考點16圓周運動（核心考點）-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新高考專用）

考點17圓周運動1.3年真題考點分布題型選擇題高考考點圓周運動動力學(xué)分析；圓周運動動力學(xué)分析；圓周運動實例分析新高考2023全國甲卷17題、上海卷14題、2022福建卷12題、遼寧卷13題、河北卷12題、上海卷6題2021廣東4題、全國甲卷15題、河北卷9題、北京10題2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于運動的描述考查共計10次，主要考查：圓周運動運動學(xué)分析；2.圓周運動動力學(xué)分析；3.圓周運動的實例分析；【備考策略】理解勻速圓周運動的概念，向心力的來源，掌握勻速圓周運動的八個物理量；掌握從運動學(xué)和動力學(xué)的角度分析圓周運動，并利用所學(xué)知識去解釋與實際生產(chǎn)相關(guān)的圓周運動；注重理解圓周運動和平拋運動相結(jié)合的綜合性題型的訓(xùn)練，注重圓周運動與電場和磁場相結(jié)合的綜合性題型的訓(xùn)練。【命題預(yù)測】本節(jié)內(nèi)容在2021——2023年的各省高考卷中出現(xiàn)頻率適中，預(yù)測在2024年大概有46套高考會出現(xiàn)本節(jié)內(nèi)容。2024年考生需要引起重視，注重基礎(chǔ)概念、規(guī)律的理解、注重與實際生產(chǎn)相結(jié)合的題型練習(xí)，多關(guān)系時政熱點，本節(jié)內(nèi)容常常還會與天體運動結(jié)合在一起考察，屬于每套高考卷的必考內(nèi)容。

考法1圓周運動的運動學(xué)問題1．勻速圓周運動（1）定義：做圓周運動的物體，若在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長相等，就是勻速圓周運動．（2）特點：加速度大小不變，方向始終指向圓心，是變加速運動．（3）條件：合外力大小不變、方向始終與速度方向垂直且指向圓心．2．描述勻速圓周運動的物理量定義、意義公式、單位線速度定義：通過的弧長與所用時間的比值意義：描述做圓周運動的物體運動快慢的物理量(v)(1)v＝eq\f(Δs,Δt)＝eq\f(2πr,T)(2)單位：m/s角速度定義：轉(zhuǎn)過角度與所用時間的比值意義：描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量(ω)(1)ω＝eq\f(Δθ,Δt)＝eq\f(2π,T)(2)單位：rad/s周期物體沿圓周運動一圈的時間(T)(1)T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2π,ω)，單位：s(2)f＝eq\f(1,T)，單位：Hz轉(zhuǎn)數(shù)定義：轉(zhuǎn)動的圈數(shù)與所用時間的比值n=f，單位：r/s向心加速度(1)描述速度方向變化快慢的物理量(an)(2)方向指向圓心(1)an＝eq\f(v2,r)＝rω2(2)單位：m/s2常見三種傳動方式及特點傳動類型圖示結(jié)論共軸傳動A、B兩點轉(zhuǎn)動的周期、角速度相同，線速度與其半徑成正比皮帶傳動A、B兩點的線速度大小相同，角速度與其半徑成反比，周期與其半徑成正比齒輪傳動(摩擦傳動)vA=vB(線速度),分別表示兩齒輪的齒數(shù))【典例1】（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）“轉(zhuǎn)碟”是傳統(tǒng)的雜技項目，如圖所示，質(zhì)量為m的發(fā)光物體放在半徑為r的碟子邊緣，雜技演員用桿頂住碟子中心，使發(fā)光物體隨碟子一起在水平面內(nèi)繞A點做勻速圓周運動。當(dāng)角速度為時，碟子邊緣看似一個光環(huán)。求此時發(fā)光物體的速度大小和受到的靜摩擦力大小f。

【答案】；【詳解】發(fā)光體的速度發(fā)光體做勻速圓周運動，則靜摩擦力充當(dāng)做圓周運動的向心力，則靜摩擦力大小為【典例2】（2023·全國·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示為某同學(xué)拼裝的樂高齒輪傳動裝置，圖中五個齒輪自左向右編號分別為1、2、3、4、5.它們的半徑之比為，其中齒輪1是主動輪，正在逆時針勻速轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）

