第六章 圆周运动 情境题专项-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第二册练习手册（人教版）

情境是 1.行星减速机是一种用途广泛的工业产品， 可以降低电机的转速。如图所示为行星减 速机的一种工作原理图。在该种状态下， “行星架”为固定件，中心“太阳轮”为 从动件，其半径为R,周围四个“行星 轮”的半径为R2,“齿圈”为主动件，其 中R=2R2,A、B、C分别是“太阳轮”“行 星轮”“齿圈”边缘上的点，则() 行星轮 B. 齿圈 (主动件) 第1题图 A.A点与B点的角速度相同 B.A点与C点的角速度之比为3：1 C.B点与C点的转速之比为4：1 D.A点与C点的周期之比为2：1 2.汽车后备箱盖一般都配有可伸缩的液压 杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示， 可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下 端固定于箱内O'点，B也为后盖上一点， 后盖可绕过O点的固定铰链转动，在合上 后备箱盖的过程中() 甲 第2题图 A.A点相对于O'点做圆周运动 第六章圆周运动。 题专项 B.A点与B点相对于O点转动的线速度 大小相等 C.A点与B点相对于O点转动的角速度 大小相等 D.A点与B点相对于O点转动的向心加 速度大小相等 3.如图甲所示为拨浪鼓，最早出现在战国时 期，宋代时小型拨浪鼓已成为儿童玩具。 某个拨浪鼓简化模型如图乙所示，拨浪鼓 上分别系有长度不等的两根细绳，绳的一 端系着小球，另一端固定在关于手柄对称 的鼓沿上；A、B两球相同，连接A球的 绳子更长一些，现使鼓绕竖直放置的手柄 匀速转动，两小球在水平面做周期相同的 匀速圆周运动时，不计空气阻力，下列说 法正确的是( 甲 乙 第3题图 A.两球做匀速圆周运动时绳子与竖直方 向的夹角>B B.A、B两球的向心加速度相等 C.A球的线速度小于B球的线速度 D.A球所受的绳子拉力小于B球所受绳 子的拉力 4.如图所示，餐桌的自动转盘在电动机的带 练(33 高中物理必修第二册（人教版） 动下以周期T匀速转动。两个材料相同、： 质量不同的茶杯A、B放在转盘上，与转 盘保持相对静止，它们到转轴的距离均为r, 且可看作质点。已知最大静摩擦力等于滑动 摩擦力，重力加速度大小为g,则() ABO5 第4题图 A.两茶杯均受到重力、支持力、摩擦力 和向心力 B.质量大的茶杯转动时的向心加速度较大 C.若增大转盘的角速度，质量大的茶杯 先滑动 D.为保证两茶杯不打滑，动摩擦因数至 少为4m gT㎡ 5.(多选)杂技演员表演“水流 星”，在长为1.6m的细绳 的一端系一个总质量为m= 0.5kg的盛水容器，以绳的一 第5题图 端为圆心，在竖直面内做圆周运动，如 图所示。若“水流星”通过最高点的速度 为v=4m/s,则下列哪些说法正确(g取 10m/s2)(） A.“水流星”在竖直面内一定做变速圆周 运动 B.“水流星”通过最高点时，绳的张力 及容器底受到的压力均为0 C.“水流星”在竖直面内可能做匀速圆周 运动 D.“水流星”通过最高点时，有水从容 器中流出 6.(多选)如图所示为儿童乐园里“空中飞 34)练 椅”的简化模型，座 椅通过钢丝绳与顶端 转盘相连接。已知 “空中飞椅”正常工作 时转盘的转速一定， 第6题图 顶端转盘的半径为r,绳长为L,绳与竖 直方向的夹角为0，座椅中人的质量为 m,座椅可以看作质点，空气阻力不计， 则 () A.座椅转动的角速度ω=1 gtan 0 Lsin 0 B.人受到的合力大小为mg tan 6 C.座椅转动的角速度ω=V gtan 0 Lsin 0+r D.人受到座椅的作用力为mg cos 0 7.如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一 端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮 高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧 后，使触点M、N接触，电路导通，LED 灯就会发光。下列说法正确的是() 气嘴灯 气嘴灯结构 第7题图 A.