第4章 第5课 生活中的圆周运动-【知识通关宝典】2026年广东高中物理学业水平合格性考试

该高中物理高考复习讲义聚焦圆周运动、曲线运动及生活应用核心考点，按基础概念（向心力、向心加速度）、生活实例（摩天轮、铁路弯道、汽车过桥）到综合应用的逻辑架构展开，通过考点梳理（填空）、方法指导（例题解析）、真题训练（学业考真题及分层练习）环节，帮助学生构建知识网络，突破难点。 资料以生活情境（跳跳球、旋转秋千）导入，结合真题驱动物理模型建构（如火车转弯受力分析、汽车过凸桥临界速度计算），培养科学思维与运动和相互作用观念。设置单选基础巩固、多选能力提升练习，配合即时反馈，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

5生活中的圆周运动 1.(2025·广东学业合格考第一次)小明在游乐场坐摩天轮,摩天轮以角速度ω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mω2r 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 2.(2024·广东学业合格考第二次)如图为套脚跳跳球绕着小朋友脚踝运动某一瞬间的照片,绳上的P、Q两点的角速度为ωP和ωQ,线速度大小分别为vP和vQ,则 (　　) A.vP>vQ B. vP<vQ C. ωP>ωQ D. ωP<ωQ 3.(2024·广东学业合格考第二次) 如图所示,一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动,a和b是轮边缘上的两个点,则偏心轮转动过程中a、b两点 (　　) A.角速度大小相同 B. 线速度大小相同 C.周期大小不同 D. 转速大小不同 1.铁路弯道的特点 (1)转弯处　　　　　略高于　　　　　.  (2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的,而是斜向弯道的　　　　　.  (3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的　　　　　,它提供了火车以规定速度行驶时的　　　　　.  2.汽车过凸形桥 汽车在凸形桥最高点时,如图甲所示,向心力Fn=　 　　=,汽车对桥的压力FN'=FN=　　　　,故汽车在凸形桥上运动时,对桥的压力　　　　　汽车的重力.  3.汽车过凹形桥 汽车在凹形桥最低点时,如图乙所示,向心力Fn=FN-mg=,汽车对桥的压力FN'=FN=mg+,故汽车在凹形桥上运动时,对桥的压力　　　　　汽车的重力.  【例1】为了行驶安全和减少对铁轨的磨损,火车转弯处轨道平面与水平面会有一个夹角.若火车以规定的速度行驶,则转弯时轮缘与铁轨无挤压.已知某转弯处轨道平面与水平面间夹角为α,转弯半径为R,规定行驶速率为v,重力加速度为g,则(　　) A.v=gRtan α　　　B.v=gRsin α C.v= D.v= 【解析】火车受力分析如图所示: 在转弯处火车按规定速度行驶时,火车所需要的向心力由重力和支持力的合力提供,有F合=mgtan α,根据牛顿第二定律有mgtan α=m,解得火车规定行驶速度 v=,故选项D正确. 【答案】D 【例2】一辆小汽车驶上圆弧半径为90 m的拱桥.当汽车经过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空,g取10 m/s2,则此时汽车的速度大小为 (　　) A.90 m/s B.30 m/s C.10 m/s D.3 m/s 【解析】汽车经过桥顶时受力分析如图所示: 车对桥恰好没有压力而腾空,根据牛顿第三定律知桥对车的支持力为零,即N=0, 则汽车做圆周运动的向心力完全由其自身的重力提供,有F=G=mg=m, 解得v== m/s=30 m/s,故B项正确. 【答案】B 1.如图所示,当汽车以12 m/s 通过拱形桥顶时,对桥顶的压力为车重的.如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力恰好为零,则汽车通过桥顶的速度为 (　　) A.3 m/s B.10 m/s C.12 m/s D.24 m/s 2.在室内自行车比赛中,运动员以速度v在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动.已知运动员的质量为m,做圆周运动的半径为R,重力加速度为g,则下列说法正确的是 (　　) A.运动员做圆周运动的角速度为vR B.如果运动员减速,运动员将做离心运动 C.运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m D.将运动员和自行车看作一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用 3.如图所示,一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥.已知凸形桥面是圆弧形柱面,则下列说法正确的是 (　　) A.汽车在凸形桥上行驶的过程中,其所受合力始终为零 B.汽车在凸形桥上行驶的过程中,其始终处于失重状态 C.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中,其线速度不变 D.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中,其加速度不变 4.如图为生活中与向心力知识相关的情景,下列说法正确的是 (　　) A.图甲为火车转弯的轨道,内低外高以防止脱轨 B.图乙为小车过拱桥的情景,此过程小车处于超重状态 C.图丙为“旋转秋千”,人与座椅整体受到重力、绳子拉力和向心力 D.图丁为汽车在凹凸不平的地面上行驶,应快速通过此路面 一、单选题 1.向空中抛出一个石子,若不计空气阻力,石子在飞行过程中,下列说法正确的是 (　　) A.石子质量越大,加速度越大 B.石子质量越大,加速度越小 C.石子的加速度等于重力加速度 2.绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,其向心力来源于 (　　) A.卫星自带的动力 B.卫星的惯性 C.地球对卫星的引力 3.如图所示,一个圆盘在水平面内绕通过中心的竖直轴匀速转动,盘上一小物体相对圆盘静止,随圆盘一起运动.关于这个物体受到的向心力,下列说法正确的是 (　　) A.向心力方向指向圆盘中心 B.向心力方向与物体的速度方向相同 C.向心力方向与转轴平行 4.关于曲线运动,下列说法正确的是 (　　) A.曲线运动不一定是变速运动 B.曲线运动可以是匀速率运动 C.做曲线运动的物体没有加速度 D.做曲线运动的物体加速度一定恒定不变 5.做平抛运动的物体,每秒钟的速度增量是 (　　) A.大小相等,方向相同 B.大小不等,方向不同 C.大小相等,方向不同 D.大小不等,方向相同 6.某人在游乐场玩飞镖游戏,他把飞镖水平抛出后,发现飞镖扎在靶心正下方,如图所示,要使飞镖扎中靶心,下列方法可行的是 (　　) A.保持初始位置不变,适当增大初速度 B.保持初始位置不变,适当减小初速度 C.保持初速度和水平距离不变,适当减小初始高度 D.保持初速度和初始高度不变,适当增加水平距离 7.物体以9 m/s的初速度从距水平地面20 m高的塔上被水平抛出,不计空气阻力,g取 10 m/s2,则物体从抛出点到落地点的水平距离为 (　　) A.12 m　 B.18 m C.20 m　 D.45 m 8.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开接触开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地.该实验现象说明A球在离开轨道后 (　　) A.竖直方向的分运动是自由落体运动 B.水平方向的分运动是匀加速直线运动 C.水平方向的分运动是匀速直线运动 D.竖直方向的分运动是匀速直线运动 9. 关于离心运动,下列叙述正确的是 (　　) A.做离心运动是因为物体失去惯性 B.做离心运动的物体是因为没有获得向心力的作用 C.做离心运动是因为物体受到的离心力大于向心力 D.离心运动是半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动 10.在水平路面上转弯的汽车,向心力来源于 (　　) A.重力与支持力的合力 B.静摩擦力 C.重力与摩擦力的合力 D.滑动摩擦力 11.从同一高度分别以初速度v和2v水平抛出两物体,两物体落地点距抛出点的水平距离之比为 (　　) A.1∶1 B.1∶ C.1∶2 D.1∶4 12.如图所示,在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0运动,同时在它的正上方有小球b也以初速度v0水平抛出,并落于C点,则(　　) A.小球a先到达C点 B.小球b先到达C点 C.两小球同时到达C点 D.不能确定 13.如图所示,轻杆一端固定了一小球,另一端安装在电动机的转轴O上.当电动机匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动.则 (　　) A.小球的加速度不变 B.小球所受合外力为零 C.小球所受合外力大小一定,方向改变 D.小球所受合外力大小、方向均一定 14.某物体的运动由水平方向和竖直方向两个分运动组成.已知水平方向的加速度为8 m/s2,竖直方向的加速度为6 m/s2,则该物体实际运动的加速度大小为 (　　) A.14 m/s2 　　B.2 m/s2 C.10 m/s2 　　D.不能确定 15.在较大的平直木板上相隔一定距离钉几个钉子,将三合板弯曲成拱桥形卡入钉子内形成拱形桥,三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增大摩擦,这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了.