A．齒輪5順時針轉(zhuǎn)動B．齒輪1與齒輪3的轉(zhuǎn)速之比為C．齒輪2邊緣的向心加速度與齒輪5邊緣的向心加速度之比為D．齒輪2的周期與齒輪4的周期之比為【答案】D【詳解】A．當(dāng)齒輪1逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，齒輪2順時針轉(zhuǎn)動，齒輪3逆時針轉(zhuǎn)動，齒輪4順時針轉(zhuǎn)動，齒輪5也逆時針轉(zhuǎn)動，選項A錯誤；B．所有齒輪邊緣的線速度相同，齒輪1與齒輪3邊緣具有相同的線速度，因為齒輪1與齒輪3半徑相等，所以轉(zhuǎn)速之比為，選項B錯誤；C．根據(jù)，所以，選項C錯誤；D．同理可得，所以，選項D正確。故選D。解決圖象問題的方法和關(guān)鍵解決圖象問題的方法和關(guān)鍵在分析傳動裝置的各物理量時,要抓住不等量與等量之間的關(guān)系.分析此類問題有兩個關(guān)鍵點:是同一輪軸上的各點角速度相同;二是皮帶不打滑時,與皮帶接觸的各點線速度大小相同.抓住這兩點，然后根據(jù)描述圓周運動的各物理量之間的關(guān)系就不難得出正確的結(jié)論.1．（多選）（2023·全國·三模）如圖是家里走時精確的時鐘，設(shè)時針與分針的長度之比為，則下列說法正確的是（）A．時針、分針針尖的角速度之比為B．時針、分針針尖的線速度之比為C．時針、分針針尖的向心加速度之比為D．從3:00開始計時，時針、分針經(jīng)過將第一次重合【答案】BD【詳解】A．時針運動的周期為分針運動的周期為而角速度，所以，故A錯誤；B．根據(jù)，可知，故B正確；C．根據(jù)，可知，故C錯誤；D．3:00時，時針與分針的夾角為，時針和分針第一次重合時，分針比時針多轉(zhuǎn)，所以，解得，故D正確。故選BD。3．（多選）（2023·福建漳州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖，中國古代的一種斜面引重車前輪半徑為r、后輪半徑為3r，在前后輪之間裝上木板構(gòu)成斜面。細(xì)繩的一端系緊在后輪軸上，另一端繞過斜面頂端的滑輪與斜面上的重物連接。推動車子使其水平前進(jìn)，車輪與地面不打滑，后輪軸轉(zhuǎn)動時帶動重物沿木板上滑過程中，細(xì)繩始終與斜面平行，則（）A．后輪繞軸轉(zhuǎn)動的角速度與前輪繞軸轉(zhuǎn)動的角速度之比為1∶3B．后輪邊緣點的線速度與前輪邊緣點的線速度之比為3∶1C．若引重車加速運動，則重物將相對于地面做直線運動D．若引重車加速運動，則重物將相對于地面做曲線運動【答案】AC【詳解】AB．后輪邊緣點的線速度與前輪邊緣點的線速度相等，由得角速度之比為1∶3。故A正確，B錯誤；CD．引重車水平前進(jìn)的過程中，重物同時參與了在水平方向的加速運動和沿斜面方向的加速運動，合運動的速度與加速度同向，所以重物做加速直線運動。故C正確，D錯誤。故選AC?？挤?圓周運動動力學(xué)分析向心力的來源：某一個力，如重力、彈力、摩擦力等；幾個力的合力；某個力的分力。向心力的確定（1）確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓心的位置（2）分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是白心力。3.常見圓周運動情景中向心力來源圖示運動模型飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺向心力的來源運動模型飛車走壁汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺向心力的來源【典例3】（多選）（2023·山東泰安·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，水平圓盤可繞豎直軸轉(zhuǎn)動，沿直徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的物體A和B，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為RA=r，RB=2r，A和B與圓盤間的動摩擦因數(shù)分別為μ和，圓盤靜止時細(xì)線剛好伸直且無張力。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，現(xiàn)讓圓盤從靜止開始緩慢加速，則（）A．當(dāng)時，細(xì)線中沒有張力B．當(dāng)ω=時，物體A受到的摩擦力指向圓心C．當(dāng)ω=時，兩物體剛好不滑動D．當(dāng)兩物體剛好不滑動時燒斷繩子，A仍相對圓盤靜止，B將做離心運動【答案】AC【詳解】A．當(dāng)最大靜摩擦力提供向心力時，對B則有，解得對A則有，解得可知當(dāng)時，細(xì)線中沒有張力，A正確；B．當(dāng)ω=時，對A所需向心力，則有

對B所需向心力，則有由以上計算可知，B對A的拉力恰好提供A做圓周運動的向心力，因此A受到的摩擦力是零，B錯誤；C．當(dāng)兩物體剛好不滑動時，對B則有對A則有，聯(lián)立兩式解得ω=C正確；D．當(dāng)兩物體剛好不滑動時，在燒斷繩子的瞬間，A所需向心力為

B所需向心力為可知兩物體的最大靜摩擦力都不足以提供向心力，因此A和B都將做離心運動，D錯誤。故選AC?！镜淅?】（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）一質(zhì)點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于（

）A．1 B．2 C．3 D．4【答案】C【詳解】質(zhì)點做勻速圓周運動，根據(jù)題意設(shè)周期合外力等于向心力，根據(jù)聯(lián)立可得其中為常數(shù)，的指數(shù)為3，故題中故選C。解決圓周運動問題的主要步驟解決圓周運動問題的主要步驟1．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）拉球轉(zhuǎn)身動作是籃球運動中的難點，如圖甲所示為籃球愛好者拉球轉(zhuǎn)身的一瞬間，由于籃球規(guī)則規(guī)定手掌不能上翻，我們將此過程理想化為如圖乙所示的模型：薄長方體代表手掌，轉(zhuǎn)身時球緊貼豎立的手掌，繞著轉(zhuǎn)軸（中樞腳所在直線）做圓周運動。假設(shè)手掌和球之間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，籃球質(zhì)量為m，直徑為D，手掌到轉(zhuǎn)軸的距離為d，重力加速度為g，則要順利完成此轉(zhuǎn)身動作，下列說法正確的是（

