北京市2026-2027学年高三上学期期中备考专题强化练习 圆周运动

**基本信息** 聚焦圆周运动核心考点，通过基础概念辨析、受力分析、实验探究及综合应用，系统构建从运动参量关系到多过程力学问题的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|6题|匀速圆周运动参量关系、传动问题|从线速度、角速度定义到传动模型（摩擦传动/同轴转动）的参量推导| |受力与运动分析|7题|向心力来源、竖直圆周临界条件|通过静摩擦力、绳/轨道弹力提供向心力，结合超重失重分析临界状态| |实验探究|2题|向心力影响因素探究|运用控制变量法，验证F与m、r、ω²的关系，培养科学探究能力| |综合应用|3题|平抛与圆周结合、机械能守恒综合|从单一圆周运动到多过程力学问题，体现能量观念与科学推理的综合应用|

· 北京市2027届高三上学期期中备考专题强化练习 · 圆周运动 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．以下运动中不属于匀变速运动的是（　　） A．竖直上抛运动 B．平抛运动 C．自由落体运动 D．匀速圆周运动 2．如图所示，圆盘在水平面内绕中心轴匀速转动，其上一小物体随圆盘一起转动。下列说法正确的是（　　） A．小物体受重力、支持力、向心力和摩擦力 B．小物体所受合力的方向沿运动轨迹的切线方向 C．若圆盘突然停止转动，小物体在圆盘上将不受摩擦力 D．若圆盘突然停止转动，小物体在圆盘上将做直线运动 3．图为一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图。Q点和P点位于同一条“经线”上、Q点和M点位于“赤道”上，O为球心。下列说法正确的是（　　） A．Q、P的线速度大小相等 B．Q、M的角速度大小相等 C．P、M的向心加速度大小相等 D．P、M的向心加速度方向均指向O 4．如图所示是A、B两物体做匀速圆周运动的向心加速度a的大小随半径r变化的图像，其中A为反比例函数图像。由图可知当圆周运动的半径增大时（　　） A．物体A运动的线速度增大 B．物体B运动的线速度增大 C．物体A运动的角速度增大 D．物体B运动的角速度增大 5．如图所示，长为l的细绳上端悬于P点，下端拴一个质量为m的小球。小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．细绳的拉力大小等于 B．小球的向心加速度等于 C．小球转动一周，绳拉力的冲量等于0 D．小球转动一周，重力的冲量等于 6．摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，下列说法中正确的是（　　） A．在最高点，乘客处于超重状态 B．任一时刻乘客受到的合力都不等于零 C．乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变 D．乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变 7．当自行车在水平路面上正常匀速前进时，轮胎边缘气门嘴的运动，可以等效成一个沿前进方向匀速直线运动和一个匀速圆周运动的合运动。关于气门嘴，下列说法正确的是（　　） A．相对于轮轴的线速度和沿前进方向匀速直线运动的速度一定相同 B．运动到车轮轮轴前方同一水平位置时的速度方向竖直向下 C．所受合力大小不变，方向始终指向车轮轮轴方向 D．运动到最低点时所受合力为零 8．如图甲所示，小朋友坐在圆盘上随盘一起在水平面内做匀速圆周运动；如图乙所示，将小球系在细绳一端，用手握住绳的另一端，使小球以定点为圆心在竖直面内做完整的圆周运动。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．图甲中小朋友转动半圈过程中所受摩擦力的冲量为零 B．图甲中相同转速下小朋友离圆心越近越易相对盘滑动 C．图乙中小球在最低点时向心加速度最大，处于超重状态 D．图乙中若小球运动至最高点时突然松开绳子，则此后小球可能做自由落体运动 二、多选题 9．如图所示，A、B两点分别位于大、小两轮的边缘，大轮半径O1A是小轮半径O2B的2倍，C点是O1A的中点，两轮之间靠摩擦传动，且没有相对滑动。关于A、B、C三点的角速度的大小、、，以及线速度的大小、、的关系正确的是（　　） A．A、B两点的周期之比为1∶2 B．B、C两点加速度大小之比为4∶1 C．A、B 两点角速度大小之比为2∶1 D．B、C两点转速之比为2∶1 10．如图所示，、两点分别位于大、小两轮的边缘，大轮半径是小轮半径的2倍，点是的中点，两轮之间靠摩擦传动，且没有相对滑动。关于、、三点的角速度的大小、、，以及线速度的大小、、的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 11．如图所示，圆盘在水平面内绕中心轴匀速转动，其上有一小物体随圆盘一起转动。下列说法正确的是（　　） A．小物体受到的静摩擦力，提供其圆周运动所需的向心力 B．