把这套系统放在电子秤上做实验,如图所示.关于实验中电子秤的示数,下列说法正确的是 (　　) A.玩具车静止在拱形桥顶端时的示数小一些 B.玩具车运动通过拱形桥顶端时的示数大一些 C.玩具车运动通过拱形桥顶端时处于超重状态 D.玩具车运动通过拱形桥顶端时速度越大(未离开拱形桥),示数越小 二、多选题 16.某质点做曲线运动的轨迹如图中虚线所示,则下列各图中标出的质点通过位置P时的速度v、加速度a的方向,可能正确的是 (　　) A　　　　　B C　　　　D 17.关于运动的合成,下列说法正确的是 (　　) A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B.不在同一直线的两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动 D.两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等 18.如图所示,从同一条竖直线上两个不同点P、Q分别向右平抛两个小球,两个小球的初速度分别为v1、v2,结果它们同时落到水平面上的M点(不考虑空气阻力).下列说法正确的是 (　　) A.一定是P点的小球先抛出 B.一定是Q点的小球先抛出 C.v1<v2 D.v1>v2 19.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067 km,共有23个弯道.如图所示,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,则以下说法错误的是 (　　) A.赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B.赛车行驶到弯道时,运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C.赛车行驶到弯道时,运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D.由公式F=mω2r可知,弯道半径越大,赛车越容易冲出跑道 20.下列情况是有害的离心现象的是 (　　) A.在公路转弯处撒沙子 B.赛车以过大速度转弯 C.火车在铁轨转弯处加速行驶 D.洗衣机的脱水桶高速运转使衣服脱水 21.如图所示,光滑水平面上,小球在拉力F作用下,沿逆时针做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,关于小球运动情况的说法正确的是 (　　) A.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动 B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动 C.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pc做近心运动 D.不管拉力是变大还是变小,小球都将沿轨迹Pa运动 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识点5　生活中的圆周运动 历年真题 1.B　【解析】摩天轮以角速度ω匀速转动,则有F向=mω2r,可知,小明所需的向心力大小为mω2r,不可能为0,故A错误,B正确;小明在最低点时,由支持力与重力的合力提供向心力,则有N-mg=mω2r可知,小明在最低点受到的支持力不可能为0,故C错误;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. 2. A　【解析】P、Q两点属于同轴转动,所以P、Q两点的角速度相等,同时由图可知Q点到脚的距离 比较小,根据 v=rω 可知,Q点的线速度小,即 vP>vQ 故A正确B错误; 由于P、Q两点属于同轴转动,所以P、Q两点的角速度是相等的,即 ωP=ωQ 故CD错误.故选A. 3. A　【解析】因为两轮同轴转动,角速度大小相等,周期、转速都相等,故A正确,C错误,D错误;角速度大小相等,但转动半径不同,根据 v=ωr 可知,线速度大小不同,故B错误.故选A. 知识点梳理 1.(1)外轨;内轨 (2)内侧 (3)圆心;向心力 2.G-FN;G-;小于 3.大于 模拟测试 1.D　【解析】根据牛顿第二定律得mg-N=m,其中N=mg,解得R=57.6 m.当车对桥顶无压力时,有mg=,代入数据解得v'=24 m/s,选项D正确. 2.C　【解析】运动员做圆周运动的角速度ω=,选项A错误;如果运动员减速,运动员将做近心运动,选项B错误;运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m,选项C正确;将运动员和自行车看作一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力的作用,三个力的合力充当向心力,选项D错误. 