）

A．籃球線速度至少為B．手掌和籃球之間的作用力至少為C．若籃球的速度為，則籃球會和手掌分離D．籃球的速度越大，手掌和球之間的摩擦力越大【答案】A【詳解】B．設(shè)手掌和籃球之間彈力的最小值為，豎直方向上摩擦力解得，由于手掌和籃球之間的作用力為彈力和摩擦力，B錯誤；A．水平方向上，解得，A正確；C．由于，則籃球和手掌之間的彈力籃球和手掌之間的最大靜摩擦力增大，籃球不會和手掌分離，C錯誤；D．籃球豎直方向上處于平衡狀態(tài)，所以，D錯誤。故選A。2．（2023·廣東·模擬預(yù)測）如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動，每面上有一質(zhì)量為的小物體與圓盤始終保持相對靜止，盤面與水平面的夾角為30°，重力加速度大小為，已知物體在最高點受到的摩擦力的大小為，則物體在最低點受到的摩擦力的大小為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】當(dāng)物體在最高點時，物體受到的摩擦力方向沿半徑方向背離圓心時，對物體有此種情況下，當(dāng)物體在最低點時，對物體，解得當(dāng)物體在最高點時，物體受到的摩擦力方向沿半徑方向指向圓心時，對物體有此種情況下，當(dāng)物體在最低點時，對物體，解得故選D。3．（2023·海南·統(tǒng)考二模）如圖所示，正方形框ABCD豎直放置，兩個完全相同的小球P、Q分別穿在方框的BC、CD邊上，當(dāng)方框繞AD軸勻速轉(zhuǎn)動時，兩球均恰與方框保持相對靜止且位于BC、CD邊的中點，已知兩球與方框之間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則兩球與方框間的動摩擦因數(shù)為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】對P球，根據(jù)牛頓第二定律可得對Q球，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立解得故選B。考法3圓周運動實例分析火車轉(zhuǎn)彎問題在轉(zhuǎn)彎處，若向心力完全由重力G和支持力的合力來提供，則鐵軌不受輪緣的擠壓，此時行車最安全。R為轉(zhuǎn)彎半徑，為斜面的傾角，，所以。當(dāng)時，即，重力與支持力的合力不足以提供向心力，則外軌對輪緣有側(cè)向壓力。當(dāng)時，即，重力與支持力的合力大于所需向心力，則內(nèi)軌對輪緣有側(cè)向壓力。當(dāng)時，，火車轉(zhuǎn)彎時不受內(nèi)、外軌對輪緣的側(cè)向壓力，火車行駛最安全。汽車過拱橋如汽車過拱橋橋頂時向心力完全由重力提供（支持力為零），則據(jù)向心力公式得：（R為圓周半徑），故汽車是否受拱橋橋頂作用力的臨界條件為：，此時汽車與拱橋橋頂無作用力。航天器中的失重現(xiàn)象航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運動時，航天員只受地球引力，座艙對航天員的支持力為零，航天員處于完全失重狀態(tài)。引力提供了繞地球做勻速圓周運動所需的向心力。離心運動做圓周運動的物體，當(dāng)提供的向心力等于做圓周運動所需要的向心力時，沿圓周運動。當(dāng)提供的向心力小于做圓周運動所需要的向心力時，物體沿切線與圓周之間的一條曲線運動。當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力消失，F(xiàn)=0，物體便沿所在位置的切線方向飛出去?！镜淅?】（2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)?？寄M預(yù)測）2021年3月27日，我國花樣滑冰運動員陳虹伊，在2021世界花樣滑冰錦標(biāo)賽上以162.79分的總成績排在女子單人滑第二十一名。如圖甲是我國奧運冠軍花樣滑冰運動員陳虹伊在賽場上的情形，假設(shè)在比賽的某段時間她單腳著地，以速度v做勻速圓周運動，如圖乙冰鞋與冰面間的夾角為37°，陳虹伊的質(zhì)量為m，重力加速度為g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不計冰鞋對陳虹伊的摩擦，下列說法正確的是（）A．陳虹伊受重力、冰鞋的支持力、向心力的作用B．冰鞋對陳虹伊的支持力大小為C．陳虹伊做勻速圓周運動的半徑為D．陳虹伊做勻速圓周運動的向心加速度大小為【答案】C【詳解】A．陳虹伊此時只受到重力和冰鞋的支持力的作用，A錯誤；BCD．陳虹伊受到的力如圖所示x軸方向有y軸方向有聯(lián)立解得，，，故B、D錯誤，C正確。故選C?！镜淅?】（2023·新疆·校考模擬預(yù)測）如圖所示，QB段為一半徑為R＝1m的光滑圓弧軌道，AQ段為一長度為L＝1m的粗糙水平軌道，兩軌道相切于Q點，Q在圓心O的正下方，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)．物塊P的質(zhì)量為m＝1kg(可視為質(zhì)點)，P與AQ間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，若物塊P以速度v0從A點滑上水平軌道，到C點后又返回A點時恰好靜止．(取g＝10m/s2)求：(1)v0的大?。?2)物塊P第一次剛通過Q點時對圓弧軌道的壓力．【答案】（1）（2）12N【詳解】試題分析：⑴物塊P從A到C又返回到A的過程中，由動能定理有，代入數(shù)值解得=2m/s；⑵設(shè)物塊P通過Q點的速度為v，在Q點軌道對P的支持力為F，由動能定理和向心力表達(dá)式有，，聯(lián)立兩式代入數(shù)值得F=12N．物塊P第一次剛通過Q點時對圓弧軌道的壓力，與圓弧軌道對P的支持力是一對相互作用力，所以物塊P對軌道壓力大小為12N，方向豎直向下．解決圖象問題的方法和關(guān)鍵解決圖象問題的方法和關(guān)鍵1.（2023·浙江金華·統(tǒng)考三模）汽車的車廂地面上水平放著一個內(nèi)裝圓柱形工件的木箱，工件截面和車的行駛方向垂直如圖乙所示，當(dāng)汽車勻速通過三個半徑依次變小的圓形彎道時木箱及箱內(nèi)工件均保持相對靜止。從汽車行駛方向上看下列分析判斷正確的是（）

