第四章 实验特训6 向心力相关实验&专探究7 圆周运动的临界问题-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

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Nsin0+fcs9=m@2r,Ncs8=fsin+mg,又fn=0.6N 联立，解得wm=2.5/s,故C正确，D错误.故选BC 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mgsn6= mgeos0,解得u=tan8,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=m,又r= Ki血8，联立，解得如√R√R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，如>√风。时，小物 体有做离心运动的趋势，小物体受到的摩擦力垂直于A0指向'， 在竖直方向上有mg+finB=Fxcos0,水平方向上有Fxsin0+ f0s8=mw2r,联立，解得f=mR2 sin Beos0-mgsin8,故B错误，C正 确：D.容器以最大角速度转动时，有mg+uF、in9=、cs8, nFe2联立，解得”√放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 成结合牛顿第二定律有万mg+mg=m· 302.解得u= 2 2√是做选A 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=1kg故A错误：B.当2=25(m)2,Fx=0,根据牛 领第二定律有gm尽·求得小球做圆周运动的半径为R:三 2.5m,故B正确：C.由图乙，可知当2=7时，F、=10N,根据牛顿 我二定律有人mg三m石，求得=50(。户，当2-2时，根 2v 牛顿第二定律有民+g=m尺，求得此时杆对小球的弹力大小为 =30N,故C错误：D.当2=子时，小球的向心加速度大小为a,= R=20m/3,故D错误故选B 7.ACD解析：A.根据几何关系可知，两绳部处于伸长状态时，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,%60=mg。 T血0心1如，解得w=√臣严故A正确：当整直转轴 的角速度为，√臣时，两绳都处于饰长状态，之后雅线地大角迷度。 两绳一→直处于伸长状态，绳1不可能变为松弛状态，故B错误：C,两 绳均处于伸长状态时，竖直方向有T,cs60°=mg+T%60°，可得 T,-T:=2mg,可知绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定，故C正 确：业当竖直转轴的角瑞度为2√任时，竖直方向有 T,cw60=mg+T3s60°.水平方向有Tin60°+T2in60°= mLin60,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)5rads(2)Fx=3.84NF,=9.62N(3)V30rads 解析：(1)小球恰好飞离圆锥体时，由牛顿第二定律得 mgtan37°=mwr,又r=Lsim37°，联立解得0=5a/s:(2)小球以 角速度u=3ads转动时，由平衡条件得Frs37°+F、sin37°=mg, 牛领第二定律得Frsin37-F、c%37°=u2r,解得F,=962N,F、= 384N:(3)物块A受到的最大静摩擦力为F,=uMg=15N,小球B 飞离圆锥体时细线的拉力为F0637 =125N,由于F>Fm,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已飞离圆锥体，设细线与竖直方向的夹角为《，则 Fosa=mg,Frsin a=mw2nr,义=Lsin a,联立解得wm= 30 rad s. 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.根据牛横第二定律有F=@2r,故F-仙2图像斜率 为女=m,因为，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=m2r,由F-w图像可知，当m,仙相同时.F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，手机与蔬菜篮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)红 d2 ghr d 解桥：(1)物体转动的线速度为=，由=r解得@=d· (2)时间极短时，平均速度可近似等于摒时速度，为了提高实验精 度，需要缩短挡光时间，即挡光条的宽度应适当小些.