3.B　【解析】汽车在凸形桥上行驶的过程中因为做匀速圆周运动,汽车的合力始终不为零;汽车的向心加速度有竖直向下的加速度分量,所以处于失重状态,故A项错误,B项正确;汽车从桥底行驶到桥顶的过程中,因速率恒定,做匀速圆周运动,速度、加速度大小不变,方向一直在改变,故C 、D项错误. 4.A　【解析】火车轨道弯道处设计成外高内低,让火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力,防止脱轨,故选项A正确;汽车过拱形桥时,受到的重力和支持力的合力提供向心力,加速度向下,处于失重状态,故选项B错误;向心力属于效果力,不是性质力,由其他力提供,故选项C错误;汽车在凹凸不平的地面上行驶时,在凹形处,速度越大,对地面的压力越大,根据牛顿第三定律可知,地面对轮胎的支持力越大,易爆胎,故选项D错误. 章末测试 1.C　【解析】石子在空中只受重力作用,故其加速度等于重力加速度. 2.C 3.A　【解析】做匀速圆周运动的物体,向心力方向不断改变,始终指向圆心. 4.B　【解析】曲线运动的速度方向一定时刻改变,但速度大小可以不变(如匀速圆周运动),A项错误,B项正确;物体的合外力的方向与速度方向不在一条直线上,所以做曲线运动的物体一定有加速度且加速度可以恒定不变(如平抛运动),也可以随时改变(如匀速圆周运动),C、D两项错误. 5.A　【解析】做平抛运动的物体,加速度始终不变等于重力加速度,所以每秒钟的速度变化大小相等,方向相同. 6.A　【解析】飞镖做的是平抛运动,飞镖打在靶心的正下方说明飞镖竖直方向的分位移偏大,根据平抛运动的规律可得,水平方向上有x=v0t;竖直方向上有h=gt2.要想减小飞镖竖直方向的位移,在水平位移不变的情况下,可以适当增大投飞镖的初速度来减小飞镖的运动时间,故选项A正确,选项B错误;保持初速度和水平距离不变,适当减小初始高度时,到达靶的时间不变,下落高度不变,则飞镖更加偏下,故选项C错误;保持初速度和初始高度不变,适当增加水平距离,到达靶的时间变长,下落高度变大,不可能击中靶心,故选项D错误. 7.B 8.A　【解析】这个实验没有对水平方向的运动做研究,所以得不出平抛运动的水平分运动的运动情况. 9.D 10.B　【解析】向心力始终指向物体做圆周运动的圆心,在水平路面行驶的汽车,在转弯时重力和支持力都在竖直方向,所以对向心力没影响,而汽车安全转弯时不会在半径方向上与地面发生相对滑动,所以汽车向心力的来源是静摩擦力. 11.C　【解析】两物体抛出高度相同,则在空中运动时间相同,水平方向两物体均做匀速直线运动,故水平位移之比等于水平初速度之比. 12.C　13.C 14.C　【解析】加速度是矢量,其合成遵循平行四边形定则. 15.D　【解析】玩具车运动到最高点时,受向下的重力和向上的支持力作用,根据牛顿第二定律有mg-FN=m,即FN=mg-m<mg,根据牛顿第三定律可知玩具车对桥面的压力大小与FN相等,所以玩具车通过拱形桥顶端时速度越大(未离开拱形桥),示数越小,选项D正确. 16.AC　【解析】曲线运动的轨迹夹在速度和合外力之间且弯向合外力方向,所以A、C正确,B、D错误. 17.BD　【解析】合速度可能比分速度大,也可能比分速度小,还可能和分速度一样大,A错误;两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动,因为合加速度为零,B正确;如果一个匀加速,一个匀速,合加速度不为零且不与合速度共线,则合运动是曲线运动,C错误;根据运动的等时性可知,两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等,D正确. 18.AC　【解析】根据h=gt2得t=,可知从P点抛出的小球的运动时间大于从Q点抛出的小球的运动时间,所以P点的小球先抛出;两者水平位移相等,从P点抛出的小球的运动时间长,则从P点抛出的小球的初速度小于从Q点抛出的小球的初速度. 19.ABD　【解析】赛车在水平面上转弯时,它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的.由F=m知,当v较大时,赛车需要的向心力也较大,当摩擦力不足以提供其所需的向心力时,赛车将冲出跑道,所以A、B错误,C正确;当v不变时,r越大,向心力越小,不易冲出跑道,所以D错误.故选ABD. 20.ABC　【解析】在公路转弯处撒沙子会打滑,是有害的,故选项A正确;赛车转弯,速度过大,容易侧滑,与离心运动有关,是有害的,故选项B正确;火车在铁轨转弯处加速行驶会损害铁轨,故选项C正确;洗衣机的脱水桶高速运转使衣服脱水是离心现象的运用,故选项D错误. 21.ABC　【解析】若拉力突然消失,小球将沿轨迹的切线Pa做离心运动,故A正确;若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动;若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pc做近心运动,故BC正确,D错误.故选ABC. 学科网（北京）股份有限公司 $