圆周运动 专题训练-2027届高考物理一轮复习

新疆高三物理圆周运动一轮复习专题训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 易混易错练 题组一：圆周运动必备知识筛查 一、单选题 1．某物体受一个力作用做匀速圆周运动，则这个力一定是（　　） A．大小不变、方向始终指向圆心 B．大小不变，方向始终为切线方向 C．大小变化、方向始终指向圆心 D．大小变化，方向始终为切线方向 2．下列物理量均能用平行四边形法则运算的一组是（    ） A．速度、加速度、压强、力 B．力、角速度、电压、加速度 C．加速度、电流、力、速度 D．速度、加速度、力、位移 3．在匀速转动的水平圆盘上有一个相对转盘静止的物块，则关于物体受力分析正确的是（　　） A．物块受重力、圆盘的支持力 B．物块受重力、圆盘的支持力、向心力 C．物块受重力、圆盘的支持力、沿切线方向的静摩擦力 D．物块受重力、圆盘的支持力、指向圆心的静摩擦力 4．对于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（　　） A．线速度大的角速度也一定大 B．线速度大的周期一定大 C．角速度大的周期一定大 D．角速度大的周期一定小 5．如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为，b与转轴的距离为2。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A．a一定比b先开始滑动 B．a、b所受的摩擦力始终相等 C．若时，a所受摩擦力的大小为 D．是b开始滑动的临界角速度 思想方法练 题组二：圆周运动的理解（关键能力形成） 6．关于曲线运动，下列说法中正确的有（　　） A．做曲线运动的物体，所受到的合外力方向一定要不断改变 B．做匀速圆周运动的物体，“匀速”指的是速度不会改变 C．物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动 D．在恒力作用下，物体可能做速率先减小后增大的曲线运动 7．如图所示，放置在水平转盘上的物体A、B、C能随转盘一起以角速度ω匀速转动，A、B、C的质量分别为m、2m、3m，它们与水平转盘间的动摩擦因数均为μ，离转盘中心的距离分别为0.5r、r、1.5r，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则当物体与转盘间不发生相对运动时，转盘的角速度应满足的条件是(　　) A． B． C． D． 8．如图所示，一根长为L的轻杆OA，O端用铰链固定在水平面上，轻杆靠在一个高为h的物块上，某时刻杆与水平方向的夹角为θ，物块水平向右运动的速度为v，则此时A点速度为(　　) A． B． C． D． 9．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．如图（a），当船头垂直于河岸渡河时，渡河轨迹一定是直线 B．如图（b），实验现象可以说明平抛运动水平方向分运动的特点 C．如图（c），汽车通过拱桥的最高点时对拱桥的压力大小大于其重力大小 D．如图（d），火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用 10．质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示，当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，将绳b烧断的同时轻杆停止转动，则（　　） A．小球将在竖直平面内做匀速圆周运动 B．小球将在水平面内做匀速圆周运动 C．若角速度ω较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动 D．在绳b被烧断的前后，绳a中张力大小不变 二、多选题 11．关于曲线运动，下列说法正确的是（　　） A．恒力作用下物体可以做曲线运动 B．物体的加速度减小，物体的速度一定减小 C．物体做圆周运动，所受合力一定指向圆心 D．曲线运动速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化 12．生活中有很多圆周运动的应用实例，下面列出了三种常见的圆周运动模型。如图甲所示是圆锥摆，系于同一位置的两根细线长度不同、与竖直方向的夹角不同，两小球在同一水平面内做匀速圆周运动；图乙为火车转弯时轨道与车轮的示意图，两个轮缘间的距离略小于铁轨间的距离；图丙中A、B两物体的材质相同，A的旋转半径比B大、质量比B小，A、B一起随水平转台绕竖直中心轴匀速转动。则下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两小球做匀速圆周运动的周期相等 B．图乙中，火车转弯低于规定速度行驶时，外轨将对火车轮缘产生向内的挤压 C．图丙中，随着转台的角速度缓慢增大，A先发生相对滑动 D．图丙中，A、B两物体相对转台静止时，A所受摩擦力一定更大 13．如图所示皮带传送装置，皮带轮O和O′上的三点A、B和C，OA=O′C=r，O′B=2r。