安装时A端比B端更远离圆心 B.气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、 弹簧弹力和向心力的作用 C.以相同转速匀速行驶时，重物质量越 大，在最低点时LED灯越容易发光 D.匀速行驶时，若LED灯转到最低点时 能发光，则在最高点时也一定能发光N 高中物理必修第二册（人教版） 3.B 4.BCD【解析】车在A、B两点的向心加速度方向 相反，故A错误；根据牛顿第二定律有mg-F=m亡 解得FA=6000N,根据牛顿第三定律可知，通过最高点 A时对路面的压力为6000N,故B正确；在最低点，根 据牛顿第二定律有F一mg=m二，解得F24x10N,根 据牛顿第三定律可知，通过B时对路面的压力为2.4× 10N,不会爆胎，故C正确；脱离路面的最小速度满 足g=m,解得。=387m,若以38mS的速度匀速 通过该路段时，不会脱离路面，故D正确。故选BCD。 5.A【解析】M处和N处与圆心等高位置时，竖直 方向，座椅对他的支持力等于其所受重力：水平方向， 座椅对他的摩擦力提供指向圆心的向心力，则座椅对人 的合力大于其所受重力，故A错误；B正确；P处在最 低点，向心力指向上方，所以F=F-mg,则支持力F= mg+F,所以支持力大于重力，故C正确；Q处座椅对 人的作用力在竖直方向上，座椅对人没有摩擦力，故D 正确。故选A。 6.CD 7.AC 8.B【解析】绕地球做匀速圆周运动的空间站中为 完全失重状态，瓶子受细绳拉力做圆周运动，故只要瓶 子有速度就可以做完整圆周运动，A错误。物体做圆周 运动所需的向心力上四，日一定。越小，F越大：由 于相同体积时密度大的物质所需向心力大，更容易发生 离心现象而沉积在瓶子底部，故密度大的水将聚集在靠 近瓶子底部的位置，B正确，C错误。航天员在某时刻 松开细绳，瓶子不受拉力作用，则在空间站中做匀速直 线运动，D错误。 9.C【解析】羽毛球有可能被甩出，是因为它所受 的合力不足以提供向心力，所以沿着圆筒半径增大的方 向运动，不存在离心力，故A错误；以竖直方向为例， 根据fmg=mwr,可知增大羽毛球与球筒之间的摩擦， 羽毛球要发生相对滑动的角速度越大，越不容易被甩 出，故B错误；同理根据f-mg=mw7,相同条件下，羽 毛球越靠近球筒底部，则所需的向心力越小，则越难达 到最大静摩擦力，越难发生相对滑动，故C正确；图示 的羽毛球恰好相对球筒滑动时，根据kmg-mg=mwR, 可得w=√一返，故D错误。放选C。 R 44 10.A【解析】物体在P点一定受重力、支持力作 用，可能受静摩擦力作用，沿PQ方向的合力提供向心 力，若受静摩擦力，静摩擦力可能背离圆心，也可能指 向圆心，当静摩擦力背离圆心时，mgsin30°-f=mwr,解 得厂分mgm07,当静摩擦力指向圆心时，ngsin30 mo六，解得/=mu7-子mg:物体在Q点时，沿QP方向 的合力提供向心力，所以静摩擦力沿斜面向上，根据牛 顿第二定律有f-mgin30P=nmo,解得/=mo7+分g,综 上可知小物体所受静摩擦力最大值为m+?mg,即小 物体在Q点最容易发生滑动，A正确，B、C错误；小 物体在M点所受的合力提供向心力，所以fP=(mw)P+ (msin30y,解得，/=m1√oP+4g,D错误。故选A。 11.(1)2.4rad/s<w<3.16rad/s(2)TAc-0.27N, Tx=1.09N 【解析】(1)当AC绳恰好拉直但没有力时，即F =0时，由重力和绳BC的拉力F2的合力提供向心力， 根据牛顿第二定律，有mgtan45°=mw品r,其中=lsin30°， 解得wmx=3.16rad/s。 当Fn恰为0时，根据牛顿第二定律，有mgtan30°= mw2nr,解得wmn=2.4rad/s,所以当2.4rad/s<w<3.16rad/s 时两绳均张紧。 (2)当ω=3rads时，两绳均处于张紧状态，此时 小球受Tc、Tc、mg三力作用，正交分解后可得 水平方向：Tacsin30°+Tac sin45°=mlsin30°w2, 竖直方向：Taccos30°+Tsccos45°=mg, 代人数据后解得TA=0.27N,T=1.09N。 >m情境题专项 1.C【解析】由题意可知，三点的线速度大小相等， 根据=，可知0a名充24：1。