内容正文:
专题05 圆周运动
4类高频考点概览
考点一 圆周运动的描述
考点二 向心力
考点三 向心加速度、离心运动
考点四 水平、竖直圆周运动
考点一
圆周运动的描述
1.风力发电机工作时,叶片端点做半径为的匀速圆周运动,角速度为,则点的线速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【来源】2023年5月河北省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】根据匀速圆周运动的特点可知;故选A。
2.如图所示,餐桌上的转盘绕过O点的竖直轴匀速转动,A、B两个茶杯与转盘保持相对静止,A茶杯距O点较近。若两茶杯可视为质点,则两茶杯( )
A.周期相等 B.周期不相等
C.线速度相等 D.角速度不相等
【答案】A
【来源】2024年7月贵州省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】两茶杯同轴转动,角速度相等,周期也相等,根据,知,故选A。
3.江苏救援队对地震受灾国进行国际救援。救援队员用力掀开废墟中的楼板,楼板绕θ转动,经过图示位置时,板上A、B两点的线速度和角速度分别为vA、vB和ωA、ωB,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【来源】2023年江苏省普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】CD.由于A、B两点均绕O点转动,则
故C正确,D错误;
AB.根据
可知,A点转动半径小于B点转动半径,则
故AB错误。
故选C。
4.石磨是劳动人民智慧的结晶。如图所示,M、N为石磨推柄上的两点,在石磨绕竖直轴转动的过程中,下列说法正确的是( )
A.M点的角速度比N点的角速度小 B.M点的角速度比N点的角速度大
C.M点的线速度比N点的线速度小 D.M点的线速度比N点的线速度大
【答案】C
【来源】2025年广东省第一次普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】AB.由题意可知,两点为同轴转动,所以角速度相等,故AB错误;
CD.根据
可知,M点的运动半径小于N点的半径,则M点的线速度比N点的线速度小,故C正确,D错误。
故选C。
5.如图所示,A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮边缘上的点。当自行车停在路边支起后轮,并用手摇动脚踏板带动后轮转动,A、B、C三点的线速度大小分别为vA、vB、 vC,角速度大小分别为ωA、ωB、ωC ,则( )
A. B.
C.ωA>ωB=ωC D.ωA ωBωC
【答案】A
【来源】2024年1月浙江省高二上学期学业水平考试物理试题
【详解】AB.图像可知AB属于链条传动,故AB线速度大小相等,BC同轴转动角速度相同,根据
可知半径越大,线速度越大,故C的线速度大于B的线速度,综合以上分析可得
故A正确,B错误;
CD.以上分析可知,AB线速度大小相等,根据
可知半径越小,角速度越大,故B的角速度大于A的角速度,又因为BC同轴转动角速度相同,综合以上分析可得
故CD错误。
故选 A。
6.我国风力发电装机容量全球第一,提供了大量清洁能源。如图所示,A、B为某风力发电机叶片上的两点,在叶片转动时,A、B的角速度大小分别为,线速度大小分别为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【来源】2023年12月份河北普通高中学业水平合格性考试物理试卷 A卷
【详解】AB两点同轴转动,则角速度相等,即
根据v=ωr,因为
可知
故选D。
7.如图所示,自行车链条上有两点A和B,线速度大小分别为和。当齿轮正常转动时,下列关于和的大小关系说法正确的是( )
A. B. C. D.不能确定
【答案】B
【来源】2024年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】由于A和B为自行车链条上的两点,则A和B两点的线速度大小相等,则有
7.自行车的小齿轮、大齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分,、、分别为它们边缘上的点,如图所示。某同学骑自行车在水平路面上向前匀速行驶时,三点做匀速圆周运动的半径、。关于它们的线速度和角速度的关系,下列说法正确的是( )
A.、两点角速度大小之比为
B.、两点线速度大小之比为
C.、两点角速度大小之比为
D.、两点线速度大小之比为
【答案】BD
