2026届北京市高三物理一模备考限时训练（十二）水平圆周运动模型问题

北京市2026届高三物理一模备考限时训练（十二） 水平圆周运模型问题 （训练时长 45分钟） 一、圆锥摆类水平圆周运动问题 1、如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于P点，使小球在水平面内以角速度做匀速圆周运动。已知小球做圆周运动时圆心O到悬点P的距离为h，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．绳对小球的拉力大小为 B．小球转动一周，绳对小球拉力的冲量为0 C．保持h不变，增大绳长l，增大 D．保持h不变，增大绳长l，绳对小球拉力的大小不变 2、某同学用如图所示的实验装置测量当地的重力加速度。不可伸长的轻绳一端固定于A点，另一端系一小球，使其在水平面内绕O点做匀速圆周运动，已测出小球转过n圈所用的时间t。下列说法正确的是（　 　） A.为达成实验目的，仅需再测量小球做圆周运动的半径 B.为达成实验目的，仅需再测量轻绳的绳长 C.为达成实验目的，仅需再测量A点到O点的竖直高度 D.若误将n－1圈记作n圈，则重力加速度的测量值偏小 3、如图所示，质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动。若保持轨迹所在水平面到悬点P的距离h不变，增大轻绳的长度l。有关小球做圆周运动的周期T与轻绳的拉力大小F，下列说法正确的是（　 　） A.T不变 B.T增大 C.F减小 D.F不变 4、如图所示，轻绳的一端拴一个蜂鸣器，另一端穿过竖直管握在手中。蜂鸣器在水平面内做匀速圆周运动，缓慢下拉绳子，使蜂鸣器升高到水平面内继续做匀速圆周运动。不计空气阻力和摩擦力，与升高前相比，蜂鸣器（ ） A．角速度不变 B．线速度减小 C．向心加速度增大 D．所受拉力大小不变 5、如图1所示，游乐场里有一种空中飞椅游戏，可以将之简化成如图2所示的结构装置，装置可绕竖直轴匀速转动，绳子与竖直方向夹角为θ，绳子长L，水平杆长L0，小球的质量为m。不计绳子重力和空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　 ） A.装置中绳子的拉力为mgtan θ B.装置转动的角速度为 C.装置转动的周期为2π D.装置旋转一周，小球的动量变化为0 6、双人花样滑冰比赛是一项极具观赏性的项目。比赛中，女运动员有时会被男运动员拉着离开冰面在空中做水平面内的匀速圆周运动，如图所示。通过目测估计男运动员的手臂与水平冰面的夹角约为，女运动员与其身上的装备总质量约为，重力加速度g取。仅根据以上信息，可估算（　　） A．女运动员旋转的向心加速度约为 B．女运动员旋转的角速度约为 C．男运动员对女运动员的拉力约为 D．男运动员对冰面的压力约为 二、水平圆盘上的圆周运动问题 7、如图所示，圆盘在水平面内以角速度绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴处的点有一质量为的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是( ) A．圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B．圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 C．圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动 D．圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 8、如图所示，两个质量均为m的小木块A、B（可视为质点）放在水平圆盘上，A、B到转轴的距离分别为l、．小木块与圆盘之间的动摩擦因数均为，可以认为小木块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．当时，A所受摩擦力的大小为 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 9、如图所示，水平圆台可以绕其中心轴转动。在圆台中心两侧放上甲、乙两物体，两物体的质量均为m，均可视为质点，甲、乙两物体到圆台中心距离分别为2R、R，其连线过圆台中心。两物体与圆台间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。 （1）若圆台以某一角速度转动时，甲、乙均未滑动。求两物体的加速度之比； （2）若圆台的角速度逐渐增大，请分析说明甲、乙两物体谁先滑动； （3）若将甲、乙两物体用不可伸长的轻绳连接，轻绳最初拉直而不张紧，缓慢增加圆台的转速，求两物体刚要滑动时圆台转动的角速度ω。 10、如图1所示，一个圆盘在水平面内转动，盘面上距圆盘中心的位置有一个质量的小物体随圆盘一起做圆周运动（未发生相对滑动），小物体与圆盘间的动摩擦因数（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力），取重力加速度。 （1）圆盘的角速度多大时，小物体将开始滑动； （2）若小物体随圆盘一起从静止开始做加速圆周运动（始终未发生相对滑动）。 a.小物体随圆盘从静止开始加速到即将发生相对滑动的过程中，求摩擦力对小物体所做的功W； b.