专题4 第3讲 圆周运动-【名师带你过关】2026-2027学年高考物理一轮复习

该高中物理讲义围绕圆周运动高考核心考点，涵盖运动学量关系、三种传动方式、向心力来源及模型（锥摆、转弯、圆盘）、离心现象，按运动学-动力学-现象应用逻辑架构知识体系。通过考点梳理、方法指导（如传动特点对比）、真题训练（含学业考试例题）等环节，帮助学生突破物理量关系、向心力分析等难点，体现复习的系统性和针对性。 讲义以科学思维中的模型建构和物理观念中的运动与相互作用为核心，创新采用传动方式对比分析、向心力来源模型实例教学。设置基础判断、考向例题、分层练习（如锥摆、转弯模型题），确保学生高效掌握解题方法。助力学生提升科学推理能力和应考技巧，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第三讲　圆周运动 一　圆周运动的运动学问题 考点1　圆周运动基本物理量的关系 1.匀速圆周运动 (1)定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长(　　),就是匀速圆周运动。 (2)特点:加速度大小不变,方向始终指向(　　),是变加速运动。 (3)条件:合外力大小(　　)、方向始终与(　　)方向垂直且指向圆心。 2.匀速圆周运动各物理量间的关系 考点2　三种传动方式及特点 1.皮带传动(甲、乙):皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等。 2.齿轮传动(丙):两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等。 3.同轴传动(丁):两轮固定在同一转轴上转动时,两轮转动的角速度大小相等。 1.匀速圆周运动是匀变速曲线运动。 (　　) 2.物体做匀速圆周运动时,其线速度是不变的。 (　　) 3.物体做匀速圆周运动时,其所受合外力是变力。(　　) 4.匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。 (　　) 如图,A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动 方向改变的角度之比是3∶2,则它们 (　　) A.线速度大小之比为4∶3 B.角速度之比为3∶4 C.圆周运动的半径之比为2∶1 D.向心加速度大小之比为1∶2 考向 圆周运动基本物理量的关系 1.夏天人们常用蚊香来驱除蚊虫。如图所示,蚊香点燃后缓慢燃烧,若某滑冰运动员(可视为质点)的运动轨迹与该蚊香燃点的轨迹类似,运动的速率保持不变,则该运动员 (　　) A.线速度不变 B.角速度变大 C.向心加速度变小 D.运动一圈(360°)所用时间保持不变 考向2 三种传动方式及特点 2.如图是自行车传动结构的示意图,其中大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为r1、r2和r3。假设脚踏板的转速为n,则该自行车前进的速度为 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.　　　 B. C. D. 二　圆周运动的动力学问题 考点1　向心力的来源及运动模型 1.向心力 (1)来源:向心力是按力的作用(　　)命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,在受力分析中要(　　)再另外添加一个向心力。 (2)公式:Fn=man=m=mω2r=mr·=mr·4π2f2=mωv。 2.运动模型 运动 模型 向心力的来源示意图 运动 模型 向心力的来源示意图 飞机水 平转弯 飞车 走壁 圆锥摆 火车 转弯 汽车在 水平路 面转弯 水平转 台(光 滑) 考点2　圆周运动动力学分析过程 1.做匀速圆周运动的物体,当所受合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出。 (　　) 2.摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。 (　　) 3.向心力可以由物体受到的某一个力提供,也可以由物体受到的合力提供。 (　　) 4.在变速圆周运动中,向心力不指向圆心。 (　　) 考向 圆周运动的动力学问题 【例1】(2026·黑龙江学业考试)如图,小物体随圆盘一起在水平面内匀速转动,该物体质量m=0.5 kg,与圆盘中心的距离r=0.1 m,圆盘角速度ω=6 rad/s,根据F=mω2r,小物体的向心力F大小是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.0.5 N B.1.8 N C.5 N D.6 N 考向1 锥摆模型 1.如图所示,甲、乙两个质量相同的小球(视为质点)用等长轻质细线1、2连接,悬挂在天花板上的O点,两球在各自的水平面内做匀速圆周运动,并处于相对静止状态,细线与竖直方向的夹角分别为β、θ(θ、β非常小,可以取tan θ=sin θ=θ,tan β=sin β=β)。则 (　　) A.θ=β B.甲、乙两球的动量之比为1∶2 C.甲、乙两球的向心力之比为1∶2 D.细线1、2拉力的竖直分力之比为1∶2 2.市面上有一种自动计数的智能呼拉圈,深受女士喜爱。如图甲,腰带外侧带有轨道,将带有滑轮的短杆穿过轨道,短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳,其模型简化如图乙所示。