【来源】2023年5月河北省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】AB.、两点在同一个链条上,其线速度大小相等,即线速度大小之比为,根据可知,
故A错误,B正确;
D.、两点满足共轴转动,有
由可知
故D正确;
C.由和可得,、两点角速度大小之比为,故C错误。
故选BD。
8.走时准确的某时钟如图所示,各表针的转动均可看作匀速转动,以下关于时针、分针与秒针的说法正确的是( )
A.秒针转动的周期最大 B.秒针转动的角速度最大
C.时针转动的周期最大 D.时针转动的角速度最大
【答案】BC
【来源】2023年12月份河北普通高中学业水平合格性考试物理试卷 A卷
【详解】AC.秒针转动的周期为60s,分针转动的周期为3600s,时针转动的周期最大,为43200s,故A错误,C正确;
BD.根据,可知秒针转动的周期最小,角速度最大;时针转动的周期最大,角速度最小,故B正确,D错误。
故选 BC。
9.为践行低碳生活的理念,自行车已成为主要绿色交通工具之一,图示为自行车传动结构的核心部件,大齿轮、小齿轮、后轮的半径互不相等,a、b、c分别为三个轮边缘上的点,如图所示,当大齿轮匀速转动时,下列说法正确的是( )
A.a,b两点线速度的大小相等
B.b、c两点线速度的大小相等
C.a、b两点向心加速度的大小与其半径成反比
D.b、c两点向心加速度的大小与其半径成反比
【答案】AC
【来源】2021年山西省普通高中学业水平考试真题物理试题
【详解】A.由于大齿轮和小齿轮通过链条连接,因此a,b两点线速度的大小相等,A正确;
B.由于小齿轮和后轮同轴转动,因此b、c两点角速度相等,线速度大小不等,B错误;
C.根据
a,b两点线速度的大小相等,因此向心加速度的大小与其半径成反比,C正确;
D.根据
b、c两点角速度相等,因此向心加速度的大小与其半径成正比,D错误。
故选AC。
故选B。
考点二
向心力
1.如图所示,小物块P紧贴粗糙圆筒内壁,随圆筒一起绕竖直中心轴线做匀速圆周运动。关于小物块P的向心力,下列说法正确的是( )
A.物块向心力为零 B.重力提供向心力
C.摩擦力提供向心力 D.重力、弹力和摩擦力的合力提供向心力
【答案】D
【来源】2024年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】A.小物块做匀速圆周运动,速度不为零,向心力不为零,A错误;
BCD.小物块受重力、弹力和摩擦力,三者的合力提供向心力,B、C错误,D正确。
故选D。
2.如图所示,一个小球沿漏斗壁在水平面上做匀速圆周运动,小球受到( )
A.重力、支持力 B.重力、向心力
C.支持力、向心力 D.重力、向心力、支持力
【答案】A
【来源】江苏省2025年学业水平测试物理试题
【详解】小球受重力、漏斗壁的支持力两个力的作用,两个力的合力充当向心力。
故选A。
3.如图,一质量为20kg的小朋友乘坐摩天轮,随座舱做匀速圆周运动。若小朋友做圆周运动的半径为50m,角速度为0.2 rad/s,则小朋友所需的向心力大小为( )
A.0 B.20N C.40N D.200N
【答案】C
【来源】2024年7月贵州省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】小朋友所需的向心力大小为
故选C。
4.小明在游乐场坐摩天轮,摩天轮以角速度匀速转动,如图所示。小明的质量为m,离转轴距离为r。下列说法正确的是( )
A.小明所需的向心力可能为0
B.小明所需的向心力大小为
C.小明在最低点受到的支持力可能为0
D.小明受到重力、支持力和向心力的作用
【答案】B
【来源】2025年广东省第一次普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】AB.摩天轮以角速度匀速转动,则有
可知,小明所需的向心力大小为,不可能为0,故A错误,B正确;
C.小明在最低点时,由支持力与重力的合力提供向心力,则有
可知,小明在最低点受到的支持力不可能为0,故C错误;
D.向心力是一种效果力,是由其他力提供,实际受力分析时,不能够认为受到向心力作用,故D错误。
故选B。
5.洗衣机脱水筒脱水时的简化示意图如图所示,转动着的壁上始终附着一枚硬币。关于硬币的受力,下列说法正确的是( )
A.仅受到重力的作用 B.仅受到摩擦力的作用
C.仅受弹力的作用 D.受到重力、弹力和摩擦力的共同作用
【答案】D
【来源】2024年7月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】硬币受重力、侧壁的弹力和摩擦力共3个力的作用。
故选D。
