第4章 课时测评20 圆周运动中的三类临界问题(word练习)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

课时测评20　圆周运动中的三类临界问题

(时间：30分钟　满分：50分)

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)

(选择题1－10，每题4分，共40分)

题组1　水平面内圆周运动的临界问题

1.(2026·广东茂名一模)如图所示，制作陶瓷的圆形工作台上有A、B两陶屑随工作台一起转动，转动角速度为ω，A在工作台边缘，B在工作台内部。若A、B与台面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是(　　)

A.当工作台匀速转动，A、B所受合力均为0

B.当工作台匀速转动，A、B线速度大小相等

C.当工作台角速度ω逐渐增大，陶屑A最先滑动

D.当工作台角速度ω逐渐增大，A、B所受的摩擦力始终指向轴OO'

答案：C

解析：当工作台匀速转动时，A、B跟随工作台做匀速圆周运动，则所受合力均不为0，A错误；当工作台匀速转动，A、B角速度相等，根据v＝ωr，因转动半径不等，则线速度大小不相等，B错误；陶屑将要滑动时有μmg＝mr，解得ω0＝，可知r越大，发生相对滑动的临界角速度越小，可知当工作台角速度ω逐渐增大，陶屑A

最先滑动，C正确；只有当工作台匀速转动时，A、B所受的摩擦力充当向心力，其方向才指向圆心，当工作台角速度ω逐渐增大，A、B所受的摩擦力不指向轴OO'，D错误。

2．(2026·广东茂名信宜中学期中)如图所示，一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N。当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　　)

A．汽车转弯时受到重力、弹力、摩擦力和向心力

B．汽车转弯速度为20 m/s时所需的向心力为1.2×104 N

C．汽车转弯速度为20 m/s时汽车不会侧滑

D．汽车安全转弯的向心加速度大小可能为8 m/s2

答案：C

解析：向心力是一种效果力，是由其他力或者其他力沿半径方向的合力提供，实际上不存在，可知汽车转弯时受到重力、弹力、摩擦力，故A错误；汽车转弯速度为20 m/s时所需的向心力F＝m＝2.0×103× N＝1.0×104 N，故B错误；路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，根据B项分析可知汽车转弯速度为20 m/s时所需的向心力小于最大静摩擦力，可知汽车转弯速度为20 m/s时汽车不会侧滑，故C正确；路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，汽车安全转弯的向心加速度大小a≤ m/s2＝7.0 m/s2，可知汽车安全转弯的向心加速度大小不可能为8 m/s2，故D错误。

3.(2026·陕西宝鸡二模)如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分

别系于一轻质竖直细杆的A点和B点，绳a与竖直杆AB成θ角，绳b处于水平方向且长为L。当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　)

A.a绳的弹力有可能为0

B.b绳的弹力不可能为0

C.当角速度ω＞时，b绳一定有弹力

D.当角速度ω＞时，b绳一定有弹力

答案：D

解析：由于小球受到竖直向下的重力，要使小球能够在水平面内做匀速圆周运动，必须有其他外力平衡小球的重力，故a绳的弹力不可能为0；b绳在水平面内，a绳的弹力和小球重力的合力可以为小球在水平面内做匀速圆周运动提供向心力，故b绳的弹力可能为0，A、B错误。当b绳恰好水平拉直而没有拉力时，b绳的弹力为0，对小球受力分析可知mgtan θ＝mω2L，解得ω＝，则当ω＞时，b绳一定有弹力，C错误，D正确。

题组2　竖直面内圆周运动的临界问题

4.如图所示，用一根轻绳系着一个可视为质点的小球，轻绳的长度为L。最初小球静止在圆轨迹的最低点A，现在A点给小球一个初速度v0，