A．Q和M對P的支持力大小始終相等B．汽車過A、B、C三點時工件P受到的合外力大小相等C．汽車過A點時，汽車重心的角速度最大D．汽車過A、C兩點時，M對P的支持力大于Q對P的支持力【答案】D【詳解】A．汽車過A、B、C三點時，做勻速圓周運動，合外力指向圓弧的圓心，故對P分析，AC兩點合外力向左，B點合外力向右，Q和M對P的支持力大小不是始終相等，A錯誤。B．汽車過A、B、C三點時的圓弧軌道半徑不同，根據(jù)合外力提供向心力得，當(dāng)汽車勻速通過三個半徑依次變小的圓形彎道時，工件P受到的合外力大小依次在增大，B錯誤；C．汽車過A點時，由角速度與線速度關(guān)系得，在A點圓弧軌道半徑最大，汽車重心的角速度應(yīng)該最小，C錯誤；D．汽車過A、C兩點時，所受的合外力向左，故M對P的支持力大于Q對P的支持力，D正確。故選D。2．（2023·河北·模擬預(yù)測）北京2022年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運動員從a處由靜止自由滑下，到b處起跳，c點為a、b之間的最低點，a、c兩處的高度差為h。要求運動員經(jīng)過c點時對滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍，運動過程中將運動員視為質(zhì)點并忽略所有阻力，則c點處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于（

）A． B． C． D．【答案】D【詳解】運動員從a到c根據(jù)動能定理有在c點有，F(xiàn)Nc≤kmg，聯(lián)立有故選D?！净A(chǔ)過關(guān)】1．（2023·湖南衡陽·衡陽縣第三中學(xué)?？寄M預(yù)測）夏天人們常用蚊香來驅(qū)除蚊蟲。如圖所示，蚊香點燃后緩慢燃燒，若某滑冰運動員（可視為質(zhì)點）的運動軌跡與該蚊香燃點的軌跡類似，運動的速率保持不變，則該運動員（）A．線速度不變B．角速度變大C．向心加速度變小D．運動一圈（）所用時間保持不變【答案】B【詳解】A．由題意可知線速度大小不變，方向時刻改變，故A錯誤；B．動員運動半徑在減小，由可知角速度變大，故B正確；C．由可知，運動半徑r減小，向心加速度a變大，故C錯誤；D．一圈的長度逐漸變小，故運動一圈所用的時間變短，故D錯誤。故選B。2．（2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示一個半徑為r質(zhì)量均勻的圓盤套在光滑固定的水平轉(zhuǎn)軸上，一根輕繩繞過圓盤，兩端分別連接著物塊A和B，A放在地面上，B用手托著，A、B均處于靜止，此時B離地面的高度為7r，圓盤兩邊的輕繩沿豎直方向伸直，A和圓盤的質(zhì)量均為m，B的質(zhì)量為2m，快速撤去手，在物塊B向下運動的過程中。繩子始終與圓盤沒有相對滑動，已知圓盤轉(zhuǎn)動的動能為，其中ω為圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，則物塊A上升到最高點時離地面的高度為（