6.2024年5月3日,嫦娥六号探测器发射成功,开启世界首次月球背面采样返回之旅。嫦娥六号探测器绕月球的运动可视为匀速圆周运动,其质量为m,轨道半径为r,线速度为v。根据公式可知,探测器所需的向心力大小( )
A.仅由m决定 B.仅由r决定
C.仅由v决定 D.由m、v、r共同决定
【答案】D
【来源】2024年7月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】根据公式可知,探测器所需的向心力大小由m、v、r共同决定。
故选D。
7.中国空间站“天宫二号”在引力作用下绕地球近似做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,下列说法正确的是( )
A.万有引力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力
B.电场力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力
C.摩擦力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力
D.“天宫二号”做圆周运动不需要向心力
【答案】A
【来源】2024年7月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】“天宫二号”绕地球做圆周运动,地球对“天宫二号”的万有引力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力。
故选A。
8.如图所示,内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上,一小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动,该小球的受力情况是( )
A.受重力和支持力 B.只受摩擦力
C.只受支持力 D.只受重力
【答案】A
【来源】2024 年1月四川省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】一小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动,小球受到重力和支持力,且重力和支持力的合力提供所需的向心力。
故选A。
9.如图所示,细线一端固定在A点,另一端系着小球。给小球一个初速度,使小球在水平面内做匀速圆周运动,关于该小球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.受重力、向心力作用 B.受细线拉力、向心力作用
C.受重力、细线拉力作用 D.受重力、细线拉力和向心力作用
【答案】C
【来源】2023年四川省高中学业水平考试物理试卷
【详解】对小球受力分析可得,小球受到竖直向下的重力和沿绳向上的拉力,这两个力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力。
故选C。
10.中式圆餐桌是我国传统家具,有的配有转盘,如图所示。若质量为m的小碗(可视为质点)放在水平转盘上随转盘一起匀速转动,小碗做匀速圆周运动的半径为r,角速度为。
(1)求小碗做圆周运动时所需向心力的大小F。
(2)为保证小碗不被甩出,根据所学知识,提出一条安全使用转盘的建议。
【答案】(1);(2)见解析
【来源】2024年北京市第一次普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】(1)根据牛顿第二定律,可得
又
解得
(2)为保证小碗不被甩出,可以缓慢转动转盘(减小)或将小碗靠近转盘中心放置(减小r)等措施。
考点三
向心加速度、离心运动
1.在学校航模比赛中,同学操纵线控飞机做匀速圆周运动,如图所示,飞机的角速度为ω,轨道半径为r,则向心加速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【来源】2023年江苏省普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】飞机的向心加速度为
故选B。
2.如图,长的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B,放置在光滑水平桌面上,杆中心O有一竖直方向的固定转动轴,小球A的质量大于B的质量。当杆以角速度绕轴匀速转动时,A、B的向心加速度大小为、。关于、大小关系正确的是( )
A. B. C. D.无法确定
【答案】B