(3)将F (A)图像中的点连接，舍弃明显偏离的点迹，如图所示 0 (④)2 (4)对滑块进行受力分析，合外力提供滑块的向心力，即F+∫ ,/小m联立可得F:学·山，可知 md ,一b=mg.则滑块的质量m=:,滑块与水平杆间的动摩擦因 数4.6. 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量高点，在最高点，重力提供 向心力mgmR小球运动到最高点时，小球的速度为√乐， 故A错误：B.小球在a,b、e三个位置时.竖直方向的加速度均为8， 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 能定理有了叶-之m2=2加优，在最纸点，靓搭牛顿第二定徘行 g=m尽，解得：=6g,台释的示数为N=+g=6g士 故D错误故选B. 2.C解析：A小球做圆周运动的半径为，=m60°=，在最高点 2 绳子的拉力刚好为零，则g=m广，解得小球的速度大小为 /3 产√气，选项A错误：B在最低点时F-mg=m 可得 F=2mg,则左侧轴系对轻杆的支持力为F,=2F=mg,选项B错误： 23 C在最低点时27o30°=F,解得绳的拉力为T了mg,选项C正 题·物理·24一 确：D.根据F=mg+m二可知，若速度加倍，在最低点时绳子的拉力 不能变为原来的四倍，选项D错误故选C 3.C解析：AB.设小球通过最高点的最小速度为，由题意得在最高 点时有mg血0=m,解得通过圆轨道最高点的最小速度为，= w2 ，故A错误，B正确：C.在最低点时有F、mgin0=m,,代 人解得F=9N,故C正确：D.小球在圆心等高处时，切向加速度为 a=gn30°=5m/3,除此之外还有向心加速度，所以在此位置的加 速度应大于5m/2,选项D错误故选BC. 4.B解析：A球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，即重力 恰好提供向心力，则有mg=m元解得=V2,故A错误：B由 于A、B两球的角速度相等，由：=w,得球A的速度大小为， ,2L,放B正确：CD杆对A球的作用力T-g三 则T产，B球到是高点时，对杆无弹力，所以水平转轴对轩的作 用力为1.5mg,故CD错误故选B 5.B解析：对A分析，根据牛顿第二定律有F-m8=m,,可得。 园管对小球A的弹力为F,=28N,方向向上，则小球A对圆管的弹 力为F,=F,=28N,方向向下，对例管分析.则有F2=F,+mg,解得， 小球B对圆管的弹力为F2=44N,方向向上.则圆管对小球B的弹 t 力为Fn=F=4N,方向向下，对小球B分析，有F+mmg=mn 解得，小球B的速度为=4m/,故选B 6.D解析：A.设杆的长度为【，若匀速转动时，速度大小等于√g.则 在最高点g+F=m二，解得F=0,故小球运动到最高点时，杆对球 的作用力不一定竖直向下，故A错误：B.如图所示，当杆运动到左 侧与圆心等高的A点时，小球受重力和杆的弹力，合力提供向心力， 所以杆的弹力方向斜向右上方，不是指向圆心，故B错误：C.设在 最高点时.杆的弹力为F,在最低点时，杆的弹力为F:,当杆转动的 角速度为o时，F,=0.此时重力提供向心力，即mg=m1,解得 =怎，当杆转动的角速度仙<时，则在最高点，有mg F1=mwL,在最低点，有F2-mg=mw2L,解得F2-F,=2m@21<2mg,当 杆转动的角速度>时，在最高点.有mg+F,=mL,在最低点， 有F3-mg=mwL,解得F2-F,=2mg,故C错误：D.由C选项分析， 可知当杆转动的角速度为u时，F,=0,则F2-F,>0,当杆转动的角 速度@<@时，F3-F,>0,当杆转动的角速度w>时，F2-F,>0,综 上所述，小球运动到最低点杆对球的作用力一定比运动到最高点时 大，即F>F,故D正确.故选D 7.B解析：当A,B与圆盘一起绕中轴线匀速转动达到最大角速度 时有7gm·2.13g=3.解得o,-2,√四，若头 将B的质量增加为2m,A,B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大 角速度为1时有T+μ·2mg=2m5·2r,T-4·3mg=3mo3r,解得 、诞，所以=2，故选A 2=r 5 8.D解析：A.两物体随圆盘转动，角速度相同为w,运动半径为，则 两物体转动所需的向心力为F,=mw2,F3=2nr@2,即乙所需要的向 心力是甲所需要的向心力的2倍，故A错误：B.设乙对甲的摩擦力 为，盘对乙的摩擦力为人，根据牛顿第二定律有=F不=F2 一学霸高考·白 解得上=3.放B错误：CD.当甲，乙整体刚好和转盘发生相对滑动 时.有h2×3mg=3m心2，解得a=气 2g ,此时甲所受摩擦力为 户mw2=42mg4,mg.所以为了保证甲，乙均不发生滑动，角速度仙 的最大值为w=严，放C错误D正确放法D 第四章综合测试 1,B解析：如图，当小船相对抱面的运动轨迹恰好与旋祸边界相切 且小船在静水中的速度”与其相对地面的速度垂直时，小船在静 水中的速度最小 A 由几何关系血∠C4B=2云2，故∠CB=30°，所以小船相对地面 的速度与水平方向的夹角为8=60°，放r=1sin60°= 2,放 选B. 2,C解析：BD.