(二)(生活中的圆周运动)-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

第4节圆层 (生活中的圆 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：40min 1.滚筒洗衣机里衣物随着滚简做匀速转动以达 到脱水的效果，滚简竖直截面如图所示，则 A.衣物在最低点B时处于 超重状态 B.衣物在最高点A时脱水效 果最好 C.衣物在A、B两点时的加速度相同 D.衣物在A、B两点时所受筒壁的力大小 相等 2.如图所示，汽车以一定速率通过桥面为圆弧 的拱形桥，当汽车通过桥顶时 A.汽车的速度越大，则汽车对桥面的压力也 越大 B.汽车处于超重状态 C.汽车对桥面的压力等于汽车所受的重力 D.若汽车的速度大到一定程度，汽车对桥面 的压力可能为0 3.（2025·四川泸州一模)（多选）如图所示，水 平地面上有一个可以绕竖直轴匀速转动的圆 锥筒，筒壁与水平面的夹角为0(tan0= 0.25),内壁有一个可视为质点的物块始终随 圆锥筒一起做匀速圆周运动，物块受到的最 大静摩擦力是正压力的0.6倍.当物块做圆周 运动的半径为「，受到的摩擦力恰好为零时， 角速度为wo忽略空气阻力，g取10m/s2,则 下列说法中正确的是 第四章曲线运动学霸高春 运动（二】 周运动)】 A.当r越大，则wo越大 B.当r越大，则⊙。越小 C.当r=1.6m时，最大角速度wm=2.5rad/s D.当r=1.6m时，最大角速度wm=5.0rad/s 4. (2025·河南湘豫名校联考)如图，一个半径 为R的半球形容器，球心为O点，内部放一 个质量为m的小物体（可视为质点），恰能静 止于A点，A0连线与竖直转轴O0'的夹角 为(0<45).现让整个装置绕00'以角速度 ω转动，ω逐渐增大，小物体相对于容器始终 静止，重力加速度大小为g,最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，下列说法正确的是()》 A.小物体与容器之间的动摩擦因数为，1 tan B.0< 8。时，小物体受到的摩擦力方向 Rcos 0 沿A点切线向下 C.@ 8一时，小物体受到的摩擦力大小 √Rcos9 mRo'sin 0cos 0-mgsin 0 D.容器转动的最大角速度为ω= 3gcos 0 Rcos 20 0 (第4题) (第5题) 5. (2025·四川绵阳二模)三个质量均为m的 小物块，用三根长度为L、最大张力为mg的 轻绳连接，置于动摩擦因数为=？的粗楚 水平圆盘上面，初始时刻轻绳恰好绷直，构 成正三角形，正三角形的中心与圆盘的圆心 061 学霸高春白题物理 重合.让圆盘绕过O点垂直于圆盘的轴缓慢 转动起来，随着角速度的缓慢增加，在轻绳断 裂的瞬间，圆盘的角速度大小为（已知重力 加速度大小为g) A2层Bc层 6.(2025·青海西宁检测)如图甲所示，轻杆一 端固定在0点，另一端固定一小球，现让小 球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小 球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为 F、,小球在最高点时的速度大小为，其F、 2图像如图乙所示，重力加速度g取 10m/s2,小球可视为质点，不计一切阻力，则 下列说法正确的是 25 2m/s) A.小球的质量为2kg B.小球做圆周运动的半径为2.5m C.2=2时，在最高点杆对小球的弹力大小 为40N D.2=时，小球的向心加速度大小为 10m/s2 7.(2024·山东临沂期中)（多选）如 图所示，一质量为m的小球用两 个长度均为L的轻质细绳系着， 两根绳另一端分别固定在竖直 转轴上的a、b两点，a、b两点之间 的距离也为L.当转轴以一定角速度ω转动 时，两绳均处于伸长状态，已知重力加速度 为g,则下列说法正确的是 A.要保证两绳均处于伸长状态，竖直转轴的 最小角速度为 L B.当竖直转轴的角速度增大到一定程度时， 绳1可以变为松弛状态 C.两绳均处于伸长状态时，绳1上的张力与 绳2上的张力差值恒定 D.当竖直转轴的角速度为2 时，绳2上 的张力大小等于mg (2025·河北张家口检测)如图所示，光滑的 圆锥体固定在水平地面上，其轴线沿竖直方 向，母线与轴线之间的夹角为0=37°.