【来源】2024年湖南省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】小球A、B同轴转动,角速度相同,向心加速度大小为
O点为杆中心,故小球A、B运动半径相等,可得
故选B。
3.如图,细绳的一端固定于О点另一端系一个小球,小球在竖直面内做圆周运动,a、b两点是运动的最低点和最高点。当小球运动到c点时,向心加速度的方向是( )
A.竖直向上 B.指向b点 C.指向О点 D.指向a点
【答案】C
【来源】2025年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】当小球运动到c点时,向心加速度的方向是指向圆心О点。
故选C。
4.如图所示,小球P在细绳的拉力作用下,在光滑的水平面上绕O点做匀速圆周运动。关于小球P的向心加速度的方向,下列说法正确的是( )
A.沿半径指向圆心O B.沿半径背离圆心向外
C.沿圆弧切线方向 D.竖直向上
【答案】A
【来源】2024年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】小球在光滑的水平面上绕O点做匀速圆周运动,则小球P的向心加速度的方向沿半径指向圆心O。
故选A。
5.小球在竖直平面内做半径为L的圆周运动,运动到最低点的速度为v,此时小球的加速度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【来源】江苏省2025年学业水平测试物理试题
【详解】小球做圆周运动,根据向心加速度的定义可知,小球运动到最低点的速度为v,此时小球的加速度为
故选B。
6.下列过程利用了离心现象的是( )
A.静电除尘
B.洗衣机脱水甩干衣物
C.拍掉衣服表面的灰尘
【答案】B
【来源】2023年7月广东省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】A.静电除尘是静电的利用,故A错误;
B.洗衣机利用离心现象脱水,故B正确;
C.拍掉衣服表面的灰尘,这是由于惯性的作用,不是离心现象,故C错误。
故选B。
7.下列属于离心现象危害的是( )
A.洗衣机脱水时把衣物上的水分甩掉 B.医用离心机分离血浆和红细胞
C.无缝钢管制造采用离心制管技术 D.汽车转弯时超过规定速度而冲出车道造成事故
【答案】D
【来源】2024年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】A.洗衣机脱水时把衣物上的水分甩掉是离心现象的利用,故A错误;
B.医用离心机分离血浆和红细胞是离心现象的利用,故B错误;
C.无缝钢管制造采用离心制管技术是离心现象的利用,故C错误;
D.汽车转弯时超过规定速度而冲出车道造成事故属于离心现象危害,故D正确。
故选D。
8.如图,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,运动到Р点时,撤去拉力F,则小球( )
A.继续做匀速圆周运动 B.沿轨迹Pa做直钱运动
C.沿轨迹Pb做离心运动 D.沿轨迹Pc做近心运动
【答案】B
【来源】2025年1月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,则小球的速度方向在圆弧的切线上;运动到Р点时,撤去拉力F,由于惯性,小球将沿轨迹Pa做匀速直钱运动。
故选B。
9.洗衣机的水桶示意图如图所示,它是以转桶带动衣物高速旋转的方式将湿衣服甩干的。甩干过程中的某一时段,湿衣服紧贴在匀速旋转的转筒的竖直筒壁上,与桶壁相对静止,在湿衣服的水被逐渐甩出的过程中,关于湿衣服的受力情况,下列判断正确的是( )
A.受筒壁的弹力减小 B.受筒壁的弹力不变
C.受筒壁的摩擦力增大 D.受筒壁的摩擦力不变
【答案】A
【来源】山东省2023年冬季普通高中学业水平合格考试物理试题
【详解】AB.对衣服水平方向筒壁对衣服的弹力充当向心力,则
则随着质量的减小,衣服受筒壁的弹力减小,选项A正确,B错误;
CD.竖直方向
则随着质量减小,衣服受筒壁的摩擦力减小,选项CD错误。
故选A。
10.医务人员通过控制离心机的转速可以将血浆从血液中分离出来,在分离过程中血浆做( )
A.离心运动 B.近心运动
C.加速直线运动 D.减速直线运动
【答案】A
【来源】2024年7月贵州省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】离心机工作时,试管内的物质随离心机做圆周运动,根据
可知质量大的物体,即密度较大的成分(如血浆)需要更大的向心力,当实际提供的力不足以满足时,会向外侧(远离圆心)运动,即离心运动。
故选A。
考点四
水平、竖直圆周运动