水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重做水平匀速圆周运动,计数器显示在1 min内转过的圈数,此时绳子与竖直方向夹角为θ。配重运动过程中认为腰带没有变形,下列说法正确的是 (　　) A.若增大转速,腰受到腰带的摩擦力增大 B.若增大转速,腰受到腰带的弹力增大 C.保持匀速转动时,腰给腰带的作用力大小不变 D.若增加配重,保持转速不变,则绳子与竖直方向夹角为θ将不变 考向2 转弯模型 3.如图所示,当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时,乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行。同时观察放在桌面上水杯内的水面(与车厢底板平行)。已知此弯道路面的倾角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列判断正确的是 (　　) A.列车转弯时的向心加速度大小为gtan θ B.列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用 C.水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力 D.水杯受到指向桌面内侧的静摩擦力 考向3 圆盘模型 4.如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲∶r乙=3∶1,两圆盘和小物体A、B之间的动摩擦因数相同,A、B的质量分别为m1、m2,A距O点为2r,B距O'点为r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时 (　　) A.A与B都没有相对圆盘滑动时,角速度之比ω1∶ω2=3∶1 B.A与B都没有相对圆盘滑动时,向心加速度之比a1∶a2=1∶3 C.随转速慢慢增加,A先开始滑动 D.随转速慢慢增加,B先开始滑动 三　离心现象 考点　离心现象的特点及规律 1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需(　　)的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。 2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周(　　)飞出去的趋势。 3.受力特点 (1)当F=(　　)时,物体做匀速圆周运动。 (2)当F=0时,物体沿切线方向飞出。 (3)当F<(　　)时,物体逐渐远离圆心。 F为实际提供的向心力,如图所示。 【例1】(2026·黑龙江学业考试)如图,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,运动到P点时,撤去拉力F,则小球 (　　) A.继续做匀速圆周运动 B.沿轨迹Pa做直线运动 C.沿轨迹Pb做离心运动 D.沿轨迹Pc做近心运动 考向 离心现象的应用与防止 1.滚筒洗衣机静止于水平地面上,衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动,以达到脱水的效果,滚筒截面如图所示,A点为最高点,B点为最低点,CD为水平方向的直径,下列说法正确的有 (　　) A.衣物运动到A点时处于超重状态 B.衣物运动到B点时脱水效果最好 C.衣物运动到C点或D点时,洗衣机对地面的摩擦力不为零 D.衣物在B点时,洗衣机对地面的压力等于洗衣机的重力 2.如图为自行车气嘴灯及其结构图,弹簧一端固定在A端,另一端拴接重物,当车轮高速旋转时,重物由于做离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触,从而接通电路,LED灯就会发光。下列说法正确的是 (　　) A.安装时A端比B端更靠近气嘴 B.高速旋转时,重物由于受离心作用而拉伸弹簧,从而使触点接触 C.增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光 D.匀速行驶时,若LED灯转到最低点时能发光,则在最高点时也一定能发光 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三讲　圆周运动 一　圆周运动的运动学问题 考点梳理 考点1 1.(1)相等　(2)圆心　(3)不变、速度 考点2 判断正误:×　×　√　× 例题精讲 【例1】　A　【解析】时间相同,路程之比即线速度大小之比,为4∶3,A项正确;由于时间相同,运动方向改变的角度之比即对应扫过的圆心角之比,等于角速度之比,为3∶2,B项错误;线速度之比除以角速度之比等于半径之比,为8∶9,C项错误;由向心加速度an=知,线速度平方之比除以半径之比即向心加速度大小之比,为2∶1,D项错误。 基础过关 1.B　【解析】由题意可知线速度大小不变,方向时刻改变,故A错误;动员运动半径在减小,由v=ωr可知角速度变大,故B正确;由a=可知,运动半径r减小,向心加速度a变大,故C错误;一圈的长度逐渐变小,故运动一圈所用的时间变短,故D错误。故选B。 