若圆盘从静止开始缓慢加速的过程中（小物体与圆盘始终相对静止），小物体受到的摩擦力大小不变 C．若圆盘突然停止转动，则小物体将不受摩擦力的作用 D．若圆盘突然变得光滑，则小物体因为惯性将会沿切线方向飞出 12．如图，半径为的圆形光滑轨道置于竖直平面内，一金属小环套在轨道上可以自由滑动，已知重力加速度为，下列说法正确的是（   ） A．要使小环做完整的圆周运动，小环在最低点的速度应大于 B．要使小环做完整的圆周运动，小环在最低点的加速度应大于 C．如果小环在最高点时速度大于，则小环受到的弹力方向指向圆形轨道的圆心 D．小环运动到最低点时对轨道压力一定大于重力 13．我国航天员在“天宫课堂”中做了如图所示的实验，将不可伸长的轻绳一端固定于点，另一端系一小球，使其绕点做匀速圆周运动。下列说法正确的是（    ） A．小球绕点做圆周运动的轨迹可以处于任意平面 B．若保持周期不变，增大圆周运动半径，则拉力增大 C．若保持圆周运动半径不变，增大周期，则拉力增大 D．若保持圆周运动半径不变，增大速度，则拉力增大 三、实验题 14．探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系，使用的向心力演示仪如图1所示，简化示意图如图2所示。挡板B、C到转轴距离为R，挡板A到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同。 (1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的__________； A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度随时间变化的规律 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)探究向心力的大小与角速度的关系，可将传动皮带套在②⑤塔轮上，将质量相同的小球分别放在挡板__________处（选填“A”、“B”或“C”中的两个）； (3)探究向心力的大小与运动半径之间的关系。应将皮带套在__________塔轮上（选填“①④”、“②⑤”或“③⑥”）； (4)某兴趣小组用如图3所示的装置与传感器结合验证向心力的表达式。实验时用手拨动旋臂产生圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，实时测量角速度和向心力的大小： a。图4中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知曲线①对应的砝码质量__________（填“大于”或“小于”）曲线②对应的砝码质量； b。为了进一步明确向心力和角速度的关系，可以做哪两个量之间关系的图像__________？ 15．“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图（a）所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图（b）所示三种组合方式。回答以下问题： (1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是（　　） A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C．探究影响单摆周期的因素 D．探究平抛运动的特点 (2)实验时将质量相同的球1、球2分别放在挡板A、C位置，将皮带置于变速塔轮第二层，转动手柄观察左右两个标尺，此过程是探究向心力的大小与___________的关系； (3)实验中，在记录两个标尺露出的格数时，由于转速不稳定，不便于读数，同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价，你认为正确的是（　　） A．该方法可行，但仍需要匀速转动手柄 B．该方法可行，且不需要匀速转动手柄 C．该方法不可行，因不能确定拍照时转速是否稳定 四、解答题 16．如图所示，质量为的小物块从平台的右端A点以速度水平飞出后，恰由P点沿切线方向进入竖直圆轨道，并刚好通过轨道最高点M飞出。已知圆轨道半径，圆心为O，N点为轨道最低点，∠PON=53°，重力加速度，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求： (1)小物块在P点的瞬时速度大小； (2)小物块通过M点的瞬时速度大小； (3)小物块在圆轨道上运动的过程中摩擦力对它做的功W。 17．质量的小球在长为的细绳作用下，在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力，转轴离地高度，不计阻力，重力加速度取，求： (1)若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求此时小球的速度大小； (2)绳断后小球对应的水平射程x； (3)小球落地前重力的瞬间功率。 