1.如图所示,内壁光滑的漏斗固定,一质量为m的小球,以角速度ω沿内壁在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,下列关于小球的说法,正确的是( )
A.向心加速度大小为mωr
B.向心加速度方向始终指向漏斗底部的O点
C.向心力由小球所受重力提供
D.向心力由漏斗对小球支持力的水平分力提供
【答案】D
【来源】2023年7月广东省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】AB.向心加速度大小为mω2r,方向指向轨道圆心,故AB错误;
CD.向心力由漏斗对小球支持力和重力的合力提供,大小等于漏斗对小球支持力的水平分力,故C错误,D正确
故选D。
2.如图所示,人坐在“空中飞椅”里做匀速圆周运动,不计空气阻力,人和飞椅整体( )
A.只受重力作用 B.只受绳索拉力作用
C.受重力和绳索拉力作用 D.受重力、绳索拉力和向心力作用
【答案】C
【来源】2023年江苏省普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】不计空气阻力,人和飞椅整体,受重力和绳索的拉力,二者的合力提供向心力。
故选C。
3.如图所示,餐桌上的转盘低速转动时,碗相对于转盘静止。下列说法正确的是( )
A.圆盘转动加快,碗可能脱离圆盘
B.圆盘转动减慢,碗可能滑向圆心
C.圆盘突然停止转动,碗将向后滑动
D.无论圆盘转速多大,碗都不能脱离圆盘
【答案】A
【来源】2024年7月黑龙江省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】AD.碗做圆周运动的向心力由静摩擦力提供,若圆盘转动加快,碗受的最大静摩擦力不足以提供碗做圆周运动的向心力时,碗做离心运动而脱离圆盘,选项A正确,D错误;
B.圆盘转动减慢,碗受的静摩擦力减小,则碗仍相对圆盘静止,不可能滑向圆心,选项B错误;
C.圆盘突然停止转动,碗由于惯性将向前滑动,选项C错误;
故选A。
4.为保证驾乘人员安全,车辆在公路弯道行驶时,不允许超过规定的速度。质量为2×103kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104N,若汽车经过的弯道半径为28m,则汽车不会发生侧滑的最大速度是( )
A.7m/s B.14m/s C.21m/s D.28m/s
【答案】B
【来源】2025年1月辽宁省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】汽车转弯时静摩擦力提供向心力,有
代入数据解得
故选B。
5.如图所示的圆锥摆,质量为m的摆球在水平面内做匀速圆周运动,摆线与竖直方向夹角为,不计空气阻力,重力加速度为g。该摆球受到的拉力大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【来源】2025年广东省第一次普通高中学业水平合格性考试物理试卷
【详解】摆球在水平面内做匀速圆周运动,由所受外力的合力提供向心力,对摆球进行分析,如图所示
则摆球受到的拉力大小为
故选B。
6.飞行员驾驶歼-20战斗机在竖直平面内进行俯冲表演,战斗机在最低点附近的运动可看作半径为R的圆周运动,通过最低点时速度为v。飞行员的质量为m,重力加速度为g。则飞行员在最低点受到座椅的作用力大小为( )
A.mg B. C. D.
【答案】D
【来源】2023年12月份河北普通高中学业水平合格性考试物理试卷 A卷
【详解】设飞行员在最低点受到座椅的作用力大小为,根据牛顿第二定律有
可得
故选D。
7.如图所示,某同学表演“水流星”,他抡动长L的轻绳让装有水的杯子在竖直平面内做圆周运动。若杯子经过最高点时速率为v,杯子和水的质量为m,重力加速度为g,忽略杯子的大小,此时轻绳拉力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【来源】2023年7月广东省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】在最高点时细绳的拉力和重力的合力充当向心力,故有
解得
故选B。
8.在长度为l的不可伸长的轻绳下端连接一个质量为m的小球(可视为质点),将绳的上端固定,使A球在水平面内做匀速圆周运动,重力加速度大小为g,如图所示。下列关于小球做匀速圆周运动的表达式正确的是 ( )
A.角速度 B.线速度
C.周期 D.向心加速度
【答案】D
【来源】2024年1月辽宁省普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】根据牛顿第二定律
可得
,,
周期