2.B　【解析】脚踏板的转速等于大齿轮的转速,为n,则大齿轮边缘的线速度v1=2πr1n,小齿轮边缘的线速度也为 v1=2πr1n,小齿轮和后轮同轴转动,角速度相等,则后轮边缘的线速度即自行车前进的速度为v2=r3=,故选B。 二　圆周运动的动力学问题 考点梳理 考点1 1.(1)效果、避免 考点2 判断正误:×　×　√　× 例题精讲 【例1】　B　【解析】小物体的向心力F大小为F=mω2r=0.5×62×0.1 N=1.8 N,故选B。 基础过关 1.D　【解析】甲、乙相对静止做稳定的匀速圆周运动,每转一圈需要的时间相同,角速度相等设为ω,设细线1、2的长度均为L,拉力分别T1、T2,设甲、乙的质量均为m,对乙进行受力分析,把T1分别沿竖直方向和水平方向分解,则有T1cos θ=mg;T1sin θ=mω2L,对甲、乙组成的整体进行受力分析,把T2分别沿竖直方向和水平方向分解,则有T2cos β=2mg;T2sin β=mω2L+mω2Lsin β,联立以上式子解得=,故A项错误;根据v甲=ωLsin β;v乙=ω,结合之前的分析可得=-1,故B项错误;对甲球受力分析有F向甲=mω2Lsin β,对乙球同理有F向乙=mω2L,结合之前的分析解得=,故C项错误;由之前的分析可知,两细线竖直方向分力分别为T1y=T1cos θ=mg;T2y=T2cos β=2mg,解得=,故D项正确。故选D。 2.BCD　【解析】若增大转速,配重做匀速圆周运动的半径变大,绳与竖直方向的夹角θ将增大,竖直方向;mg=Tcos θ,水平方向:Tsin θ=Fn,可知配重在竖直方向平衡,拉力T变大,向心力Fn变大,对腰带分析如图所示: 可得竖直方向:f=Mg+Tcos θ=Mg+mg,水平方向:N=Tsin θ=Fn,故腰受到腰带的摩擦力不变,腰受到腰带的弹力增大,故A错误,B正确;匀速转动时,腰给腰带的作用力是支持力N和摩擦力f的合力,两个力的大小均不变,则其合力大小不变,故C正确;因对配重而言mgtan θ=mω2lsin θ,即cos θ=,则若增加配重,保持转速不变,则绳子与竖直方向夹角为θ将不变,故D正确。故选B、C、D。 3.AB　【解析】设玩具小熊的质量为m,则玩具受到的重力mg、细线的拉力FT的合力提供玩具小熊随车做水平面内圆周运动的向心力F,如图所示: 有mgtan θ=ma,可知列车在转弯时的向心加速度大小为a=gtan θ,A正确;列车的向心加速度a=gtan θ,由列车的重力与轨道的支持力的合力提供,故列车与轨道均无侧向挤压作用,B正确; 水杯的向心加速度a=gtan θ,由水杯的重力与桌面的支持力的合力提供,水杯与桌面间的静摩擦力为零,C、D错误。故选AB。 4.A　【解析】当小物块所受静摩擦力最大时,设转速为ω1,则mr=mgμ1,解得ω1=,此时小物块恰好要从圆盘上滑落,故A正确;当小物块滑落时,后续在餐桌上将做匀减速直线运动,而非曲线运动,故B错误;小物块从圆盘上后,恰好停在餐桌盘的运动轨迹如下图所示: 位移距离为d=,则产生的内能大小为Q=fd=mgμ2,故C错误;小物块在圆盘上的最大加速度为a1==gμ1,小物块在桌面上的加速度大小为a2==gμ2,由于不知道两个动摩擦因素之间的关系,因此小物块在圆盘上的最大加速度不一定小于小物块在桌面上运动时的加速度,更别说小物块在圆盘上的加速度取值范围为0~a1(圆盘的转速是缓慢增加的),故D错误。故选A。 三　离心现象 考点梳理 1.向心力　2.切线　3.(1)mω2r　(3)mω2r 例题精讲 【例1】　B　【解析】光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,则小球的速度方向在圆弧的切线上;运动到P点时,撒去拉力F,由于惯性,小球将沿轨迹Pa做匀速直线运动。 故选B。 基础过关 1.BC　【解析】衣物运动到最高点A点时,加速度方向竖直向下,处于失重状态,故A错误; 衣物及衣物上的水运动到最低点B点时,加速度方向竖直向上,处于超重状态,衣物上的水根据牛顿第二定律,在最低点有F-mg=m,解得F=mg+m,根据牛顿第三定律可知,衣服对洗衣机的作用力为mg+m,洗衣机对地面的压力等于洗衣机的重力加上衣服对洗衣机的作用力,所以洗衣机对地面的压力大于洗衣机的重力。在B点受到衣物的附着力需最大,而水的附着力相同,衣物运动到最低点B点时脱水效果,故B正确,D错误;在衣物运动中,衣物运动到C点或D点时,洗衣机对衣物的水平作用力为衣物的向心力,可知此时衣物对洗衣机在水平方向作用力最大,而洗衣机是静止的,可知地面对其的摩擦力最大,根据牛顿第三定律可知,衣物运动到C点或D点时洗衣机对地面的摩擦力最大,故C正确。故选B、C。 2.C　【解析】要使重物做离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触,则A端应靠近圆心,因此安装时A端比B端更远离气嘴,故A错误;转速越大,重物做圆周运动所需的向心力越大,则弹簧被拉伸得越长,M、N接触时灯就会发光,不能说重物受离心力作用,故B错误;灯在最低点时,根据牛顿第二定律有F弹-mg=mω2r,解得ω=,因此,增大重物的质量可使LED灯在较低转速下也能发光,故C正确;灯在最低点时,有牛顿第二定律有F1-mg=m,灯在最高点时,有牛顿第二定律有F2+mg=m,匀速行驶时,在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力,因此匀速行驶时,若LED灯转到最低点时能发光,则在最高点时不一定发光,故D错误。故选C。 专题五　万有引力与宇宙航行 学科网（北京）股份有限公司 $