18．如图所示，AB段是长为5R的粗糙水平轨道，BC段是半径为R的光滑竖直半圆形轨道，两段轨道在B点处平滑连接，质量均为m的滑块1和滑块2分别静止于A点和B点。现用力F对滑块1施加一水平向右的瞬时冲量，使其以的初速度沿轨道AB运动，与滑块2发生碰撞，碰后二者立即粘在一起沿轨道BC运动并通过C点。已知两滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ=0.4，半圆形轨道的直径BC沿竖直方向，重力加速度为g，滑块1和2均可视为质点。求： （1）力F对滑块1所做的功W； （2）滑块1和滑块2组成的系统在碰撞过程中损失的机械能E损； （3）滑块1和滑块2经过C点时对轨道压力的大小F压。 试卷第2页（共7页） 试卷第1页（共7页） 学科网（北京）股份有限公司 《2026年9月5日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B B D B C C BD BD 题号 11 12 13 答案 AD BCD ABD 1．D 【详解】匀变速运动是指加速度不变的运动，竖直上抛运动、平抛运动以及自由落体运动其加速度都为重力加速度，都是匀变速运动，而匀速圆周运动，其向心加速度的大小不变，但方向时刻改变，因此属于非匀变速运动。故选D。 2．D 【详解】A．小物体在水平面内圆盘一起转动且相对圆盘静止，可知小物体在竖直方向受力平衡，即受到重力和圆盘对小物体的支持力；在水平方向，由小物体随圆盘一起转动且相对圆盘静止可知，小物体受圆盘的静摩擦力作用，此力提供小物体随圆盘一起转动的向心力，向心力是作用效果，不是指某种力，因此小物体受重力、支持力和静摩擦力作用，故A错误； B．小物体所受合力的方向指向圆心，速度方向沿运动轨迹的切线方向，故B错误； CD．若圆盘突然停止转动，小物体在圆盘上将沿切线做直线运动，仍受摩擦力，故C错误，D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．由图可知Q、P的转动半径不同，根据可知线速度大小不相等，故A错误； B．地球仪上所有的点均做同轴转动，角速度大小相等，故B正确； C．根据结合A选项分析可知P、M的向心加速度大小不相等，故C错误； D．向心加速度的方向指向圆心，P、M的向心加速度方向均垂直转轴指向转轴，由图可知P、M的向心加速度方向不同，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】AC．曲线A中a与r成反比，则由向心加速度公式 可知，A物体的线速度大小不变； 由 知角速度逐渐减小的，故AC错误； BD．曲线B图中a与r成正比，则由向心加速度公式 可知，B物体运动的角速度保持不变，由 可知线速度增大，故B正确，D错误。 故选B。 5．D 【详解】A．小球竖直方向有 解得细绳的拉力大小 故A错误； B．对小球，由牛顿第二定律有 解得小球的向心加速度 故B错误； CD．小球转动一周，速度变化量为0，动量变化量为0，根据动量定理，可知拉力冲量与重力冲量等大反向，根据 联立解得，小球圆周运动周期 则小球转动一周，重力的冲量 故拉力冲量也为，故C错误，D正确。 故选D。 6．B 【详解】A．在最高点，乘客具有向下的加速度，处于失重状态，选项A错误； B．乘客做圆周运动，任一时刻受到的合力都不等于零，选项B正确； C．乘客在乘坐过程中匀速转动，向心力时刻指向圆心，大小不变，对座椅的压力不可能始终不变，选项C错误； D．乘客在乘坐过程中匀速转动，动能不变，但重力势能在变化，所以机械能也在变化，选项D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．根据 可知，相对于轮轴的线速度和沿前进方向匀速直线运动的速度大小相等，方向不同，故A错误； B．运动到车轮轮轴前方同一水平位置时的速度方向是竖直向下和水平方向的合速度方向，不是竖直向下，故B错误； CD．气门嘴参与匀速直线运动和匀速圆周运动两个分运动，则所受合力提供向心力，大小不变，方向始终指向车轮轮轴方向，故C正确，D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．图甲中小朋友转动半圈过程中所受摩擦力为，摩擦力的冲量，冲量是矢量，转动半圈的过程中冲量的总和不为零，A错误； B．图甲中，根据最大静摩擦力提供即将滑离时的向心力，可知相同转速下小朋友离圆心越远越易相对盘滑动，B错误； C．图乙中小球在最低点时速度最大，根据可知，向心加速度最大，加速度向上，则处于超重状态，C正确； D．图乙中若小球运动至最高点时最小速度为，不为零，可知突然松开绳子，则此后小球做平抛运动，不可能做自由落体运动，D错误。 故选C。 9．BD 【详解】AC．A、B两点分别位于大、小两轮的边缘，两轮之间靠摩擦传动，且没有相对滑动，则A、B两点线速度大小相等。大轮半径O1A是小轮半径O2B的2倍，根据，可得 根据，可知，故AC错误； B．A、B两点线速度大小相等。