故选D。
9.如图所示,一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度为ω。盘面上距转轴为R的位置有一个质量为m的小物块(可视为质点),随圆盘一起做匀速圆周运动。
(1)求小物块做圆周运动所需向心力的大小F;
(2)保持圆盘转动的角速度ω不变,减小小物块到转轴的距离,小物块仍随圆盘一起做匀速圆周运动,它所需向心力的大小F是否变化,请说明理由。
【答案】(1);(2)小物块所需的向心力减小,根据F = mω2r,r减小,小物块所需的向心力F随之减小
【来源】北京市顺义牛栏山第一中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理(学考)试卷
【详解】(1)根据牛顿第二定律
(2)小物块所需的向心力减小。根据
r减小,小物块所需的向心力F随之减小。
10.拱形桥在生活中很常见,汽车过拱形桥的运动可看作圆周运动。如图所示,质量为的汽车通过拱形桥最高点时的速度大小为。已知拱形桥桥面的圆弧半径为,重力加速度为。
(1)求汽车通过拱形桥最高点时的向心力大小。
(2)某同学认为,汽车通过拱形桥最高点时的速度越大,对桥面的压力就越大。你认为该同学的说法是否正确?请说明理由。
【答案】(1)
(2)见解析
【来源】2024年北京市第二次普通高中学业水平合格性考试物理试题
【详解】(1)根据牛顿第二定律
(2)该同学的说法不正确。汽车通过拱形桥最高点时对汽车受力分析,并结合牛顿第二定律可得
解得
故汽车得速度越大,汽车所受支持力就越小。由牛顿第三定律可知,汽车对桥的压力也就越小。(其他表述,合理即可)
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专题05 圆周运动
4类高频考点概览
考点一 圆周运动的描述
考点二 向心力
考点三 向心加速度、离心运动
考点四 水平、竖直圆周运动
考点一
圆周运动的描述
1.风力发电机工作时,叶片端点做半径为的匀速圆周运动,角速度为,则点的线速度大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示,餐桌上的转盘绕过O点的竖直轴匀速转动,A、B两个茶杯与转盘保持相对静止,A茶杯距O点较近。若两茶杯可视为质点,则两茶杯( )
A.周期相等 B.周期不相等
C.线速度相等 D.角速度不相等
3.江苏救援队对地震受灾国进行国际救援。救援队员用力掀开废墟中的楼板,楼板绕θ转动,经过图示位置时,板上A、B两点的线速度和角速度分别为vA、vB和ωA、ωB,则( )
A. B. C. D.
4.石磨是劳动人民智慧的结晶。如图所示,M、N为石磨推柄上的两点,在石磨绕竖直轴转动的过程中,下列说法正确的是( )
A.M点的角速度比N点的角速度小 B.M点的角速度比N点的角速度大
C.M点的线速度比N点的线速度小 D.M点的线速度比N点的线速度大
5.如图所示,A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮边缘上的点。当自行车停在路边支起后轮,并用手摇动脚踏板带动后轮转动,A、B、C三点的线速度大小分别为vA、vB、 vC,角速度大小分别为ωA、ωB、ωC ,则( )
A. B.
C.ωA>ωB=ωC D.ωA ωBωC
6.我国风力发电装机容量全球第一,提供了大量清洁能源。如图所示,A、B为某风力发电机叶片上的两点,在叶片转动时,A、B的角速度大小分别为,线速度大小分别为,则( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,自行车链条上有两点A和B,线速度大小分别为和。当齿轮正常转动时,下列关于和的大小关系说法正确的是( )
A. B. C. D.不能确定
7.自行车的小齿轮、大齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分,、、分别为它们边缘上的点,如图所示。某同学骑自行车在水平路面上向前匀速行驶时,三点做匀速圆周运动的半径、。关于它们的线速度和角速度的关系,下列说法正确的是( )
A.、两点角速度大小之比为
B.、两点线速度大小之比为
C.、两点角速度大小之比为
D.、两点线速度大小之比为
8.走时准确的某时钟如图所示,各表针的转动均可看作匀速转动,以下关于时针、分针与秒针的说法正确的是( )
A.秒针转动的周期最大 B.秒针转动的角速度最大
C.时针转动的周期最大 D.时针转动的角速度最大
9.为践行低碳生活的理念,自行车已成为主要绿色交通工具之一,图示为自行车传动结构的核心部件,大齿轮、小齿轮、后轮的半径互不相等,a、b、c分别为三个轮边缘上的点,如图所示,当大齿轮匀速转动时,下列说法正确的是( )