则皮带轮转动时A、B、C三点的情况是（　　） A．vA=vB，vB>vC B．A=B，vB>vC C．vA=vB，B=C D．A>B，vB=vC 14．质量均为m的小球A、B分别固定在一长为L的轻杆的中点和一端点，如图所示。当轻杆绕另一端点O在光滑水平面上做角速度为ω的匀速圆周运动时，则（　　） A．处于中点的小球A的线速度为 B．处于中点的小球A的加速度为 C．处于端点的小球B所受的合外力为 D．轻杆段中的拉力与段中的拉力之比为3：2 能力提升练 题组三：圆周运动的应用与计算（核心素养提升） 三、解答题 15．长度为的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为，小球半径不计，g取10m/s2，求： （1）小球刚好通过最高点时的速度大小； （2）小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，小球对绳的拉力。 16．某装置如图所示，两根轻杆与小球及一小滑块通过较链连接，杆的端与固定在竖直杆上的铰链相连。小球与小滑块的质量均为，轻杆OA、OB长均为，原长为的轻质弹簧与滑块都套在该竖直杆上，弹簧连接在点与小滑块之间。装置静止时，弹簧长为，重力加速度为，不计一切阻力。求： （1）轻杆OA对小球的作用力； （2）弹簧的劲度系数； （3）若整个装置以竖直杆为轴转动，当弹簧将恢复原长时，小球的角速度。 17．如图所示，一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从粗糙圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力）。已知圆弧的半径R=0.3m，，小球到达A点时的速度。（取） (1)小球做平抛运动的初速度； (2)P点与A点的水平距离和竖直高度； (3)小球到达圆弧最高点C时速度为4m/s，则小球对轨道的压力。 18．如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为。求A、B两球落地点间的距离。 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《新疆高三物理圆周运动一轮复习专题训练》参考答案 1．A 【分析】做匀速圆柱运动的物体所需的向心力大小不变，方向指向圆心． 【详解】根据匀速圆周运动的特点，某物体受一个力作用做匀速圆周运动，则这个力一定是大小不变、方向始终指向圆心，故选A. 2．D 【详解】ABC．压强、电压、电流是标量，不能用平行四边形定则运算，故ABC错误； D．速度、加速度、力、位移都是矢量，运算遵循平行四边形定则，故D正确。 故选D。 3．D 【详解】小木块做匀速圆周运动，合力指向圆心，对木块受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图 重力和支持力平衡，指向圆心的静摩擦力提供向心力。 故选D。 4．D 【详解】A．根据公式 在r一定的条件下，线速度大的角速度才一定大；故A错误； B．根据公式 在r一定的条件下，线速度大的周期一定小。故B错误； CD．根据公式 可知，角速度大的周期一定小。故C错误，D正确。 故选D。 5．D 【详解】A．小木块a和b所受到的摩擦力为 可知小木块的最大静摩擦力相等，根据静摩擦力提供向心力 可知做圆周运动时b需要更大的静摩擦力，故b先开始滑动，A错误； B．小木块a和b所受到的摩擦力为各自的圆周运动提供向心力 可知做圆周运动时b受到的静摩擦力较大，故B错误； C．假设小木块a未发生滑动，其所需的向心力由静摩擦力来提供，可得 由于，假设成立，故C错误； D．根据静摩擦力提供向心力 可得，故D正确。 6．D 【详解】A．做曲线运动的物体，合外力方向不一定要不断改变。例如平抛运动中，合外力（重力）方向恒定，故A错误； B．匀速圆周运动的“匀速”指速率不变，但速度方向时刻变化，因此速度是变化的，故B错误； C．物体做匀速圆周运动需要向心力方向始终指向圆心，且大小满足，物体受到垂直于初速度方向的恒力作用，做一般曲线运动，例如平抛运动，不是匀速圆周运动，故C错误； D．若初速度方向与恒力方向夹角大于90°，力沿速度方向的分量使物体速率减小；当速度方向与力夹角小于90°后，力沿速度方向的分量使物体速率增大，轨迹为曲线（如斜抛运动中速度变化的情况），故D正确。 故选D。 7．B 【详解】对物体受力分析可得，摩擦力提供向心力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则，解得：．因三物体离转盘中心的距离分别为0.5r、r、1.5r，则．故B项正确，ACD三项错误． 点睛：最大静摩擦提供向心力对应发生滑动时的临界角速度，则，解得：．即临界角速度与物体质量无关，与物体与平台间的动摩擦因数和转动半径有关． 8．C 【详解】根据运动的效果可将物块水平向右运动的速度，沿垂直于杆和沿平行于杆的方向分解成v2和v1，如图所示 根据平行四边形定则可得 v1＝vcos θ，v2＝vsin θ 根据几何关系可得 LOB＝ 由于B点的线速度为 v2＝vsin θ＝LOBω 所以 所以A点的线速度 vA＝Lω＝ 故选C。 