质量 为M=3kg的物块A静置在粗糙平台上，平 台右端固定一光滑定滑轮O,定滑轮恰好位 于圆锥体顶点的正上方，通过跨过定滑轮的 细线将物块A与小球B连接起来，定滑轮与 物块A间的细线水平，定滑轮与小球B间的 细线与圆锥体表面平行.已知小球B的质 量m=1kg,定滑轮与小球B间的细线长为 L=0.5m,物块A与平台间的动摩擦因数4= 0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块A 与小球B均可视为质点.小球B绕圆锥体 的轴线在水平面内做匀速圆周运动，重力加 速度g取10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8. (1)求小球恰好飞离圆锥体时转动的角速度 大小： (2)小球以角速度ω=3rad/s转动时，求小球 受到圆锥体支持力大小以及细线拉力 大小： (3)若物块A保持静止，求小球做圆周运动 的最大角速度。 A的小钢珠受到空气阻力的影响较小，故D正确.故选ACD. (2)由平抛运动规律y=22,x=o4,联立得y=是·子，故y与 2u 成正比，故C正确.故选C (3)在竖直方向上由△y=g(△)2得y2y1-(1y)=g(4r)2,代人得 △r=0.1s,在水平方向上由△x=6△r,可得6=1.0m/a 第3节圆周运动（一） (圆周运动基本问题) 1.A解析：设W杆的角速度为0，如图所示，把速度沿着MN杆和 垂直MN杆分解，则=cosB,根据=w得：1=xMP,根据几何 关系得：P二。联立新得：心气之，放A正确，D错误放 L 选A 2.D解析：A向心力是效果力，只能由其他力提供，故A错误：B.汽 车转弯的速度为20时所需的向心力厂，=m二，代人数据可得： Fn=L,0×10N,故B错误：C.静摩擦力提供向心力，静摩擦力F= F。=1.0×10N,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×10N,故汽 车不会发生侧滑，故C错误：D.静摩擦力提供向心力，F=man,代 人数据可得：a。=7.0m/。2,故D正确.故选D. 3.B解析：A.根据题意有动点a、b的线速度相等，有，=仙。= 2πn4"。,钢带由后向前运动的过程中。增大，可得。增大，A错误： BC由于，=，有。=mgM,解得是-a二4增大 减小，可得g增大，汽车在加速，B正确，C错误；D.根据a。= r=4n2na,a4==4m2nn,可得a.ta=4n2n(,tn), 由题意得r.+r=d(定值)，故a,+a增大，D错误.故选B. 4.B解析：A悬线碰到钉子前后，悬线的拉力始终与小球的运动方 向垂直，小球的线速度大小不变，故A错误：BD.悬线碰到钉子后， 小球的运动半径诚小为原来的一半，线速度大小不变，由。=二，知 加滤度变为原来的2倍，由户.=一，可知向心力变为原来的2倍 故B正确，D错误：C.由最低点受力分析F-mg=m 下，mg是定值， 故拉力不是原来的2倍，故C错误.故选B. 5.BC解析：AB.该自行车可变换四种不同挡位，分别是A、C组合：A、 D组合：B、C组合：B、D组合，故A错误，B正确：C.由于同一链条各 处线速度相同，由1侧1=r3m2,半径之比等于齿数之比，结合“省力 费距离”的原理，因为脚骑板转速一定，可知前齿盘越小，后齿盘越 大，才能达到“费距离而省力”的目的，使得骑行感到轻松，所以前齿 轮B、后齿轮C组合是最省力轻松的方式，故C正确：D.因为脚踏 板转速一定，可知前齿盘的角速度。不变，设前齿盘的半径为1， 后齿盘的半径为2，后轮的半径为R,则后齿盘的角速度为仙= ,自行车的速度为=R@R,可知当A轮与D轮组合时，自 行车速度最大，则有a=Rg=Rg1=4o,R=4ms,可知当B 轮与C轮组合时，自行车速度最小m=Rg=R0=? ne woR= 3m/a,故D错误.故选BC. 6.D解析：AC.甲的图像是反比例函数图像的一个分支，所以甲的 与，R反比，由向心加速度公式a=二，可知甲物体的线速度大小不 变，由线速度与角速度的关系■，甲物体的角速度是变化的， 故A、C错误：BD.