A.a,b两点线速度的大小相等
B.b、c两点线速度的大小相等
C.a、b两点向心加速度的大小与其半径成反比
D.b、c两点向心加速度的大小与其半径成反比
考点二
向心力
1.如图所示,小物块P紧贴粗糙圆筒内壁,随圆筒一起绕竖直中心轴线做匀速圆周运动。关于小物块P的向心力,下列说法正确的是( )
A.物块向心力为零 B.重力提供向心力
C.摩擦力提供向心力 D.重力、弹力和摩擦力的合力提供向心力
2.如图所示,一个小球沿漏斗壁在水平面上做匀速圆周运动,小球受到( )
A.重力、支持力 B.重力、向心力
C.支持力、向心力 D.重力、向心力、支持力
3.如图,一质量为20kg的小朋友乘坐摩天轮,随座舱做匀速圆周运动。若小朋友做圆周运动的半径为50m,角速度为0.2 rad/s,则小朋友所需的向心力大小为( )
A.0 B.20N C.40N D.200N
4.小明在游乐场坐摩天轮,摩天轮以角速度匀速转动,如图所示。小明的质量为m,离转轴距离为r。下列说法正确的是( )
A.小明所需的向心力可能为0
B.小明所需的向心力大小为
C.小明在最低点受到的支持力可能为0
D.小明受到重力、支持力和向心力的作用
5.洗衣机脱水筒脱水时的简化示意图如图所示,转动着的壁上始终附着一枚硬币。关于硬币的受力,下列说法正确的是( )
A.仅受到重力的作用 B.仅受到摩擦力的作用
C.仅受弹力的作用 D.受到重力、弹力和摩擦力的共同作用
6.2024年5月3日,嫦娥六号探测器发射成功,开启世界首次月球背面采样返回之旅。嫦娥六号探测器绕月球的运动可视为匀速圆周运动,其质量为m,轨道半径为r,线速度为v。根据公式可知,探测器所需的向心力大小( )
A.仅由m决定 B.仅由r决定
C.仅由v决定 D.由m、v、r共同决定
7.中国空间站“天宫二号”在引力作用下绕地球近似做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,下列说法正确的是( )
A.万有引力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力 B.电场力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力
C.摩擦力提供“天宫二号”做圆周运动的向心力 D.“天宫二号”做圆周运动不需要向心力
8.如图所示,内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上,一小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动,该小球的受力情况是( )
A.受重力和支持力 B.只受摩擦力
C.只受支持力 D.只受重力
9.如图所示,细线一端固定在A点,另一端系着小球。给小球一个初速度,使小球在水平面内做匀速圆周运动,关于该小球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.受重力、向心力作用 B.受细线拉力、向心力作用
C.受重力、细线拉力作用 D.受重力、细线拉力和向心力作用
10.中式圆餐桌是我国传统家具,有的配有转盘,如图所示。若质量为m的小碗(可视为质点)放在水平转盘上随转盘一起匀速转动,小碗做匀速圆周运动的半径为r,角速度为。
(1)求小碗做圆周运动时所需向心力的大小F。
(2)为保证小碗不被甩出,根据所学知识,提出一条安全使用转盘的建议。
考点三
向心加速度、离心运动
1.在学校航模比赛中,同学操纵线控飞机做匀速圆周运动,如图所示,飞机的角速度为ω,轨道半径为r,则向心加速度大小为( )
A. B. C. D.
2.如图,长的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B,放置在光滑水平桌面上,杆中心O有一竖直方向的固定转动轴,小球A的质量大于B的质量。当杆以角速度绕轴匀速转动时,A、B的向心加速度大小为、。关于、大小关系正确的是( )
A. B. C. D.无法确定
3.如图,细绳的一端固定于О点另一端系一个小球,小球在竖直面内做圆周运动,a、b两点是运动的最低点和最高点。当小球运动到c点时,向心加速度的方向是( )
A.竖直向上 B.指向b点 C.指向О点 D.指向a点
4.如图所示,小球P在细绳的拉力作用下,在光滑的水平面上绕O点做匀速圆周运动。关于小球P的向心加速度的方向,下列说法正确的是( )
A.沿半径指向圆心O B.沿半径背离圆心向外
C.沿圆弧切线方向 D.竖直向上
5.小球在竖直平面内做半径为L的圆周运动,运动到最低点的速度为v,此时小球的加速度为( )