）（A上升過程中未與圓盤相碰）A．7r B．8r C．9r D．10r【答案】C【詳解】設(shè)B剛落地時速度為v，則根據(jù)機(jī)械能守恒有解得當(dāng)物塊B落地后，A還能上升的高度因此A上升到最高點離地面的高度為9r。故選C。3．（2023·北京東城·北京市廣渠門中學(xué)?？既＃┤鐖D所示，輕桿兩端分別固定著可以視為質(zhì)點的小球A、B，放置在光滑水平桌面上，桿上O點有一豎直方向的固定轉(zhuǎn)動軸，A、B的質(zhì)量之比，A、B到O點的距離之比。當(dāng)輕桿繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）A．A對桿的作用力大小等于B對桿的作用力大小B．A的向心加速度大小大于B的向心加速度大小C．A的動能等于B的動能D．A的周期小于B的周期【答案】C【詳解】A．水平面光滑，所以桿對A的力提供了A做圓周運動的向心力桿對B的力提供了B做圓周運動的向心力代入數(shù)據(jù)可求得有牛頓第三定律可知：A對桿的作用力大小不等于B對桿的作用力大小，A錯誤；B．AB運動具有相同的角速度，則加速度為由得A的向心加速度大小小于B的向心加速度大小，B錯誤；C．動能的表達(dá)式為結(jié)合題意可知：A的動能等于B的動能，C正確；D．AB有相同的角速度，，所以A的周期等于B的周期，D錯誤；故選C。4．（2023·上海靜安·統(tǒng)考二模）穩(wěn)定運行的空間站中，有如圖所示的裝置：甲、乙兩個光滑圓形軌道安置在同一豎直平面內(nèi)，甲的半徑更小，軌道之間有一條粗糙的水平軌道CD相通。一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過CD段后滑上乙軌道，最后離開圓軌道。不計空間站內(nèi)的空氣阻力，若小球經(jīng)過甲、乙最高點時的速度為v甲、v乙，與軌道間的彈力為FN甲、FN乙，則（）A．v甲>v乙，F(xiàn)N甲>FN乙 B．v甲>v乙，F(xiàn)N甲<FN乙C．v甲<v乙，F(xiàn)N甲<FN乙 D．v甲=v乙，F(xiàn)N甲>FN乙【答案】D【詳解】小球在空間站里面處于完全失重狀態(tài)，經(jīng)過水平軌道CD時對水平軌道的壓力為零，沒有能量損失，在圓軌道中運動，軌道的彈力提供向心力，可得v甲=v乙由牛頓第二定律，有由圖可知易知FN甲>FN乙故選D。5．（2023·廣西南寧·南寧二中?？寄M預(yù)測）如圖所示，火車軌道轉(zhuǎn)彎處外高內(nèi)低，當(dāng)火車行駛速度等于規(guī)定速度時，所需向心力僅由重力和軌道支持力的合力提供，此時火車對內(nèi)，外軌道無側(cè)向擠壓作用。已知火車內(nèi)，外軌之間的距離為1435mm，高度差為143.5mm，轉(zhuǎn)彎半徑為400m，由于內(nèi).外軌軌道平面的傾角θ很小，可近似認(rèn)為sinθ=tanθ，重力加速度g取10m/s2，則在這種情況下，火車轉(zhuǎn)彎時的規(guī)定速度為（）A．36km/h B．54km/h C．72km/h D．98km/h【答案】C【詳解】在規(guī)定速度下，火車轉(zhuǎn)彎時只受重力和支持力作用，由牛頓第二定律有可得，ABD錯誤，C正確。故選C。6．（2023·江西上饒·校聯(lián)考二模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點）用長為l的輕質(zhì)細(xì)線懸于B點，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，軌跡圓圓心為O，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A．細(xì)線與豎直方向夾角為時，小球運動的角速度大小為B．保持軌跡圓的圓心O到懸點B的距離不變時，細(xì)線越長，小球運動的周期越短C．保持軌跡圓的圓心O到懸點B的距離不變時，細(xì)線越長，小球運動的周期越長D．保持細(xì)線與豎直方向夾角不變時，細(xì)線越短，小球運動的角速度越大【答案】D【詳解】AD．細(xì)線與豎直方向夾角為時，有解得保持細(xì)線與豎直方向夾角不變時，細(xì)線越短，小球運動的角速度越大，故A錯誤，D正確；BC．保持軌跡圓的圓心到懸點B的距離不變，改變繩長，根據(jù)牛頓第二定律得解得，則周期，可知周期T與細(xì)線長度無關(guān)，故BC錯誤。故選D。7．（2023·河北·統(tǒng)考一模）如圖所示，光滑水平板開有小孔，頂角的光滑圓錐的頂點緊靠著小孔，圓錐的高位于豎直面。質(zhì)量相同的小球用穿過小孔的輕繩連接，兩球分別位于水平板和圓錐側(cè)面上。為了保證小球Q的高度不變且剛好不脫離圓錐面，讓兩小球分別做勻速圓周運動。重力加速度為g，則小球P、Q做勻速圓周運動的向心加速度的差值為（

）A． B． C．0 D．【答案】D【詳解】由圓周運動可知，對小球P有，對小球Q有，聯(lián)立解得故選D。8．（多選）（2023·吉林長春·長春市第二中學(xué)?？寄M預(yù)測）2022年2月5日，由曲春雨、范可新、張雨婷、武大靖、任子威組成的短道速滑混合接力隊奪得中國在本次冬奧會的首枚金牌如圖所示，若將武大靖在彎道轉(zhuǎn)彎的過程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運動，轉(zhuǎn)彎時冰刀嵌入冰內(nèi)從而使冰刀受與冰面夾角為（蹬冰角）的支持力，不計一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說法正確的是（）A．武大靖轉(zhuǎn)彎時速度的大小為B．武大靖轉(zhuǎn)彎時速度的大小為C．若武大靖轉(zhuǎn)彎速度變大則需要增大蹬冰角D．若武大靖轉(zhuǎn)彎速度變大則需要減小蹬冰角【答案】AD【詳解】AB．依題意，武大靖轉(zhuǎn)彎時，根據(jù)牛頓第二定律有可得其轉(zhuǎn)彎時速度的大小為，故A正確，B錯誤；CD．依題意，根據(jù)武大靖轉(zhuǎn)彎時速度的大小可知，若減小蹬冰角，則減小，武大靖轉(zhuǎn)彎速度將變大，故C錯誤，D正確。故選AD。9．（多選）（2023·湖南永州·湖南省道縣第一中學(xué)?？寄M預(yù)測）滾筒洗衣機(jī)靜止于水平地面上，衣物隨著滾筒一起在豎直平面內(nèi)做高速勻速圓周運動，以達(dá)到脫水的效果，滾筒截面如圖所示，A點為最高點，B點為最低點，CD為水平方向的直徑，下列說法正確的有（）