根 据w=2Tn,可得转速之比为n4:g:n=wA:wg:w=2:4:1, 根据72江，得T4:7:T1:1:12:1:4,放C正确。 ) WA WB Wc 2.C【解析】在合上后备箱盖的过程中，O'A的长 度是变短的，因此A点相对O点不是做圆周运动，A错 误；在合上后备箱盖的过程中，A与B都是绕O做圆周 运动，相同的时间绕O转过的角度相同，即A与B相对O 的角速度相等；但是OB、OA距离不相等，根据v=Tw可 知A与B相对O的线速度不相等：根据2w可知A与B 相对O的向心加速度大小不相等；故C正确，B、D错误。 3.A【解析】绳子拉力与重力的合力提供小球的向 心为为mgtan=msin,得Lcs9总，可 知B更小，故A正确。圆周运动半径为R=Lsin0+r,向 心加速度为a=w2(Lsin0+r),线速度为v=w(Lsin0+r), 绳子拉力为F。然。A球的圆周运动半径、向心加速 度、线速度、绳子拉力更大，故B、C、D错误。 4.D【解析】两茶杯均受到重力、支持力、摩擦力 的作用，故A错误；根据向心加速度的公式a=w2,可 知两茶杯向心加速度一样大，故B错误；恰好滑动时， 根据最大静摩擦力提供向心力有umg=mw2,解得ω= 1V，两茶杯一起滑动，故C错误；根据牛顿第二定 律有g号，解得一铲。则为架证两茶朴不打 折，动序按因致至少为铲，放D正确。 5.AB 6.CD【解析】以人为研究对象，人 的受力如图所示，由几何知识可知，人受 到的合力为F合=ngtan0,故B错误；人受 mg 到的合力提供人做匀速圆周运动的向心 第6题答图 力，可得mgtan0=mw2(r+Lsin0),解得w= V,。,故A错误，C正确：由几何知识可知，人 受到座椅的作用力为1一。，故D正确。 7.C【解析】由于重物靠离心运动拉伸弹簧，则安 装时A端比B端更靠近圆心，A错误；气嘴灯做圆周运 动时，重物受到重力、弹簧弹力和器壁的弹力作用，向 心力是效果力，不是物体实际受的力，B错误；以相同 转速匀速行驶时。LED灯转到最低点时Famg+m 重物质量越大，在最低点时弹簧弹力越大，弹簧被拉伸 的距离越大，则LED灯越容易发光，C正确；匀速行驶 时，若LED灯转到最低点时F=mg+m号，转到最高点 时F=mg-m二，即在最低点时弹簧伸长量大于在最高 点时弹簧伸长量，则若LED灯转到最低点时能发光， 参考答案与解析。 则在最高点时不一定能发光，D错误。 >"感知高考 1.D【解析】由题意可知，球面上P、Q两点转动 时属于同轴转动，故角速度大小相等，故D正确；由图 可知，球面上P、Q两点做圆周运动的半径的关系为< To,故A错误；根据v=w可知，球面上P、Q两点做圆 周运动的线速度的关系为vp<o,故B错误；根据a,=rw2 可知，球面上P、Q两点做圆周运动的向心加速度的关 系为a<ao,故C错误。 2C(解析】根据题述，Fx、Tx,由F mr牙可得产r2,即m=3,C正确。 3.A【解析】空间站内的物体都处于完全失重状态， 可知圆周运动的轨道可处于任意平面内，故A正确；根 据F=mwR,0=2,解得小球质量m=4R,放B FP t 错误；若误将(n-1)圈记作n圈，则得到的质量偏小， 故C错误；若测R时未计入小球的半径，则R偏小， 所测质量偏大，故D错误。 4BD【解析】根据平抛运动的规律，R1, 解得R=V酒，可知：若A水则=风：，右 D1=2,则h:=R:R号，A错误，B正确；若w=w2,则 喷水嘴各转动一周的时间相同，因=2，出水口的截面 积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动 一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较 少，可知每个花盆中得到的水量较多，C错误；若h= 2,则水下落时间相同，要能浇到花，应满足=B V2 R2 2B,即喷水嘴出水速度之比等于两个圆周长之比， 2TR2 若落人每个花盆的水量相同，则T相等，即w=w2,D 正确。 5.A【解析】杆OP绕0点从与水平方向成30°匀速 转动到60°的过程中，P点的线速度大小不变，P点的加 速度方向始终指向O点，方向变化，故A正确，B错 误；P点绕O点做匀速圆周运动，Q点绕P点做圆周运 动，所以Q点在竖直方向和水平方向都不是做匀速运 动，故C、D错误。 6.A【解析】在最高点，小明的速度为0，设秋千的 45