A. B. C. D.
6.下列过程利用了离心现象的是( )
A.静电除尘
B.洗衣机脱水甩干衣物
C.拍掉衣服表面的灰尘
7.下列属于离心现象危害的是( )
A.洗衣机脱水时把衣物上的水分甩掉 B.医用离心机分离血浆和红细胞
C.无缝钢管制造采用离心制管技术 D.汽车转弯时超过规定速度而冲出车道造成事故
8.如图,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,运动到Р点时,撤去拉力F,则小球( )
A.继续做匀速圆周运动 B.沿轨迹Pa做直钱运动
C.沿轨迹Pb做离心运动 D.沿轨迹Pc做近心运动
9.洗衣机的水桶示意图如图所示,它是以转桶带动衣物高速旋转的方式将湿衣服甩干的。甩干过程中的某一时段,湿衣服紧贴在匀速旋转的转筒的竖直筒壁上,与桶壁相对静止,在湿衣服的水被逐渐甩出的过程中,关于湿衣服的受力情况,下列判断正确的是( )
A.受筒壁的弹力减小 B.受筒壁的弹力不变
C.受筒壁的摩擦力增大 D.受筒壁的摩擦力不变
10.医务人员通过控制离心机的转速可以将血浆从血液中分离出来,在分离过程中血浆做( )
A.离心运动 B.近心运动
C.加速直线运动 D.减速直线运动
考点四
水平、竖直圆周运动
1.如图所示,内壁光滑的漏斗固定,一质量为m的小球,以角速度ω沿内壁在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,下列关于小球的说法,正确的是( )
A.向心加速度大小为mωr
B.向心加速度方向始终指向漏斗底部的O点
C.向心力由小球所受重力提供
D.向心力由漏斗对小球支持力的水平分力提供
2.如图所示,人坐在“空中飞椅”里做匀速圆周运动,不计空气阻力,人和飞椅整体( )
A.只受重力作用 B.只受绳索拉力作用
C.受重力和绳索拉力作用 D.受重力、绳索拉力和向心力作用
3.如图所示,餐桌上的转盘低速转动时,碗相对于转盘静止。下列说法正确的是( )
A.圆盘转动加快,碗可能脱离圆盘
B.圆盘转动减慢,碗可能滑向圆心
C.圆盘突然停止转动,碗将向后滑动
D.无论圆盘转速多大,碗都不能脱离圆盘
4.为保证驾乘人员安全,车辆在公路弯道行驶时,不允许超过规定的速度。质量为2×103kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104N,若汽车经过的弯道半径为28m,则汽车不会发生侧滑的最大速度是( )
A.7m/s B.14m/s C.21m/s D.28m/s
5.如图所示的圆锥摆,质量为m的摆球在水平面内做匀速圆周运动,摆线与竖直方向夹角为,不计空气阻力,重力加速度为g。该摆球受到的拉力大小为( )
A. B.
C. D.
6.飞行员驾驶歼-20战斗机在竖直平面内进行俯冲表演,战斗机在最低点附近的运动可看作半径为R的圆周运动,通过最低点时速度为v。飞行员的质量为m,重力加速度为g。则飞行员在最低点受到座椅的作用力大小为( )
A.mg B. C. D.
7.如图所示,某同学表演“水流星”,他抡动长L的轻绳让装有水的杯子在竖直平面内做圆周运动。若杯子经过最高点时速率为v,杯子和水的质量为m,重力加速度为g,忽略杯子的大小,此时轻绳拉力的大小为( )
A. B. C. D.
8.在长度为l的不可伸长的轻绳下端连接一个质量为m的小球(可视为质点),将绳的上端固定,使A球在水平面内做匀速圆周运动,重力加速度大小为g,如图所示。下列关于小球做匀速圆周运动的表达式正确的是 ( )
A.角速度 B.线速度
C.周期 D.向心加速度
9.如图所示,一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度为ω。盘面上距转轴为R的位置有一个质量为m的小物块(可视为质点),随圆盘一起做匀速圆周运动。
(1)求小物块做圆周运动所需向心力的大小F;
(2)保持圆盘转动的角速度ω不变,减小小物块到转轴的距离,小物块仍随圆盘一起做匀速圆周运动,它所需向心力的大小F是否变化,请说明理由。
10.拱形桥在生活中很常见,汽车过拱形桥的运动可看作圆周运动。如图所示,质量为的汽车通过拱形桥最高点时的速度大小为。已知拱形桥桥面的圆弧半径为,重力加速度为。
(1)求汽车通过拱形桥最高点时的向心力大小。
(2)某同学认为,汽车通过拱形桥最高点时的速度越大,对桥面的压力就越大。你认为该同学的说法是否正确?请说明理由。
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