乙的图像是正比例函数图像，其a与r成正比，由 一学霸高考·白 向心加速度公式a=w2,可知乙物体的角速度保持不变，由线速度 与角速度的关系=a…,乙的线速度是变化的，故B错误，D正确，故 选D 7.B解析：设托盘给蛋糕最大静摩藤力为f,支持力为N,对于右上方 可以列+(mg-N)=m R=uN,两式联立，当N=%时，速 1+w 度有最大值，则解得= ,,放选a 8.BC解析：设物体A和水平而保持相对静止，当仙具有最小值时，A 有向圆心运动的趋势，故水平面对A的静摩擦力方向和指向圆心方 向相反，且等于最大静摩擦力2N,根据牛顿第二定律隔离A有T 广.=，物体B由平衡条件得T=mg=3N,得出o=m山/s.当 仙具有最大值时，A有离开圆心的趋势，水平面对A的摩擦力方向指 向圆心，大小也为2N再隔离A有T+=M2r,得出 w5 Vi5 3. 二nds,所以w的范围是5 3 ml/ssos5s rad/s.故 3 选BC. 9.D解析：A.由儿何关系可知，绳的方向恰好能始终与该圆周相切。 手运动一周时，滑块也运动一周，滑块做匀速圆周运动的角速度也 为仙，故A错误：B.运动半径为T=√？+L产，所以滑块运动的线速 度大小为=‘=仙√P+下，故B错误：C.滑块受到四个力的作用， 重力、支持力、绳子的拉力、桌面的滑动摩擦力：其中重力和支持力 垂直于水平桌面，拉力沿着绳子，滑动摩擦力方向与滑块的线速度 方向相反，与圆周相切，如下图所示，故C错误：D。设绳子的拉力为 T,摩藤力与绳子的拉力沿摩擦力反方向的分力等大反向，由几何关 系得 T V解得 三，设滑块做圆周运动的向心力为 √P+ P,由几何关系得 元又=心4D/=mg,每得 =L rPi -,故D正确故选D. 7 希块 第4节圆周运动（二） (生活中的圈周运动) 1.A解析：A,衣物在最低点B时，衣物加速度方向向上，指向圆心 因此衣物处于超重状态，A正确：B.对衣物上的某一水滴分析，在A 2 点有X+mg=mR,在B点有Xmg=mR,可知N,>N,则衣物在 最低点B时脱水效果最好，B错误：C,由于衣物随者滚筒做匀速转 动，根据=。，可知衣物在A,B两点时的加速度大小相等，方向相 反，均指向圆心，C错误：D.根据上述分析可知，衣物在A点所受筒 壁的力小于在B点所受筒壁的力，D错误故选A 2.D解析：A.设汽车通过桥顶时的速度为"，质量为m,拱形桥的圆 弧半径为R,当汽车通过桥顶时，对汽车分析，根据牛顿第二定律 有g一，=m后，可知，汽车的速度越大，桥面对汽车的支持力R、 越小，则汽车对桥面的压力也越小，故A错误：B.根据上式可 知mg>Fx,则汽车处于失重状态，故B错误：C,由于mg>Fw,则汽车 对桥而的压力小于汽车所受的重力，故C错误：D.由上式可知，当 汽车速度为e=√R时，桥面对汽车的支持力F、为0，则汽车对桥面 的压力也为0，故D正确.故选D. 3.BC解析：AB.对物块受力分析，当摩藤力为零时，如图1所示，根 据牛顿第二定律，可得mgtan=F.=mor,可知当r越大，则e超 小，故A错误，B正确：CD.当，为定值时，静摩擦力沿简壁向下取最 题·物理·23一 大静摩擦力时，具有最大角速度，受力分析如图2所示，由牛顿第二 定律，可得Nsinco0=ma2r,Ncos8=fnin+mg,又fn=0.6N, 联立，解得am=25/s,故C正确，D错误故选BC g 图1 图2 4.C解析：A.质量为m的小物体，恰能静止于A点，可得mg8= mngcos8,解得u=an0,故A错误：BC.小物体恰好不受摩擦力作用 时，自身重力与支持力提供向心力，如图，有mgtan0=mu,又r= Rn0,联立，解得0√R。,</名。时，小物体有靠近转 的趋势，受到的摩擦力方向沿A点切线向上，>√R5。时，小物 体有做离心运动的趋势，小物体受到的摩藤力垂直于A0指向O0', 在竖直方向上有mg+/inB=Fscos 0,水平方向上有Fxin8+ feoe8=muw2r,联立，解得f=mRaw2sin6eos9-mgsin8,故B错误，C正 确：D.容器以最大角速度转动时，有mg+uFysin日=Fxc0s8, 2goos 0 Fxsin ouF,6o9=m,联立，解得0“√RS20故D错误 故选C 5。A解析：当绳断裂瞬间，拉力为mg,对任意一个小球，根据力的合 L 成结合牛顿第二定律有5mg+mg=m· os302,解得u= 2 2√凭故选九 6.B解析：A.由图乙知，当2=0时，对小球有mg=F、=10N,解得小 球的质量为m=1k名，放A错误：B.当2=25(m/s)2,Fx=0,根据牛 顿第二定体有mg=m发求得小球做圆周运动的半径为R= g 2.5m,放B正确；C.由图乙，可知当2=时，Fx=10N,根据牛顿 第三定律有，+ngm求得子=50(a)已，当产=2时，根 2 牛顿第二定律有F路+mg=mR 求得此时杆对小球的弹力大小为 F%=30N,故C错误；D.当2=时，小球的向心加速度大小为a,= 尺=20m/g2,放D错误故选B. 7.ACD解析：A.根据几何关系可知，两绳都处于伸长状态时，两绳与 竖直杆的夹角（锐角）均为60°；要保证两绳均处于伸长状态，当绳 子2刚好伸直时，竖直转轴的角速度最小，则有T,cO%60°=mg, 了由60三n心16，解得心=√臣，故A正确：B.当整直转轴 的角速度为，√臣时，两绳都处于伸长状态，之后继线埔大角速度。 两绳一一直处于伸长状态，绳1不可能变为松驰状态，故B错误：C.两 绳均处于伸长状态时，竖直方向有T1cos60°=mg+T2c0%60°，可得 T1-T2=2mg,可知绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定，故C正 确：D.当竖直转轴的角速度为2√气时，竖直方向有 T1c0s60°=mg+T2cos60°，水平方向有T1in60°+T2sin60°= m2Lsin60°，联立解得绳2上的张力大小为T2=mg,故D正确.故 选ACD, 一学霸高考·白 8.(1)5ad/s(2)Fx=3.84NFr=9.62N(3)√30rad/s 解析：(1)小球恰好飞离圆锥体时，由牛顿第二定律得 mgtan37°=mu6r,又r=Lsim37°，联立解得ao=5ra/s:(2)小球以 角速度仙=3md/s转动时，由平衡条件得FTcs37+F、in37°=mg, 牛顿第二定律得Frsin37°-Fv60%37°=m2,解得F=9.62N,Fw= 384N:(3)物块A受到的最大静摩擦力为F,=4Mg=15N,小球B 飞离圆锥体时细线的拉力为F。7.125N,由于F>f0,所 以当物块A受到的静摩擦力最大时，小球B转动的角速度最大，此 时小球B已飞离园锥体，设细线与竖直方向的夹角为α，则 Frcos a=mg,Fain=ma2a1,又h=Lsin c,联立解得uau= √30rad/a. 实验特训6向心力相关实验 1.(1)1(2)①(3)B 解析：(1)对手机，根据牛顿第二定律有F=m2,故F-2图像斜率 为k=m,因为r不变，故斜率大的质量大，所以直线1对应的手机质 量更大.(2)根据F=mw2r,由F-w图像可知，当m、仙相同时，r大的 对应的F大，故而图线①对应的半径r最大.(3)图丙可知，当增 大到一定程度时，手机与揽菜蓝侧壁间才有压力作用，该原因是手 机和蔬菜篮底部间存在摩擦力.故选B. d 2.(10 :(2)小(3)见解析图(4)女d d2 gkr d d 解析：()物体转动的线速度为=，由。■r解得u严4· (2)时间极短时，平均速度可近似等于瞬时速度，为了提高实验精 度，需要缩短挡光时间，脚挡光条的宽度应适当小些.(3)将F- 2图像中的点连接，舍弃明显偏离的点迹，如图所示 F 0 (△) (4)对滑块进行受力分析，合外力提供滑块的向心力，即F+∫ mu,且∫f=umg,联立可得F=m r(4)2mg,可知k= ，6：。则精块的质盘m一子，精块与水平纤间的动率擦因 md 数us6d2 mg gkr 专题探究7圆周运动的临界问题 1.B解析：A,小球恰好能通过圆周运动最高点，在最高点，重力提供 2 向心力mg=mR,小球运动到最高点时，小球的速度为=及， 故A错误；B.小球在a,b,c三个位置时，整直方向的加速度均为g, 小球处于完全失重状态，台秤示数相同，故B正确：C,当小球运动 到a点时，细绳对人的拉力向左，人水平方向受力平衡，人受到台秤 给其向右的静摩擦力，故C错误：D.小球运动到最低点时，根据动 能定理有2m叶-了m2=2ngR,在最低点，根据牛顿第二定#有 F,-mg=m是，解得F,=6mg,台秤的示数为N=F+Mg=6mg+Mg, 故D错误故选B. 2C解析：A.小球做圆周运动的半径为r=s血60°=，在最高点 时，绳子的拉力刚好为零，则mgm二，解得小球的速度大小为。 VF=√，选项A错误：B.在最低点时F-mg=m,,可得 F=2mg,则左侧轴承对轻杆的支持力为B=2F=mg,选项B错误： 2w5 C.在最低点时2Tcos30°=F,解得绳的拉力为T= 3m唱，选项C正 题·物理·24一