A．衣物運動到A點時處于超重狀態(tài)B．衣物運動到B點時脫水效果最好C．衣物運動到C點或D點時，洗衣機(jī)對地面的摩擦力不為零D．衣物在B點時，洗衣機(jī)對地面的壓力等于洗衣機(jī)的重力【答案】BC【詳解】A．衣物運動到最高點A點時，加速度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，故A錯誤；BD．衣物及衣物上的水運動到最低點B點時，加速度方向豎直向上，處于超重狀態(tài)，衣物上的水根據(jù)牛頓第二定律，在最低點有，解得根據(jù)牛頓第三定律可知，衣服對洗衣機(jī)的作用力為，洗衣機(jī)對地面的壓力等于洗衣機(jī)的重力加上衣服對洗衣機(jī)的作用力，所以洗衣機(jī)對地面的壓力大于洗衣機(jī)的重力。在B點受到衣物的附著力需最大，而水的附著力相同，衣物運動到最低點B點時脫水效果，故B正確，D錯誤；C．在衣物運動中，衣物運動到C點或D點時，洗衣機(jī)對衣物的水平作用力為衣物的向心力，可知此時衣物對洗衣機(jī)在水平方向作用力最大，而洗衣機(jī)是靜止的，可知地面對其的摩擦力最大，根據(jù)牛頓第三定律可知，衣物運動到C點或D點時洗衣機(jī)對地面的摩擦力最大，故C正確。故選BC。10．（多選）（2023·福建泉州·統(tǒng)考三模）國產(chǎn)科幻大片《流浪地球2》中的“太空電梯”給觀眾帶來了強(qiáng)烈的視覺震?。如圖所示，“太空電梯”由地面基站、纜繩、箱體、同步軌道上的空間站和配重組成，纜繩相對地面靜止，箱體可以沿纜繩將人和貨物從地面運送到空間站。下列說法正確的是（）A．地面基站可以建設(shè)在青藏高原上B．配重的線速度小于同步空間站的線速度C．箱體在上升過程中受到地球的引力越來越小D．若同步空間站和配重間的纜繩斷開，配重將做離心運動【答案】CD【詳解】A．由題意可知纜繩相對地面靜止，則整個同步軌道一定在赤道正上方，所以地面基站不可能在青藏高原上。故A錯誤；B．根據(jù)“太空電梯”結(jié)構(gòu)可知，配重和同步空間站的角速度相同，空間站的環(huán)繞半徑小于配重的環(huán)繞半徑，所以配重的線速度大于同步空間站的線速度。故B錯誤；C．箱體在上升過程中受到地球的引力萬有引力隨著箱體與地球距離的增加而減小，故C正確；D．根據(jù)題意可知，空間站做勻速圓周運動，若纜繩斷開，配重與地球之間的萬有引力，即萬有引力小于配重做圓周運動的向心力，故配重會做離心運動。故D正確。故選CD?！灸芰μ嵘?．如圖甲，轆轱是古代民間提水設(shè)施，由轆轱頭、支架、井繩、水斗等部分構(gòu)成，如圖乙為提水設(shè)施工作原理簡化圖，某次從井中汲取m=2kg的水，轆轱繞繩輪軸半徑為r=0.1m，水斗的質(zhì)量為0.5kg，井足夠深且并繩的質(zhì)量忽略不計，t=0時刻，輪軸由靜止開始繞中心軸轉(zhuǎn)動向上提水桶，其角速度隨時間變化規(guī)律如圖丙所示，g取10m/s2，則（）

A．水斗速度隨時間變化規(guī)律為（所涉及物理量均用國際單位制）B．井繩拉力大小恒定，其值為25NC．0~10s內(nèi)水斗上升的高度為4mD．0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為255J【答案】D【詳解】A．由丙圖知水斗速度隨時間變化規(guī)律為（所涉及物理量均用國際單位制），A錯誤；B．水斗勻加速上升時的加速度根據(jù)牛頓第二定律，解得井繩拉力大小，B錯誤；C．0~10s內(nèi)水斗上升的高度為，C錯誤；D．0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為，D正確。故選D。2．在東北嚴(yán)寒的冬天，有一項“潑水成冰”的游戲，具體操作是把一杯滾燙的開水按一定的弧線均勻快速地潑向空中，潑灑出的小水珠和熱氣被瞬間凝結(jié)成冰而形成壯觀的場景。如圖甲所示是某人玩潑水成冰游戲的精彩瞬間，圖乙為其示意圖。假設(shè)潑水過程中杯子做勻速圓周運動。下列說法正確的是（