根据，可得 A、C两点同轴转动，则角速度大小相等，C点是O1A的中点，根据，可得 则B、C两点加速度大小之比，故B正确； D．A、C两点同轴转动，则角速度大小相等，转速相等； 根据，可知 则，故D正确。 故选BD． 10．BD 【详解】A、C两点同轴转动，则角速度相等，即 根据可知 A、B两点同缘转动，可知线速度相等，即 根据可知 综上所述，则， 故选BD。 11．AD 【详解】A．小物体随圆盘做匀速圆周运动，水平方向只受静摩擦力，该静摩擦力指向圆心并提供向心力，故A正确； B．圆盘加速且小物体相对圆盘静止时，静摩擦力既要提供切向加速度所需的切向分力，又要提供向心力。随角速度增大，所需向心分力增大，摩擦力大小不可能始终不变，故B错误； C．圆盘突然停止转动时，小物体由于惯性相对圆盘有沿切线方向运动的趋势，因而会受到摩擦力作用，故C错误； D．圆盘突然变得光滑后，小物体不受水平方向的力，将沿圆周的切线方向做匀速直线运动，故D正确。 故选AD。 12．BCD 【详解】AB．要使小环做完整的圆周运动，小圆环在最高点的速度的最小值恰好为零，设此时最低点速度为v，根据机械能守恒定律，有 解得 此时，在最低点的加速度为 因此做完整的圆周运动，最低点的加速度应大于4g，故A错误，B正确； C．在最高点，当重力恰好提供向心力时，有 解得 若速度大于，小环有离心趋势，小环受到的弹力方向指向圆形轨道的圆心，故C正确； D．根据牛顿第二定律，则有 可知：环在最低点时对轨道压力一定大于重力，故D正确。 故选BCD。 13．ABD 【详解】A．将此实验放在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室中进行，由于小球在太空实验室中处于完全失重状态，则小球受到的绳子拉力完全提供向心力，且绳子拉力总是与速度方向垂直，所以小球圆周运动的轨迹可以处于任意平面内，故A正确； B．根据 若保持周期不变，增大圆周运动半径，则拉力增大，故B正确； C．根据 若保持圆周运动半径不变，增大周期，则拉力减小，故C错误； C．根据 若保持圆周运动半径不变，增大速度，则拉力增大，故D正确。 故选ABD。 14．(1)C (2)B、C/C、B (3)①④ (4) 小于 F-ω2 【详解】（1）本实验所采用的实验探究方法为控制变量法，与探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验方法是相同的；故选C。 （2）探究向心力的大小与角速度的关系，要保持转动半径和质量一定，则可将传动皮带套在②⑤塔轮上，将质量相同的小球分别放在挡板B、C处； （3）探究向心力的大小与运动半径之间的关系，要保持角速度和质量一定，应将皮带套在①④塔轮上； （4）a.[1]根据F=mω2r可知，相同半径，当角速度相同时，质量越大，则向心力F越大，由图可知曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量； b.[2]为了进一步明确向心力和角速度的关系，可以做向心力F与角速度ω平方，即F-ω2的关系图像，该图像为线性图像，容易观察。 15．(1)BC (2)角速度 (3)B 【详解】（1）A．该实验采取的为控制变量法，探究两个互成角度的力的合成规律采用的是“等效替代法”， 故A错误； BC．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，探究影响单摆周期的因素，都是利用控制变量法，故BC正确； D．探究平抛运动的特点采用的是化曲为直的实验方法，故D错误。 故选BC。 （2）[1]实验时将质量相同的球1、球2分别放在挡板A、C位置，将皮带置于变速塔轮第二层，转动手柄观察左右两个标尺，此过程是探究向心力的大小与角速度的关系； （3）[1]向心力可以带入瞬时值，即满足某一瞬时速度可匹配与之对应的向心力，从而体现在等分标尺上。故该方法可行，故选B。 16．(1) (2) (3) 【详解】（1）小物块进入轨道时，刚好沿P点切线进入，其分速度与合速度如下图 由图可知 解得 （2）由题意可知，小物块恰好从M点飞出，对小物块在M点受力分析，可得 解得 （3）小物块从P到M的过程，应用动能定理，可得 解得 17．(1) (2) (3)100W 【详解】（1）设细绳恰好被拉断时，小球的速度大小为，此时对小球由牛顿第二定律有 解得 （2）此后小球做平抛运动，设运动时间为t，则对小球由平抛运动的规律有 ， 联立解得 ， （3）小球落地前重力的瞬间功率为 18．（1）18mgR；（2）8mgR；（3）6mg 【详解】（1）根据动能定理，力F对滑块1所做的功W为 （2）设滑块1到B点的速度为vB，从A到B由动能定理 解得滑块1与滑块2碰前的速度为 滑块1和滑块2碰后共同的速度为v，由动量守恒 解得 碰撞过程损失的机械能为 （3）滑块1和滑块2组成的系统从B到C过程，机械能守恒，设到C点的速度为vC，则有 解得 根据牛顿第三定律，滑块1和滑块2经过C点时对轨道压力的大小与FN等大反向，则 答案第6页（共7页） 答案第7页（共7页） 学科网（北京）股份有限公司 $