请在图2（俯视图）中，画出小物体在M点处摩擦力的大致方向，并分析说明摩擦力在小物体做加速圆周运动中所起到的作用。 三、圆锥面上的水平圆周运动 11、一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是（　　） A．物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大 B．物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小 C．物块所受的支持力随角速度增大，一直增大 D．物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小 12、把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示。若圆周运动的半径越大，则小球（ ） A. 对漏斗壁的压力越大 B. 加速度越小 C. 角速度越小 D. 线速度越小 13、如图所示，表演“飞车走壁”的杂技演员骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向。演员驾驶摩托车先后在和两处紧贴着内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，如果此时不计车轮与筒壁的摩擦力，则（ ） A. 处的线速度一定小于处的线速度 B. 处的角速度一定小于处的角速度 C. 处的运动周期一定等于处的运动周期 D. 在处对筒壁的压力一定大于在处对筒壁的压力 14、将可视为质点的小球沿光滑冰坑内壁推出，使小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。已知圆周运动半径R为，小球所在位置处的切面与水平面夹角为，小球质量为，重力加速度g取。关于该小球，下列说法正确的有（ ） A．角速度为6rad/s B．线速度大小为 C．向心加速度大小为 D．所受支持力大小为 四、其他情形下的水平圆周运动 15、“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 16、如图所示，在半径为r的洗衣机圆筒内，有一件质量为m的衣服紧贴着圆筒的竖直内壁随圆筒以角速度ω做匀速圆周运动。滚筒转轴沿竖直方向，重力加速度为g。下列说法不正确的是（　 　） A.衣服对圆筒内壁的压力大小为mω2r B.圆筒内壁对衣服的静摩擦力大小为mg C.若圆筒的转速增大，则衣服对圆筒内壁的压力也增大 D.若圆筒的转速增大，则圆筒内壁对衣服的静摩擦力也增大 17、在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是（　　） A．圆周运动轨道可处于任意平面内 B．小球的质量为 C．若误将圈记作n圈，则所得质量偏大 D．若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小 18、如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是(　　) A．转动的角速度越大，细线中的拉力越大 B．转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大 C．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等 D．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小不可能相等 19、如图所示，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，杆上O点有一竖直方向的固定转动轴，A、B的质量之比mA∶mB＝4∶1，A、B到O点的距离之比rA∶rB＝1∶2。当轻杆绕轴匀速转动时，下列说法正确的是（　 　） A.A对杆的作用力大小等于B对杆的作用力大小 B.A的向心加速度大小大于B的向心加速度大小 C.A的动能等于B的动能 D.A的周期小于B的周期 20、角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，当系统以角速度ω转动时（ ） A．电路中电流随角速度的增大而增大 B．电路中电流随角速度的减小而增大 C．弹簧的伸长量为 D．输出电压U与ω的函数式为 1、【答案】A 2、【答案】C 3、【答案】A 4、【答案】C 5、【答案】D 6、【答案】A 7、【答案】D 8、【答案】D 9、【答案】（1）4:1；（2）甲；（3） 10、【答案】（1）2rad/s；（2）a.0.1J；b.图见解析；摩擦力一方面要提供向心力，改变速度方向，另一方面要使物体加速 【解析】（1）物块做圆周运动的向心力由摩擦力提供，则当物块将要滑动时 解得 （2）a.当物块相对圆盘将要滑动时，由动能定理 即摩擦力对小物体所做的功0.1J； b.因物块加速做圆周运动，则摩擦力一方面要提供向心力，改变速度方向，另一方面要使物体加速，则摩擦力方向与速度的夹角小于90°，如图所示； 11、【答案】C 12、【答案】C 13、【答案】B 14、【答案】C 15、【答案】D 16、【答案】D 17、【答案】A 18、【答案】C 19、【答案】C 20、【答案】D 学科网（北京）股份有限公司 $