小球通过桌面的时何为= 2R2R T AR “2此时小球的 起点与终点重合，故B,D错误：AC.设圆桌转动的角速度为仙，小球 离圆心的距离为=R-,则小球相对圆同沿径向方向位移为y=量 垂直于径向方向的速度为？，=r=wR-,则垂直于径向方向的位 为x=,t=o-n2,可知2+y2≠C(常数)，则x=-o二 迹方程是类似抛物线的方程，故A错误，C正确故选C 3.C解析：B.当F=0时.2=a,恰好由重力作为向心力.满足g= m反联立可得当地重力加速度大小为g“无B错误：C.当户=0 时，F=,小球恰好处于平衡状态，可得F=mg,可得小球的质量 为m=出，C正确：A当2=>，所需的向心力大于重力，故杆对小 球的弹力方向向下，A错误：D.当2=2a时，由牛顿第二定律可得 F4mg=mR,代人数据可解得F=mg,小球受到的弹力与重力大小 相等，D错误故选C 4.C解析：小球进人圆形轨道后刚好能通过e点，有mg=mR,从c 点到4点小球做平抛运动，有2R=了，=，=， 7,解得=2m/%,1=0.4*,x=08m,=25m/,故选C. 5.C解析：A.设悬挂A,B球的细绳与竖直方向的夹角分别为aB,则 6.3 n=。,m0==,,解得a=37,8=53°.对A,B球 在竖直方向，由平衡条件得F,wa=mg,Fn%B=mg.解得4f,= 配，放A错误：R对4，由牛顿第二定球得网gma=m(凭)× 2 26 6L,对B,由牛顿第二定律得mngtan8=m 2 T 4解得T1=3 T。,故B错误：C,剪断细绳后两球都做平抛运动，竖直方向6l= 之，解得=2√受再球同时落地，故C正痛，认小球政匀连圆 周运动，由牛顿第二定律得mgan=m,mgam0m年·剪断细 绳后小球做平抛运动，水平方向x=心，x=,小球落地点到0点 的离L1=√(6)+，b=√(4)+，解得L1=3√oL,Ln= 45L,故D错误.故选C. 6.D解析：AB.把小球在D点的重力分别沿着D方向与垂直OD方 题·物理·25一实验特训6向 ☑题型强化热点聚焦，重难突破|限时：20mim 1.(2025·吉林三模)某同学常用身边的器材 来完成一些物理实验.如图甲，他将手机放在 蔬菜沥水器中侧壁竖直的蔬菜篮底部，紧靠 侧壁边缘竖直放置，从慢到快转动手柄，可以 使手机随蔬菜篮转动，手机和蔬菜篮始终相 对静止，利用手机自带的某软件可以记录手 机与蔬菜篮侧壁间压力F和角速度ω的 数值， (1)保持手机到竖直转轴的距离，不变，更换 不同质量的手机（均可看作质点），重复 上述操作，利用电脑拟合出两次的F-ω 图像，由图像乙可知，直线（填“1”或 “2”)对应的手机质量更大： (2)保持手机质量不变，使用半径不同的蔬 菜篮重复上述步骤，测出手机到竖直 转轴的距离r,作出对应的F-ω图像，在 同一坐标系中分别得到图丙中的五条图 线，对5条图线进行分析研究可知图线 (填“①”“②”“③”“④”或“⑤”)对 应的半径r最大： 1.0l 05 10 20 cMrad.s) 丙 (3)图丙中图线不过坐标原点的原因是 第四章曲线运动学霸高春 心力相关实验 A.手机到竖直转轴的距离r的测量值 偏小 B.手机和蔬菜篮底部间存在摩擦力 C.手机和蔬菜篮侧壁间存在摩擦力 2.(2025·河北石家庄月考)某实验小组对水 平面内的圆周运动进行探究，装置如图甲所 示.滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直 杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连 接滑块，用来测量细绳拉力F的大小，滑块上 固定一遮光片，宽度为d,遮光片与固定在铁 架台上的光电门可测量滑块的角速度ω，滑 块旋转半径为r,滑块受到的最大静摩擦力等 于滑动摩擦力. (42 (1)若测得遮光片经过光电门时的遮光时间 为△t,则角速度ω= (2)为了提高实验精度，挡光条的宽度应适 当 (填“小”或“大”)些： (3)改变水平杆转动的角速度，测得多组数 据，以F为纵坐标，以 4为横坐标，在 坐标纸中描出数据点，请在图乙中作出F 的图像： (4)若F- (山)图像的斜率为k,纵截距为 -b,重力加速度为g,则滑块的质量 m= ,滑块与水平杆间的动摩擦 因数4= .(用题中物理量k、b d、rg表示) 学霸高春白题物理 专题探究7 圆月 ☑专题强化 热点聚焦，重准突破|限时：40min 题型1绳球类模型 1.(2025·江苏苏州月考)如图所示，一质量 为M的人站在台秤上，一根长为R的悬线一 端系一个质量为m的小球，手拿悬线另一 端，小球绕悬线另一端点在竖直平面内做圆 周运动，且小球恰好能通过圆周运动最高点， 则下列说法正确的是 () A.小球运动到最高点时，小球的速度为零 B.小球在a、b、c三个位置时，台秤的示数 相同 C.