9．D 【详解】A．如图（a），当船头垂直于河岸渡河时，若船在静水中的速度是匀速，水流速度也是匀速时，由速度合成定则可知，渡河轨迹一定是直线，若船速是变速时，水流是匀速，由速度合成定则可知，渡河轨迹一定不是直线，A错误； B．如图（b），实验现象是两球在同一高度，同时运动且同时落地，可以说明平抛运动竖直方向分运动的特点，不能说明平抛运动水平方向分运动的特点，B错误； C．如图（c），汽车通过拱桥的最高点时，由牛顿第二定律，则有 解得      可知拱桥对汽车的支持力大小小于重力大小，由牛顿第三定律可知，汽车对拱桥的压力大小小于其重力大小，C错误； D．如图（d），火车转弯超过规定速度行驶时，其火车重力与轨道的支持力的合力不能满足火车转弯时所需的向心力，则有外轨对外轮缘会有挤压作用，D正确。 故选D。 10．C 【详解】ABC．绳子断开前，小球做匀速圆周运动，合力指向c点，对小球受力分析，受重力G，a绳子的拉力F1，b绳子的拉力F2，根据牛顿第二定律有 小球的线速度为 绳子断开后，杆停止转动，由于惯性，小球将绕A点转动，若速度较小，小球将在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动；若速度较大，也有可能在垂直于平面ABC的竖直平面内绕A点做完整的圆周运动。 选项AB错误，C正确； D．绳未烧断前，a绳的拉力等于小球的重力。在绳b被烧断的后瞬间，有 可知 选项D错误。 故选C。 11．AD 【详解】A．恒力作用下物体可以做曲线运动，例如平抛运动，物体仅受重力作用，故A正确； B．物体的加速度减小，当加速度方向有速度方向夹角为锐角时，物体的速度在增大，即物体的加速度减小，物体的速度不一定减小，故B错误； C．当物体做匀速圆周运动，所受合力一定指向圆心，当物体做变速圆周运动时，由于切线方向加速度不等于0，可知，合力一定不指向圆心，故C错误； D．曲线运动速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化，例如匀速圆周运动，速度大小不变，速度方向在变化，故D正确。 故选AD。 12．AC 【详解】A．图甲中，物体做圆周运动，有 整理有 又因为 故A项正确； B．图乙中，火车转弯低于规定速度行驶时，火车轮缘将对内轨产生挤压作用，由牛顿第三定律可知，内轨将对火车轮缘产生向外的挤压，故B项错误； C．物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力提供向心力，最大角速度对应最大静摩擦力 整理有 由于A的旋转半径比B大，所以A物体先发生相对滑动，故C项正确； D．A、B一起绕竖直中心轴匀速转动时角速度大小相等，由 所以 由于A的旋转半径比B大、质量比B小，所以A所受摩擦力不一定更大，故D项错误。 故选AC。 13．AC 【详解】A、B是靠传送带传动的轮子边缘上的点，所以 vA=vBB、C两点共轴转动，所以 ωB=ωC 根据 v=rω 知 vB＞vC 根据 知 ωA＞ωB 故AC正确，BD错误。 故选AC。 14．CD 【详解】A．处于中点的小球A的运动半径为，根据线速度与角速度的关系可知线速度 A错误； B．处于中点的小球A的加速度为 B错误； C．处于端点的小球B的向心加速度 由牛顿第二定律可知小球B所受的合外力为 C正确； D．设轻杆段中的拉力为，轻杆段中的拉力为，对小球A由牛顿第二定律可得 对小球B由牛顿第二定律可得 联立解得 D正确。 故选CD。 15．（1）2m/s；（2），方向竖直向下 【详解】（1）小球刚好通过最高点时，绳上无作用力，只受重力作用，则 解得 （2）因为，此时绳上产生拉力F，则 解得 由牛顿第三定律知：小球对绳的拉力 方向竖直向下。 16．（1），与竖直轴的夹角为；（2）；（3） 【详解】（1）装置静止时，由几何关系可知 解得 则轻杆OA对小球的作用力方向与竖直轴的夹角为，对小球受力分析，如图甲所示，由对称性可知 根据力的平衡条件可知 解得 （2）由轻杆受力特点可知，轻杆OB对小滑块的作用力方向沿OB杆向下，大小为，对小滑块受力分析如图乙所示，在竖直方向上由力的平衡条件可知 根据胡克定律 解得 （3）当弹簧将恢复原长时，由几何关系可知 可得 对小滑块，竖直方向有 对小球，竖直方向有 水平方向有 联立解得小球的角速度 17．(1) ，方向水平向右 (2)， (3)，竖直向上 【详解】（1）对A点速度分解得 可得初速度，方向水平向右。 （2）A点的竖直速度 由得 由得 则 （3）对C点应用牛顿第二定律得 代入数据得 由牛顿第三定律得 18． 【详解】两个小球离开轨道后均做平抛运动，竖直方向上运动情况相同，有 可得 在最高点时，两小球受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力。 对A球 解得 则 对B球 解得 则 A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差，即 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $