课时分层检测(二十一) 专题强化_圆周运动的临界问题-（Word试题版）【创新大课堂】2027年高三物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦圆周运动临界问题，分层设计基础落实、能力综合、强基培优三级训练，融合生活（洗衣机脱水）、科技（港珠澳大桥）情境与高考真题（2025安徽卷），适配一轮复习重难点突破。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|9题|圆周运动临界条件、向心力来源（摩擦力/弹力/重力）、匀速圆周运动规律|分层设计，情境真实（如港珠澳大桥弯道参数），注重模型建构（轻杆/轻绳/圆盘模型）| |解答题|1题|机械能守恒+圆周运动+平抛运动综合|高考真题改编，考查科学推理与综合应用能力|

课时分层检测（二十一）专题强化：圆周运动的临界问题 基础落实练 （2026・天津市蓟州区期末） 1. 如图甲，滚筒洗衣机脱水时，滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。如图乙，一件可视为质点的小衣物，a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置。下列说法正确的是（ ） A. 衣物紧贴着滚筒做匀变速曲线运动 B. 衣物转到b位置时衣物上水珠的脱水效果比a位置好 C. 不论滚筒转速多大，衣物都不会从a位置掉下 D. 衣物在a位置受到滚筒壁的支持力比在b位置的大 （2026・安徽省合肥一中质检） 2. 港珠澳大桥总长约55km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥，设计时速100km/h.如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径R=150m的圆弧形弯道，总质量m=1800kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=90km/h做匀速圆周运动（汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度）.已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，重力加速度g取10m/s2，则（ ） A. 汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力、牵引力和向心力 B. 汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为4000N C. 汽车过该弯道时的向心加速度大小为4m/s2 D. 汽车能安全通过该弯道的最大速度为 3. 如图，玩具小车在轨道上做匀速圆周运动，测得小车1s绕轨道运动一周，圆轨道半径为0.3m，玩具小车的质量为0.5kg，AC为过圆心竖直线，BD为过圆心水平线，重力加速度g大小取，小车看作质点，下列说法正确的是（ ） A. 小车在BD下方运动时处于失重状态 B. 小车在B点不受摩擦力作用 C. 小车在C点时对轨道的压力恰好为零 D. 小车在A点时对轨道的压力比在C点时大10N （2026・四川成都模拟） 4. 如图，一水平圆盘绕竖直中心轴以角速度ω做匀速圆周运动，紧贴在一起的M、N两物体（可视为质点）随圆盘做圆周运动，N恰好不下滑，M恰好不滑动，两物体与转轴距离为r，已知M与N间的动摩擦因数为µ1，M与圆盘面间的动摩擦因数为µ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。µ1与µ2应满足的关系式为（　　） A. B. C. D. （2026・湖北省新高考协作体期中） 5. 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1.5mg D. 水平转轴对杆的作用力为2.5mg 6. 如图所示，在与水平地面夹角为光滑斜面。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=10m/s2，下列说法中正确的是（　　） 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1m/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8N D. 小球通过圆轨道最低点和最高点时对圆轨道的压力之差为6N （2026・吉林通化市检测） 7. 如图甲所示，一长为l的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A. 图像函数表达式为 B. 重力加速度 C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大 D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线b点的位置不变 能力综合练 8. 如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴以恒定的角速度转动，圆筒的半径。筒壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为，重力加速度取，则的最小值是（　　） A. 1rad/s B. C. D. 9. 如图所示，相同的物块a、b用沿半径方向的细线相连放置在水平圆盘上．当圆盘绕转轴转动时，物块a、b始终相对圆盘静止．下列关于物块a所受的摩擦力随圆盘角速度的平方（ω2）的变化关系正确的是（　　） A. B. C. D. 强基培优练 （2025·安徽卷） 10. 如图，M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉，间距。一根长为的轻绳一端系在M上，另一端竖直悬挂质量的小球，小球与水平地面接触但无压力。