当小球运动到a点时，人受到台秤给其向 左的静摩擦力 D.小球运动到最低点时，台秤的示数 为Mg-6mg (第1题) (第2题) 2.(2024·河南商丘联考)一根轻杆穿过两个固 定轴承，可自由转动，相距为1的A、B两点固 定两根长度也为【的轻绳，轻绳下端固定一个 质量为m的小球，如图所示现对小球施加一 个始终与速度方向共线的力，使小球在竖直 平面内做匀速圆周运动，在最高点时，绳子的 拉力刚好为零，下列说法正确的是（ A.小球的速度大小为√g B.在最低点时，左侧轴承对轻杆的支持力为 06 运动的临界问题 3 C.在最低点时，绳的拉力为 3 mg D.若速度加倍，在最低点时绳子的拉力变为 原来的四倍 3.(多选)如图所示，在与水平地面夹角为0= 30的光滑斜面上有一半径为r=0.1m的光 滑圆轨道，一质量为m=0.2kg的小球在圆轨 道内沿轨道做圆周运动，g取10m/s2,下列说 法正确的是 () A.小球能通过圆轨道最高点的最小速度为0 B.小球能通过圆轨道最高点的最小速度为 2 m/s C.小球以2m/s的速度通过圆轨道最低点时 对轨道的压力为9N D.若小球可以做完整的圆周运动，则小球通 过圆心等高处的加速度大小为5m/s (第3题) (第4题) 题型2杆球类模型 4.(2025·江西景德镇三模)如图所示，轻杆长 3L,在杆两端分别固定质量均为m的球A和 B,光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O 点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平 面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B 恰好无作用力.忽略空气阻力，重力加速度 为g,则球B在最高点时 () A.球B的速度为零 B球A的速度大小为 C.水平转轴对杆的作用力为mg D.水平转轴对杆的作用力为2mg 5.（2025·广东佛山联考)如图所示，质量为 1.6kg、半径为0.5m的光滑细圆管用轻杆固 定在竖直平面内，小球A和B(均可视为质 点)的直径略小于细圆管的内径（内径远小 于细图管半径).它们的质量分别为m,= 1kg、mg=2kg某时刻，小球A、B分别位于 圆管最低点和最高点，且A的速度大小为 =3m/s,此时杆对圆管的弹力为零，则B 球的速度大小vg为(g取10m/s2)() A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s (第5题) (第6题) 6.(2025·江苏宿迁月考)如图所示，轻杆一端 固定在垂直于纸面的水平转轴上，另一端固 定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平 面内做匀速圆周运动，重力加速度为g,则下 列说法正确的是 A.小球运动到最高点时，杆对球的作用力一 定竖直向下 B.小球运动到左侧与圆心等高的A点时，杆 对球的力沿杆向右 C.在最低点和最高点，杆对球的弹力之差一 定为2mg D.小球运动到最低点杆对球的作用力一定 比运动到最高点时大 题型3转盘上的圆周运动 7.(2025·陕西西安模拟)如图所示，在匀速转 动的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相 连可视为质点的物体A和B,A的质量为3m, 第四章曲线运动学霸高春 B的质量为m.它们分居圆心两侧，到圆心的 距离分别为R,=r,Re=2r,A、B与盘间的动摩 擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦 力.A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最 大角速度为w:若只将B的质量增加 为2m,A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的 最大角速度为，转动过程中轻绳未断，则 为 A.3:2 B.2:5 C.5:6 D.√2：2 @0一 r i 2r (第7题)》 (第8题) 8.(2025·四川内江一模)如图，在粗糙的水平 圆盘上，甲、乙两个小物体（可视为质点）叠 放在一起随圆盘一起做角速度为。的匀速 圆周运动，两小物体所在位置到转轴距离为 「，乙的质量是甲的质量的2倍，甲、乙两物体 间的动摩擦因数为41，盘与乙物体间的动摩 擦因数为以2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，4，>2，重力加速度为g,则下列说法正确 的是 () A.乙所需要的向心力是甲所需要的向心力 的3倍 B.盘对乙的摩擦力是甲对乙的摩擦力 的2倍 C.为了保证甲、乙均不发生滑动，角速度w 的最大值为 μ1g r D.为了保证甲、乙均不发生滑动，角速度0 的最大值为 28 065