）

A．P位置的小水珠速度方向沿a方向 B．P、Q兩位置，杯子的向心加速度相同C．從Q到P，杯子速度變化量為零 D．從Q到P，杯子所受合外力做功為零【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖乙水珠做離心運動的方向可知杯子旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，故可知P位置的小水珠速度方向沿b方向，故A錯誤；B．向心加速度方向指向圓心，P、Q兩位置，杯子的向心加速度方向不同，故B錯誤；C．從Q到P，杯子速度變化量為，故C錯誤；D．杯子所受合外力提供向心力，方向始終指向圓心，與位移方向始終垂直，所以合外力始終不做功，故D正確。故選D。3．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著質(zhì)量相等的兩個物體A和B，通過細(xì)線相連，B放在轉(zhuǎn)軸的圓心上，它們與圓盤間的動摩擦因數(shù)相同（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）?，F(xiàn)逐漸增大圓盤的轉(zhuǎn)速，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增加到兩物體剛要發(fā)生滑動時燒斷細(xì)線，則（）

A．物體A沿半徑方向滑離圓盤 B．物體A沿切線方向滑離圓盤C．物體A仍隨圓盤一起做圓周運動 D．物體A受到的摩擦力大小不變【答案】D【詳解】當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動時，A物體靠細(xì)線的拉力與圓盤的最大靜摩擦力的合力提供向心力做勻速圓周運動，B靠指向圓心的靜摩擦力和拉力的合力提供向心力，所以燒斷細(xì)線后，A所受最大靜摩擦力不足以提供其做圓周運動所需要的向心力，A要發(fā)生相對滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)，但是B所需要的向心力小于B的最大靜摩擦力，所以B仍保持相對圓盤靜止?fàn)顟B(tài)，做勻速圓周運動，且靜摩擦力比繩子燒斷前減小。故選D。4．應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動。在蘋果從最低點a到最左側(cè)點b運動的過程，下列說法中正確的是（）A．手掌對蘋果的摩擦力越來越大 B．蘋果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)C．手掌對蘋果的支持力越來越大 D．蘋果所受的合外力越來越大【答案】A【詳解】A．蘋果從最低點a到最左側(cè)點b運動的過程中，加速度大小不變，加速度在水平方向上的分加速度逐漸增大，由牛頓第二定律可知，手掌對蘋果的摩擦力越來越大，A正確；B．蘋果做勻速圓周運動，從a到b的運動中，加速度在豎直方向上有向上的分加速度，可知蘋果處于超重狀態(tài)，B錯誤；C．蘋果做勻速圓周運動，從a到b的運動中，加速度大小不變，加速度在豎直方向上的分加速度逐漸減小，可知手掌對蘋果的支持力越來越小，C錯誤；D．蘋果做勻速圓周運動，加速度大小不變，則有蘋果所受的合外力大小不變，方向始終指向圓心，D錯誤。故選A。5．如圖甲所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用輕質(zhì)細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為和，兩物體與盤間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。若初始時繩子恰好拉直但沒有拉力，現(xiàn)增大轉(zhuǎn)盤角速度讓轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，但兩物體還未發(fā)生相對滑動，這一過程A與B所受摩擦力f的大小與的大小關(guān)系圖像如圖乙所示，下列關(guān)系式正確的是（）

A． B． C． D．【答案】D【詳解】由題意可知，因為物體A和B分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為和，兩個物體都沒滑動之前，都受靜摩擦力的作用，與成正比，由于B物體到圓心的距離大，故B物體先達(dá)到滑動摩擦力，摩擦力大小不變?yōu)榻撬俣冗_(dá)到后繩子出現(xiàn)拉力，在角速度為時，設(shè)繩子拉力為T，對B有對A有，解得故選D。6．（多選）《流浪地球2》中太空電梯非常吸引觀眾眼球。太空電梯通過超級纜繩連接地球赤道上的固定基地與配重空間站，它們隨地球以同步靜止?fàn)顟B(tài)一起旋轉(zhuǎn)，如圖所示。圖中配重空間站距地面距離為，為地球半徑，地球自轉(zhuǎn)周期為，重力加速度為，則（

）

A．配重空間站速度大小為B．若纜繩斷裂，空間站做離心運動，被甩出去C．若太空電梯與貨物停留在如圖位置，則電梯內(nèi)的貨物處于完全失重狀態(tài)D．配重空間站的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度【答案】BD【詳解】A．配重空間站繞地心轉(zhuǎn)動的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，配重空間站速度大小為，故A錯誤；B．若配重空間站沒有纜繩連接，由萬有引力提供向心力得，地面的物體受到的萬有引力等于重力，則，解得由于，若纜繩斷裂，空間站做離心運動，被甩出去，故B正確；C．以周期運行時，同步衛(wèi)星軌道上物體萬有引力提供向心力，處于完全失重狀態(tài)；有，，由題知貨物停留在位置運行半徑小于同步衛(wèi)星運行半徑，即半徑減小，則萬有引力大于所需向心力，電梯內(nèi)的貨物不會處于完全失重狀態(tài)，故C錯誤；D．由圖知配重空間站運行半徑大于同步衛(wèi)星運行半徑，由角速度與線速度關(guān)系可知，角速度相同，則配重空間站的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度，故D正確。故選BD。7．（多選）智能呼啦圈輕便美觀，深受大眾喜愛。如圖甲，腰帶外側(cè)帶有軌道，將帶有滑輪的短桿穿入軌道，短桿的另一端懸掛一根帶有配重的輕繩，其簡化模型如圖乙所示。可視為質(zhì)點的配重質(zhì)量為，繩長為，懸掛點到腰帶中心點的距離為。水平固定好腰帶，通過人體微小扭動，使配重隨短桿做水平勻速圓周運動，繩子與豎直方向夾角為，運動過程中腰帶可看作不動，重力加速度取，，下列說法正確的是（）

A．勻速轉(zhuǎn)動時，配重受到的合力恒定不變B．若增大轉(zhuǎn)速，腰帶受到的合力不變C．當(dāng)穩(wěn)定在時，配重的角速度為D．當(dāng)由緩慢增加到的過程中，繩子對配重做正功【答案】CD【詳解】A．勻速轉(zhuǎn)動時，配重做勻速圓周運動，合力大小不變，但方向在變化，故A錯誤；B．運動過程中腰帶可看作不動，所以腰帶合力始終為零，故B錯誤；C．對配重，由牛頓第二定律即當(dāng)穩(wěn)定在37°時，解得，故C正確；D．由C中公式可知，當(dāng)穩(wěn)定在53°時，角速度大于穩(wěn)定在37°時的角速度，配重圓周半徑也增大，速度增大，動能增大，同時高度上升，重力勢能增大，所以機(jī)械能增大；由功能關(guān)系，由37°緩慢增加到53°的過程中，繩子對配重做的功等于配重機(jī)械能的增加量，所以繩子對配重做正功，故D正確。故選CD。8．（多選）如圖所示，傾角的斜面固定在可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺上，斜面最低點A在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)臺以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，將質(zhì)量為m的小物塊（可視為質(zhì)點）放置于斜面上，經(jīng)過一段時間后小物塊與斜面一起轉(zhuǎn)動且相對斜面靜止在線上，此時小物塊到A點的距離為L。已知小物塊與斜面之間動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度為g，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，。則物塊相對斜面靜止時（

）

A．小物塊對斜面的壓力大小不小于B．小物塊對斜面的壓力大小不大于C．水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角速度應(yīng)不小于D．水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角速度應(yīng)不大于【答案】AC【詳解】當(dāng)角速度最小時，物塊恰好不下滑，受力分析如圖1所示

軸方向根據(jù)平衡條件得軸方向根據(jù)牛頓第二定律得又，聯(lián)立解得，當(dāng)角速度最大時，物塊恰好不上滑，受力分析如圖2所示

軸方向根據(jù)平衡條件得軸方向根據(jù)牛頓第二定律得又聯(lián)立解得，由上分析可知，角速度取值范圍為小物塊對斜面的壓力大小，取值范圍為。故選AC。9．（多選）如圖所示，傾斜圓盤圓心處固定有與盤面垂直的細(xì)軸，盤面上沿同一直徑放有質(zhì)量均為m的A、B兩物塊（可視為質(zhì)點），分別用兩根平行圓盤的不可伸長的輕繩與軸相連。物塊A、B與軸的距離分別為2L和L，與盤面的動摩擦因數(shù)均為，盤面與水平面的夾角為。圓盤靜止時，兩輕繩無張力處于自然伸直狀態(tài)。當(dāng)圓盤以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，物塊A、B始終與圓盤保持相對靜止。當(dāng)物塊A轉(zhuǎn)到最高點時，A所受繩子的拉力剛好為零，B所受的摩擦力剛好為最大靜摩擦力。已知重力加速度為g。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則下列說法正確的是（）A．B．運動過程中繩子對A拉力的最大值為C．運動過程中B所受摩擦力的最小值為D．物塊B從最低點運動到最高點的過程中摩擦力的沖量大小為【答案】AC【詳解】A．對A、B受力分析，A在最高點由牛頓第二定律有B在最低點，由牛頓第二定律有，聯(lián)立解得，故A正確；B．運動過程中，當(dāng)A到最低點時，所需的拉力最大設(shè)為，由牛頓第二定律有，代入數(shù)據(jù)解得，故B錯誤；C．運動過程中，當(dāng)B到最高點時，所需的摩擦力最小設(shè)為，由牛頓第二定律有，聯(lián)立解得，故C正確；D．由A中公式和結(jié)論可得，則B的線速度大小為B從最低點運動到最高點的過程中，合外力的沖量為由于B受的重力、支持力、繩的拉力合力不為零，故物塊B從最低點運動到最高點的過程中摩擦力的沖量大小不等于，D錯誤。故選AC。10．游戲是家長和孩子之間進(jìn)行有效交流的方式之一，通過游戲的形式，能增進(jìn)家長和孩子間的情感交流，同時家長在游戲中的機(jī)智表現(xiàn)又能促使孩子的心智和情感得到進(jìn)一步的發(fā)展。如圖甲家長抓住孩子的雙手，使孩子離開地面做圓周運動，可以簡化為長為的細(xì)線，拴一質(zhì)量為的小球，一端固定于點，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的模型，如圖乙所示。已知重力加速度為，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角為時。求：（1）小球做圓周運動的半徑及細(xì)線產(chǎn)生的拉力的大??；（2）當(dāng)小球的角速度變化時，推導(dǎo)角速度隨變化的關(guān)系式。【答案】（1），；（2）【詳解】