时，小球以水平向右的初速度开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M，运动到M正下方与M相距L的位置时，绳子刚好被拉断，小球开始做平抛运动。小球可视为质点，绳子不可伸长，不计空气阻力，重力加速度g取。 （1）求绳子被拉断时小球的速度大小，及绳子所受的最大拉力大小； （2）求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离； （3）若在时，只改变小球的初速度大小，使小球能通过N的正上方且绳子不松弛，求初速度的最小值。 课时分层检测（二十一）专题强化：圆周运动的临界问题 基础落实练 （2026・天津市蓟州区期末） 【1题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，加速度方向变化，是变速曲线运动，A错误； BD．在a、b位置可得 ， 可知，衣物转到b位置时衣物上水珠的脱水效果比a位置好，B正确，D错误； C．在a位置可得 当，临界角速度，如果转动角速度小于临界角速度，则衣物都会从a位置掉下，C错误。 故选B。 （2026・安徽省合肥一中质检） 【2题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．汽车过该弯道时受到重力、牵引力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圆周运动的向心力，故A错误； B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为 故B错误； C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为 故C错误； D．汽车能安全通过该弯道速度最大时满足 解得 故D正确。 故选D。 【3题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球在BD下方运动时，向心加速度指向圆心，均有竖直向上的分量，故处于超重状态，故A错误； B．由于玩具小车在轨道上做匀速圆周运动，切向分量上合力为零，故在B点受到竖直向上的摩擦力，故B错误； C．设玩具小车在C点时受到向下的压力，则 又 得 故C错误； D．设玩具小车在A点时受到向上的压力，则 由牛顿第三定律知 得 故D正确。 故选D。 （2026・四川成都模拟） 【4题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】以MN整体为研究对象，受力分析如图所示 由静摩擦力提供向心力可得 以N为研究对象，受力分析如图所示 由M对N的弹力提供向心力，则有 由平衡条件可得 联立解得 故选C。 （2026・湖北省新高考协作体期中） 【5题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A．球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，有 解得 故A错误； B．由于A、B两球的角速度相等，由可知，球A的速度大小 故B错误； CD．球B到最高点时，对杆无弹力，此时球A所受重力和拉力的合力提供向心力，有 解得 故水平转轴对杆的作用力为1.5mg，故C正确，D错误。 故选C。 【6题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】AB．小球做圆周运动，在最高点，根据牛顿第二定律有 当时，小球有最小速度，解得 故AB错误； C．小球以2m/s的速度通过圆轨道最低点时，根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律，球对轨道的压力大小为9N，故C错误； D．结合上述，小球做圆周运动，在最高点有 小球通过圆轨道最低点时有 从最高点到最低点，根据动能定理有 解得 故D正确。 故选D。 （2026・吉林通化市检测） 【7题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．在最高点，对小球进行分析有 可知，图像函数表达式为 故A错误； B．根据上述，结合图像可知，将代入函数表达式中有 解得 故B错误； C．根据上述可知，图像的斜率为 可知，绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更小，故C错误； D．根据上述，结合图像有 解得 可知，绳长不变，用质量较小的球做实验，图线b点的位置不变，故D正确。 故选D。 能力综合练 【8题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】对物体受力分析可得 由牛顿第二定律有 解得 故ABD错误，C正确。 故选C。 【9题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】转动过程中a、b角速度相同。当圆盘角速度较小时，a、b由静摩擦力充当向心力，绳子拉力为零，此过程中a、b所需要的摩擦力分别为 ， 因为，故，又因为a、b与平台的最大静摩擦力相同，所以随着角速度增大，b先达到最大静摩擦力，当b达到最大静摩擦力f0时绳子开始出现拉力，此时对于a、b有 ， 联立可得 由上述分析可知，绳子拉力出现之前图像的斜率为，绳子拉力出现之后图线的斜率为，所以绳子有拉力时图线斜率变大。 故选D。 强基培优练 （2025·安徽卷） 【10题答案】 【答案】（1）， （2）4m （3） 【解析】 【小问1详解】 小球从最下端以速度v0抛出到运动到M正下方距离为L位置时，根据机械能守恒定律 在该位置时根据牛顿第二定律 解得， 【小问2详解】 小球做平抛运动时， 解得x=4m 【小问3详解】 若小球经过N点正上方绳子恰不松弛，则满足 从最低点到该位置由动能定理 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $