2024年高考物理总复习：圆周运动（附答案解析）

2024年高考物理总复习：圆周运动

一.选择题（共12小题）

1.（2023•常德模拟）在2022年3月231=1天宫课堂中，叶光富老师利用手摇离心机将水油

分离。手摇离心机可简化为在空间站中手摇小瓶的模型，如图乙所示，假设小瓶（包括

小瓶中的油和水）的质量为m,P为小瓶的质心，OP长度为L,小瓶在t时间内匀速转

动了n圈，以空间站为参考系，下列说法正确的是（）

A.图乙中细线的拉力在竖直圆周运动的最低点时最大，最高点时最小

B.水、油能分离的原因是小瓶里的水和油做圆周运动产生了离心现象，密度较小的油集

中于小瓶的底部

C.水和油成功分层后，水做圆周运动的向心力完全由瓶底对水的弹力提供

22

1nL

D.细线的拉力大小为4兀-V-

t2

2.（2023•石景山区一模）一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图

如图所示。P点和Q点位于同一条“经线”上、Q点即M点位于“赤道”上，O为球心。

下列说法正确的是（）

地釉

A.P、Q的线速度大小相等

B.P、M的角速度大小相等

C.P、Q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

3.（2023•东城区模拟）如图所示，两根长度相同的细线悬挂两个相同的小球，小球在水平

面上做角速度相同的匀速圆周运动，已知两细线与竖直方向的夹角分别为a和由设上

2cosPQ2cosa「2sinan2sinB

cosacosPsinpsin。

4.（2023•南充模拟）有一种能自动计数的智能呼啦圈深受健身者的喜爱，智能呼啦圈腰带

外侧有半径r=0.12m的圆形光滑轨道，将安装有滑轮的短杆嵌入轨道并能自由滑动，短

杆的另一端悬挂一根带有配重的腰带轻质细绳，其简化模型如图。已知配重（可视为质

点）质量m=0.6kg,绳长为L=0.3m。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重在

水平面内做匀速圆周运动，在某一段时间内细绳与竖直方向夹角始终为53°。腰带可看

作不动，重力加速度取g=10m/s2,不计空气阻力,sin53°=0.8,cos53°=0.6,下列说

法正确的是（）

I

I

腰带

Xu

配重,:

A.配重受到的合力大小为10N

B.配重的角速度为Q=12件Had/s

C.若细绳不慎断裂，配重将自由下落

D.若增大转速，细绳对配重的拉力将变小

5.（2022•金山区二模）如图，武大靖在北京冬奥会上参加短道速滑比赛。设他过弯的轨迹

为半圆，且转弯时速度在减小，则他过弯时的向心加速度会（)

A.变小B.变大C.不变D.不能确定

6.（2023•嘉兴一模）关于如图四幅图像，下列说法正确的是

甲乙丙

A.图甲中，洒水车在洒水过程中惯性变小

B.图乙中，篮球在空中上升时处于超重状态

C.图丙中，离心机分离血液时，血液受到离心力作用

D.图丁中，行进火车上向前射出的光，其速度大于光速c

7.（2023•青岛一模）如图，两端开口的圆筒与水平地面成一定角度倾斜放置。OO,是圆筒

的中轴线，M、N是筒壁上的两个点，且MN〃OO'。一个可视为质点的小球自M点正

上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后一直沿筒壁运动，a、b、c是小球运

动轨迹与MN的交点。小球从M到a用时li,从a到b用时・t2,从b到c用时13,小球

经过a、b、c时对筒壁压力分别为Fa、Fb、R,IM&、lab、辰表示M、a、b、c相邻两点

间的距离，不计一切摩擦。下列说法正确的是（）

A.tl<t2<t3B.Fa=Fb=Fc

C.Fa<Fb<FcD.iMa：lab：lbc=1i3:5

8.（2022•洛阳二模）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，LED灯就会发光。下列说法正确的是（)

A.安装时A端比B端更远离圆心

B.高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED

灯发光

C.增大重物质量可使LED灯在较低转速卜.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

9.（2023•沈阳模拟）冬季，我国部分地区常有雨雪天气。车辆在结冰的路面上行驶，特别

是转弯时应低速慢行。下列说法正确的是（）

A.路面结冰导致车辆惯性增大

B.低速慢行可使车辆惯性减小

C.路面结冰导致车辆与路面间的最大静摩擦力减小

D.低速慢行可使车辆转弯时所需向心力增大

10.（2020•闵行区二模）如图所示，一个菱形框架绕着过对角线的竖直轴匀速转动，在两条

边上各套有一个质量杵等的小球A、B.整个转动过程小球相对框架没有发生滑动，A与

B到轴的距离相等。则有（）

A.A、B两球所受的合力大小不等

B.A、B两球所受的合力大小相等

C.框架对A球的弹力方向一定垂直球A所在的边斜向上

D.框架对B球的弹力方向一定垂直球B所在的边斜向下

11.（2023•湖南模拟）如图所示，带有一白点的灰色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿

顺时针方向匀速转动，转速n=15r/s。在暗室中用每秒16次的频闪光源照射圆盘，则站

在暗室中静止不动的观察者观察到白点转动的方向、臼点转动的角速度3的大小分别为

A.顺时针方向，o）=——rad/sB.顺时针方向，（D=nrad/s

2

C.逆时针方向，u）=—rad/sD.逆时针方向，3=2irrad/s

2

12.（2023•湖北模拟）明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧。如图所示，可

转动的把手上a点到转轴的距离为2R,辘护边缘b点到转轴的距离为R。甲转动把手，

把井底的乙加速拉起来，则此过程中（）

A.绳对乙的拉力大于乙对绳的拉力

B.绳对乙的拉力做功大于乙克服重力做功

C.a点的角速度大于b点的角速度

D.a点的线速度小于b点的线速度

二.多选题（共5小题）

（多选）13.（2023•泸州模拟）如图所示，质量为M的内壁光滑的半圆槽置于粗糙水平面

上，质量为m的小球从半圆槽轨道的左端与圆心等高处静止释放，小球运动过程中半圆

槽始终保持静止状态。AB是平行水平地面的圆弧直经，小球与圆心O连线跟OA间的

夹角为8,重力加速度为g,小球向下运动时，在0°<6<90°的范围内，下列说法中

正确的是（）

A.当。=3（）°时，半圆槽受到的摩擦力最大

B.当8=45°时，半圆槽受到的摩擦力最大

C.当sinG;近时，半圆槽对地面的压力N小于（m+M）g

3

D.当sin8=返时，半圆槽对地面的压力N等于（m+M）g

3

（多选）14.（2023•温州模拟）如图甲所示，光电编码器由码盘和光电检测装置组成，电动

机转动时，码盘与电动机旋转轴同速旋转，发光二极管发出的光经凸透镜转化为平行光,

若通过码盘镂空的明道照在光敏管上，信号端输出高电位，反之输出低电位，两个光敏

管分布在同一半径上。根据输出两路信号可以测量电动机的转速和判断旋转方向。从左

往右看，内、外都均匀分布20个明道的码盘如图乙所示,电动机转动时两信号的图像如

图丙所示，则（）

A.从左往右看，电动机顺时针转动

B.从左往右看，电动机逆时针转动

C.电动机转动的转速为50检

D.电动机转动的转速为125r/s

（多选）15.（2022•昌江县校级一模）下列说法正确的有（）

A.平抛运动是匀变速曲线运动

B.匀速圆周运动的线速度、角速度、周期都是不变的

C.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时也一样适用

D.物体沿光滑斜面下滑，由于惯性物体的速度不断增大

（多选）16.（2。23•福建模拟）如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制,

其结构如图丙所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速

度达到一定值时，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路使气嘴灯发光。触点B

与车轮圆心距离为R,车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d,已知P与触点

A的总质量为m,弹簧劲度系数为k,重力加速度大小为g,不计接触式开关中的一切摩

擦，小物块P和触点A、B均视为质点，则（）

接

触

式

开

关

VmR

B.要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为,回逅

V_____

C.要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为加d+21ng

D.要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为。

（多选）17.（2023•上饶模拟）如图所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根细铁钉，将可

视为质点的小球C用长为Lo的轻绳拴在铁钉B上，轻绳能承受足够大的拉力，t=0时

亥ij,A、B、C在同一直线上，给小球C一个垂直于轻绳的速度，使小球绕着两根铁钉在

水平面上做圆周运动，每次轻绳碰到铁钉时小球的速度大小不变。在第5s末时轻绳第一

次碰到铁钉A,轻绳的拉力由4N突变为5N,小球碰到铁钉时立即停止运动，下列说法

正确的是（）

怀------6

A.A、B间的距离为2L0

5

B.A、B间的距离为

5

C.在l=13s时轻绳第二次碰到铁钉

D.在t=9s时轻绳第二次碰到铁钉

二.计算题（共3小题）

18.（2023•北京模拟）游乐场里有一种叫“旋转魔盘”的游戏项目，如图所示在一段时间内

某游客（可视为质点）随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动，角速度为3,半径为r。

已知该游客的质量为m。

（1）求该游客做圆周运动时所需向心力的大小F。

（2）当圆盘转速增大时，该游客仍能与圆盘保持相对静止，其所需向心力的大小如何变

化？简要说明理由。

19.（2022•修文县校级模拟）如图所示，质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点，

与O点处于同一水平线上的P点处有一个光滑的细钉，已知OP=L,在A点给小球一

2

个水平向左的初速度的=2日，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点Bo

求：

（I）小球从A到B的过程中，重力势能的变化量AEp；

（2）小球从A到B的过程中克服空气阻力做功；

（3）若不计空气阻力，在A点给小球同样的初速度，运动到B点时，绳子的拉力.

“-QIB

L4P……产

\、、L

%

20.（2022•广安区校级四模）如图所示，ABC为一半径R=0.5m的光滑圆弧轨道，一质量

m—1kg的小球（可视为质点）以初速度vo—5m/s从图中P点开始做平抛运动，恰好沿

A点的切线方向进入圆弧轨道。已知8=60°,ag=10m/s2o

（I）求小球运动到A点的速度v；

（2）通过计算判断小球能否通过圆弧轨道最高点C。若能，求出小球到达C点时速度的

大小和小球对轨道的压力FNO

2024年高考物理总复习：圆周运动

参考答案与试题解析

一.选择题（共12小题）

1.（2023•常德模拟）在2022年3月23日天宫课堂中,叶光富老师利用手摇离心机将水油

分离。F摇离心机可简化为在空间站中手摇小瓶的模型，如图乙所示，假设小瓶（包括

小瓶中的油和水）的质量为m,P为小瓶的质心，OP长度为L,小瓶在t时间内匀速转

动了n圈，以空间站为参考系，下列说法正确的是（）

甲

A.图乙中细线的拉力在竖直圆周运动的最低点时最大，最高点时最小

B.水、油能分离的原因是小瓶里的水和油做圆周运动产生了离心现象，密度较小的油集

中于小瓶的底部

C.水和油成功分层后，水做圆周运动的向心力完全由瓶底对水的弹力提供

22

1nL

D.细线的拉力大小为“4兀

t2

【考点】向心力；参考系；线速度、角速度和周期、转速.

【专题】定量思想；推理法：牛顿第二定律在圆周运动中的应用；推理能力.

【答案】D

【分析】小瓶做匀速圆周运动，拉力提供向心力，根据牛顿第二定律求解细线的拉力；

水和油在瓶子内做圆周运动，角速度相同，根据圆周运动向心加速度的公式解判断；水

做圆周运动的向心力由瓶底对水的弹力和油对水的作用力的合力提供。

【解答】解：A、空间站为参考系，小球受绳子拉力提供向心力，有F=mL”f,所

T2

以细线的拉力大小不变，故A错误；

B、水的密度大于油的密度，在混合液体中取半径相同处体积相等的水和油的液体小球，

水球的质量大，根据Fn=m32r可知，水球需要的向心力更大，故当向心力不足时，将会

做离心运动，水会向瓶底移动，圆周运动让试管里的水和油产生了离心现象，密度较大

的水将集中于试管的底部，故B错误：

C、水做圆周运动的向心力由瓶底对水的弹力和油对水的作用力的合力提供，故C错误;

D、小瓶转动的周期丁=工，瓶子做匀速圆周运动，拉力提供向心力，由牛顿第二定律得:

n

兀

F=m空42321Tl故口正确。

T2t2

故选：D。

【点评】本题考查匀速圆周运动，知道水、油和瓶子做圆周运动所需的向心力的来源，

会求解向心力的大小。

2.（2023•石景山区一模）一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图

如图所不。P点和Q点位于同一条“经线”上、Q点加M点位于“赤道”上，O为球心。

下列说法正确的是（）

地釉

A.P、Q的线速度大小相等

B.P、M的角速度大小相等

C.P、Q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

【考点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度.

【专题】比较思想；控制变量法：匀速圆周运动专题；理解能力.

【答案】B

【分析】P、Q、M三点共轴转动，角速度大小相等，根据v=ru）分析线速度关系。根据

a=G?r分析向心加速度大小关系。p、M的向心加速度方向指向各自轨迹的圆心。

【解答】解：A、P、Q两点共轴转动，角速度大小相等，Q点的轨道半径大于P点的轨

道半径，根据v=3知Q点的线速度比P点的大，故A错误；

B、P、M两点共轴转动，角速度大小相等，故B正确；

C、P、Q两点共轴转助，角速度大小相等，P点的轨道半径小于Q点的轨道半径，根据

a=o）2r知P点的向心加速度比Q点的小，故C错误；

D、P点的向心加速度方向指向P点所在纬线的圆心，M的向心加速度方向指向0,故D

错误。

故选：Bo

【点评】解决本题的关键要知道共轴转动的物体角速度大小相等，运用圆周运动的运动

学公式讲行解答。

3.（2023•东城区模拟）如图所示，两根长度相同的细线悬挂两个相同的小球，小球在水平

面上做角速度相同的匀速圆周运动，已知两细线与竖直方向的夹角分别为a和由设上

2cosBB2cosa©2sinan2sinB

cosacosPsinPsinCl

【考点】向心力；牛顿第二定律.

【专题】定量思想；推理法；牛顿第二定律在圆周运动中的应用；推理能力.

【答案】A

【分析】对小球进行受力分析，匀速圆周运动时合力提供向心力，根据正交分解得出下

面绳子的拉力表达式和上面绳子拉力的表达式，从而得出两个拉力的比值。

【解答】解：设小球质量为m,对下面的小球隔离进行受力分析，小球受重力和下面绳

子拉力为T2,做匀速圆周运动，竖直方向受力平衡，则12=一嚓

cosP

将两个小球看成一个整体进行受力分析，两球受重力和上面绳子拉力Ti,做匀速圆周运

动，竖直方向受力平衡，则11=_返

cosa

故％=2cosB

T2cosCl

故A正确，BCD错误；

故选Ao

【点评】本题考查匀速圆周运动的解题方法，解题关健掌握受力分析，注意整体法与隔

离法的应用。

4.（2023•南充模拟）有一种能自动计数的智能呼啦圈深受健身者的喜爱，智能呼啦圈腰带

外侧有半径r=0.12m的圆形光滑轨道，将安装有滑轮的短杆嵌入轨道并能自由滑动，短

杆的另一端悬挂一根带有配重的腰带轻质细绳，其简化模型如图。已知配重（可视为质

点）质量m=0.6kg,绳长为L=0.3m。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重在

水平面内做匀速圆周运动，在某一段时间内细绳与竖直方向夹角始终为53“。腰带可看

作不动，重力加速度取g=10m/s2,不计空气阻力，sin53°=0.8,cos53°=0.6,下列说

法正确的是（）

I

I

腰带

/u

配重,:

A.配重受到的合力大小为10N

B.配重的角速度为3上件rad/s

C.若细绳不慎断裂，配重将自由下落

D.若增大转速，细绳对配重的拉力将变小

【考点】向心力；牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速.

【专题】定量思想；推理法；牛顿第二定律在圆周运动中的应用；推理能力.

【答案】B

【分析】根据平行四边形定则求解配重受到的合力大小：根据合力提供向心力，即可求

解角速度；根据周期公式求解周期：根据向心力公式判断绳上拉力的变化，进而得到腰

受到腰带的弹力变化。

【解答】解：A.配重在水平面内做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：

F合二mgtan530=0.6X10XyN=8N

故A错误；

B.根据牛顿第二定律可得mgtan53°=m（D2（Lsin530+r）

解得o」嚷「acl/s

故B正确；

C.若细绳不慎断裂，配重由于具有切线方向的初速度，配重将做平抛运动，故C错误;

D.若增大转速，即增大角度，配重做匀速圆周运动的半径增大，细绳与竖直方向的夹角

增大，竖直方向根据受力平衡可得Tcos6=mg

可得

cos8

可知细绳对配重的拉尢将变大，故D错误。

故诜：Bo

【点评】本题考查匀速圆周运动，关键是弄清楚配重和腰带的受力情况，能够根据牛顿

第二定律结合向心力的计算公式进行解答。

5.（2022•金山区二模）如图，武大靖在北京冬奥会上参加短道速滑比赛。设他过弯的轨迹

为半圆，且转弯时速度在减小，则他过弯时的向心加速度会（）

A.变小B.变大C.不变D.不能确定

【考点】向心加速度.

【专题】定量思想；推理法；匀速圆周运动专题；推理能力.

【答案】A

2

【分析】转弯时速度在减小，由a二乂一分析加速度的变化。

nr

【解答】解：由a可知转弯时速度在减小，则他过弯时的向心加速度会减小，故A

nr

正确，BCD错误。

故选：Ao

【点评】本题关键是掌握向心加速度的定义，掌握规律是解决问题的关键不难。

6.（2023•嘉兴一模）关于如图四幅图像，下列说法正确的是（)

B.图乙中，篮球在空中上升时处于超重状态

C.图内中，离心机分离血液时，血液受到离心力作用

D.图丁中，行进火车上向前射出的光，其速度大于光速c

【考点】近心和离心现象；惯性与质量；牛顿运动定律的应用一一超重和失重.

【专题】学科综合题；定性思想；推理法；理解能力.

【答案】A

【分析】由牛顿第一定律可知质后是惯性的唯一最唐：物体超重时具有向上的加速度，

失重时具有向下的加速度；当物体受到的作用力不足以提供所需要的向心力而发生离心

运动；在任何参考系中光速是不变的。

【解答】解：A.由于洒水车在洒水过程中质量变小，因为惯性只与物体的质量有关，质

量越小，惯性越小，即洒水车在洒水过程中惯性变小，故A正确；

B.篮球在空中上升时加速度竖直向下，则篮球处于失重状态，故B错误；

C.离心机分离血液时，是由于血液受到的作用力不足以提供血液所需要的向心力而发生

离心运动，不会受到离心力作用，故C错误；

D.由于光速不变原理可知，行进火车上向前射出的光，其速度仍等于光速c,故D错误。

故选：Ao

【点评】此题要理解好惯性和质量的关系，超重、失重时的运动学特点，物体为什么做

离心运动？光速不变原理。

7.（2023•青岛一模）如图，两端开口的圆筒与水平地面成定角度倾斜放置。OO'是圆筒

的中轴线，M、N是筒壁上的两个点，且MN〃OO'。一个可视为质点的小球自M点正

上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后一直沿筒壁运动，a、b、c是小球运

动轨迹与MN的交点。小球从M到a用时ti,从a到b用时t2,从b到c用时t3,小球

经过a、b、c时对筒壁压力分别为Fa、Fb、Fc,iMa、lab、Ibc表示M、a、b、c相邻两点

间的距高，不计一切摩擦。下列说法正确的是（）

A.tl<t2<t3B.Fa=Fb=Fc

C.Fa〈Fb〈FcD.iMa：lab:lbc=I：3：5

【考点】生活中的圆周运动一一竖直平面内的圆周运动；匀变速直线运动位移与时间的

关系：牛顿第二定律；运动的合成与分解.

【专题】定量思想；推理法；运动的合成和分解专题：推理能力.

【答案】B

【分析】将小球进入圆筒后的运动分解为圆周运动与匀变速直线运动，根据不同的运动

规律分析解答。

【解答】解：小球以竖直向下的速度在M点无碰撞进入圆筒，将沿圆筒筒壁做螺旋运动，

运动可分解为沿轴线方向的匀变速直线运动和在垂直轴线的平面内的变速圆周运动。设

圆筒与水平地面的夹角为0,将在M的速度v沿MN方向和垂直MN方向分解，根据运

动的合成与分解，沿MN方向的速度vi=vsin8,沿垂直MN方向的速度V2=vcos&

A.小球在垂直轴线的平面内做变速圆周运动，每运动一周的情况相同，每运动一周所用

时间相同，可得tl=t2=t3,故A错误;

BC.小球在垂直轴线的平面内做变速圆周运动，每运动一周的情况相同，每运动一周再次

经过MN时沿垂直MN方向的分速度仍为V2,小球在a、b、c位置所需的向心力均为F

2

=坐一,可知小球在这三点的受力情况完全相同，则筒壁对小球的支持力相同，由牛

R

顿第三定律知，小球对圆筒的压力相同，即Fa=Fb=Fc,故B正确，C错误：

D.若小球沿MN方向的初速度为0,根据初速度为零的匀加速直线运动规律可知iMa：lab:

lbc=1:3:5,由于小球有沿MN方向的初速度VI=vsin。,所以iMa：lab:Ibc^l：3:5,

故D错误；

故选：Bo

【点评】本题考查运动的合成与分解，解题关键掌握向心力公式及匀变速直线运动的规

律。

8.（2022•洛阳二模）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，LED灯就会发光。下列说法正确的是（）

A.安装时A端比B端更远离圆心

B.高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED

灯发光

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

【考点】近心和离心现象；牛顿第二定律.

【专题】定量思想；推理法；牛顿第二定律在圆周运动中的应用；推理能力.

【答案】C

【分析】根据半径的大小关系结合圆周运动的特点分析出A、B端的安装方式；

离心力不属于性质力，在受力分析的时候不能说受到离心力作用；

根据圆周运动公式计算出角速度和重物质量的关系并完成分析；

对比灯在最低点和最高点的速度关系并完成分析。

【解答】解：A、要使重物做离心运动，M、N接触，则A端应靠近圆心，因此安装时A

端比B端更远唱气嘴，故A错误；

B、转速越大，所需向心力越大，弹簧拉伸的越长，M、N接触时灯就会发光，不能说重

物受到离心力作用，故B错误；

C、灯在最低点时，F处-mg=m32r

解得：3个悝一旦，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

Vmrr

正确；

2

D、灯在最低点时，Fi-mg=

r

/2

灯在最高点时，F2+mg=--------

r

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能发光，故D错误；

故选：Co

【点评】本题以自行车相关的圆周运动为考查背景，让学生感受到物理在生活中的用处,

熟练掌握受力分析及向心力公式即可完成分析。

9.（2023•沈阳模拟）冬季，我国部分地区常有雨雪天气。车辆在结冰的路面上行驶，特别

是转弯时应低速慢行。下列说法正确的是（）

A.路面结冰导致车辆惯性增大

B.低速慢行可使车辆惯性减小

C.路面结冰导致车辆与路面间的最大静摩擦力减小

D.低速慢行可使车辆转弯时所需向心力增大

【考点】生活中的圆周运动一一车辆转弯问撅：惯性与质最.

【专题】定性思想；推理法；匀速圆周运动专题；推理能力.

【答案】C

【分析】车辆的惯性大小与车辆的质量有关，摩擦力与接触面粗糙程度有关，根据向心

力公式分析D。

【解答】解：AB、惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；

C、路面结冰导致接触面光滑，使得车柄与路面间的最大静摩擦力减小，故C正确：

2

D、汽车转弯时F=mJ,低速慢行可使车辆转弯时所需向心力减小，故D错误。

r

故选：Co

【点评】解答此题的关键是知道质量是惯性的量度；注意向心力公式的应用。

10.（2020•闵行区二模）如图所示，一个菱形框架绕着过对角线的竖直轴匀速转动，在两条

边上各套有一个质量相等的小球A、B.整个转动过程小球相对框架没有发生滑动，A与

B到轴的距离相等。则有（）

B

A.A、B两球所受的合力大小不等

B.A、B两球所受的合力大小相等

C.框架对A球的弹力方向一定垂直球A所在的边斜向上

D.框架对B球的弹力方向•定垂直球B所在的边斜向下

【考点】匀速圆周运动；牛顿第二定律.

【专题】计算题；定量思想；匀速圆周运动专题；分析综合能力.

【答案】B

【分析】小球随菱形框架一起绕着过对角线的竖直轴匀速转动，合外力提供向心力，对

AB两个小球进行受力分析，根据合力提供向心力即可分析求解。

【解答】解：AB、A、B两球所受的合力提供向心力，转动的角速度相等，半径也相等,

根据F=m32r,可知，合力大小相等，故A错误，B正确；

C、A球在水平面做匀谏圆周运动，合外力指向圆心，对A讲行受力分析可知，A受重

力、静摩擦力和弹力，当静摩擦力方向沿斜边向上时，框架对A的弹力方向可能垂直A

所在的边斜向下，故C错误；

D、B球在水平面做匀速圆周运动，合外力指向圆心，对B进行受力分析可知，B受重力，

要使合力水平向右，框架对B的弹力方向只能是垂直B所在的边斜向上，故D错误：

故选：Bo

【点评】解本题关键要把圆周运动的知识和牛顿第二定律结合求解，关键是正确对AB

两个小球进行受力分析，合力提供向心力，知道共轴转动时，角速度相等。

11.（2023•湖南模拟）如图所示，带有一白点的灰色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿

顺时针方向匀速转动，转速n=15r/s。在暗室中用每秒16次的频闪光源照射圆盘，则站

在暗室中静止不动的观察者观察到白点转动的方向、门点转动的角速度3的大小分别为

)

A.顺时针方向，u）=——rad/sB.顺时针方向，（o=nrad/s

2

C.逆时针方向，€o=-rad/sD.逆时针方向，3=2nrad/s

2

【考点】线速度、角速度和周期、转速.

【专题】定性思想；推理法；匀速圆周运动专题；理解能力.

【答案】D

【分析】根据圆盘转动频率和频闪光的频率之间的关系进行求解。

【解答】解：由题意，黑色圆盘可绕过其中心、垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时

针方向旋转15圈,即频率为fo=15Hz

在暗室中用每秒闪光16次的频闪光源照射圆盘，即f=16Hz

则fo<f<2fo

所以观察到白点逆时针旋转，则『=『-均=1147.

所以每秒观察到白点每秒逆时针旋转1圈，即观察到的转动周期为T=」-=ls,所以

f'

转动角速度为3=*-卫Lrad/s=2imid/s,故ABC错误，D正确。

T1

故选：Do

【点评】本题考查实际频率与变化的频率的关系，掌握能看到白点的原理与解题的思路。

12.（2023•湖北模拟）明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧。如图所示，可

转动的把手上a点到转轴的距离为2R,辘粘边缘b点到转轴的距离为R。甲转动把手，

把井底的乙加速拉起来，则此过程中（）

A.绳对乙的拉力大于乙对绳的拉力

B.绳对•乙的拉力做功大于乙克服重力做功

C.a点的角速度大于b点的角速度

D.a点的线速度小于b点的线速度

【考点】向心力；功的计算；牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速.

【专题】定量思想；推埋法：匀速圆周运动专题：推埋能力.

【答案】B

【分析】根据运动情况分析绳子拉力大小；同轴转动，角速度相同，根据圆周运动的角

速度与线速度判定线速度大小；根据功的计算公式求解克服重力做的功。

【解答】解•：A、绳对乙的拉力与乙对绳的拉力是一对相互作用力，大小相等，方向相反,

即绳对乙的拉力大小等于乙对绳的拉力，故A错误；

B、由于乙被加速拉起，其加速度方向向上，即绳对乙的拉力大于重力，可知绳对乙的拉

力做功大于乙克服重力做功，故B正确；

C、a、b两点属于同轴转动，角速度相同，即a点的角速度等于b点的角速度，故C错

误；

D、根据va=2o）R,vb=u）R可知，a点的线速度大于b点的线速度，故D错误。

故选：Bo

【点评】本题关犍明确同缘传动和同轴传动的特点，能够根据运动情况讲行分析。

多选题（共5小题）

（多选）13.（2023•泸州模拟）如图所示，质量为M的内壁光滑的半圆槽置于粗糙水平面

上，质量为m的小球从半圆槽轨道的左端与圆心等高处静止释放，小球运动过程中半圆

槽始终保持静止状态。AB是平行水平地面的圆弧直径，小球与圆心O连线跟OA间的

夹角为0,重力加速度为g,小球向下运动时，在0“<0<90°的范围内，下列说法中

正确的是（）

f7T7777T7T7T77T777T77T77T7777T7

A.当8=30°时，半圆槽受到的摩擦力最大

B.当8=45°时，半圆槽受到的摩擦力最大

C.当sin8二亚"时，半圆槽对地面的压力N小于（m+M）g

3

D.当sinG=®时，半圆槽对地面的压力N等于（m+M）g

3

【考点】向心力：力的合成与分解的应用；一般情况下的共点力平衡；牛顿第二定律;

牛顿第三定律.

【专题】定量思想：推理法：牛顿第二定律在圆周运动中的应用：推理能力.

【答案】BD

【分析】根据机械能守恒和支持力和重力沿半径分力提供向心力，分析小球对半圆槽压

力，再根据半圆槽始终静止，分析摩擦力;

对半圆槽受力分析•，根据竖直方向平衡列式，求支持力，再分析压力。

【解答】解：AB.小球在某位置的速度为v,根据机械能守恒有mgRsinB

2

2

对小球受力分析，支持力和重力沿半径分力提供向心力:N球-mgsinB=nr—

r

小球所受支持力N球=3mgsin6

根据牛顿第三定律，小球对半圆槽压力FH-;=N球=3mgsin。

因为半圆槽始终静止，所以半圆槽所受合力为零，即水平方向有

8=1ingsin28

f二F压cos8=3mgsin9cos

所以当。=45°时，半圆槽受到的摩擦力最大.故A错误，B正确:

CD.对半圆槽受力分析，设地面对半圆槽的支持力为F支竖直方向有Fi；=Mg+F仄sin。

整理有「支=股+311}§5必20

当sin8;近时，有F支=（m+M）g

3

根据牛顿第三定律有N=F支=（m+M）g

故C错误，D正确。

故选：BDo

【点评】本题是机械能守恒定律和牛顿第二定律的综合应用.对于圆周运动，常常会和

机械能守恒结合应用.

（多选）14.（2023•温州模拟）如图甲所示，光电编码器由码盘和光电检测装置组成，电动

机转动时，码盘与电动机旋转轴同速旋转，发光二极管发出的光经凸透镜转化为平行光,

若通过码盘镂空的明道照在光敏管上，信号端输出高电位，反之输出低电位，两个光敏

管分布在同一半径上。根据输出两路信号可以测量电动机的转速和判断旋转方向。从左

往右看，内、外都均匀分布20个明道的码盘如图乙所示，电动机转动时两信号的图像如

图丙所示，则（）

A.从左往右看，电动机顺时针转动

B.从左往右看，电动机逆时针转动

C.电动机转动的转速为50i7s

D.电动机转动的转速为12517s

【考点】线速度、角速度和周期、转速.

【专题】定量思想；推理法；匀速圆周运动专题；推理能力.

【答案】AC

【分析】根据图丙和怪乙的图像特点得出电动机的转动方向；

根据圆周运动的计算公式得出电动机的转速。

【解答】解：AB.由图丙可知，在t=lXI（f3s时，信号A开始输出低电位，此时信号

B开始输出高电位，结合图乙可知，从左往右看，电动机顺时针转动，故A正确，B错

误；

CD.由图丙可知，电动机转动的周期为T=20XlX10-3s=2xi0-2s

则角速度为3二2：=2兀_rad/s=100兀rad/£

T2X10-2

根据w=2nn

可得电动机转动的转速为n等阴二/s=50r/s

故C正确，D错误。

故选：ACo

【点评】本题主要考查了圆周运动的相关应用，熟悉公式的计算即可完成分析，难度不

大。

（多选）15.（2022•昌江县校级一模）下列说法正确的有（）

A.平抛运动是匀变速曲线运动

B.匀速圆周运动的线速度、角速度、周期都是不变的

C.牛顿第二定律在物f本处于非平衡状态时也一样适用

D.物体沿光滑斜面下滑，由于惯性物体的速度不断增大

【考点】匀速圆周运动；惯性与质量；曲线运动；平抛运动.

【专题】定性思想；推理法：平抛运动专题；匀速圆周运动专题；理解能力.

【答案】AC

【分析】平抛运动的加速度恒为g,平抛运动是匀变速曲线运动；匀速圆周运动线速度的

方向时刻发生改变；牛顿第三定律揭示了作用力和反作用力的大小关系，对平衡状态和

非平衡状态都适用；物体沿光滑斜面下滑，由于物体的速度不断增大是由于外力做功的

原因，与惯性无关。。

【解答】解：A.平抛运动的加速度是重力加速度g,大小不变，旦与初速度不在同一直

线上，则平抛运动是匀变速曲线运动，故A正确；

B.匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，角速度大小和方向都不变，周期不

变，故B错误：

C.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时也一样适用，故C正确；

D.物体沿光滑斜面下滑，由于外力做功，所以速度洛不断增大，与惯性无关，故D错

误。

故选ACo

【点评】解决本题的关键知道平抛运动和圆周运动的特点，平抛运动的加速度不变，匀

速圆周运动的加速度大小不变，方向时刻改变。

（多选）16.（2023•福建模拟）如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制,

其结构如图内所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速

度达到一定值时.，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路使气嘴灯发光。触点B

与车轮圆心距离为R，车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d,已知P与触点

A的总质量为m,弹簧劲度系数为k,重力加速度大小为g,不计接触式开关中的一切摩

擦，小物块P和触点A、B均视为质点，则（）

小物块p接

触

式

触点A开

关

触点B

丙

A.要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为'悝

VmR

B.要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为上理

mR

C.要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为'忸选

VmR

D.要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为,忸强

V肃

【考点】线速度、角速度和周期、转速.

【专题】分析综合能力.

【答案】AC

【分析】气嘴灯运动到最低点时发光，此时弹簧的弹力提供向心力，求解出最小角速度;

当气嘴灯一直发光时，需要保证在最高点时发光，那么其余位置都会发光，由最高点受

力求出角速度。

【解答】解：AB、当气嘴灯运动到最低点时发光，此时对应车轮做匀速圆周运动的角速

度最小，根据受力分析，向心力由弹簧的弹力提供，则有kd=mo?R,得3口修，故

A正确，B错误；

CD、当气嘴灯运动到最高点时能发光，则kd+2mg=m3'2R’得3，毛黑mg.；即要

使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为,怛&昼，故C正确，D错误c

VmR

故选：ACo

【点评】本题的关键是建立竖直面内圆周运动的模型，分析最低点和最高点向心力的来

源。

（多选）17.（2023•上饶模拟）如图所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根细铁钉，将可

视为质点的小球C用长为Lo的轻绳拴在铁钉B上，轻绳能承受足够大的拉力，t=0时

亥ij,A、B、C在同一直线上，给小球C一个垂直于轻绳的速度，使小球绕着两根铁钉在

水平面上做圆周运动，每次轻绳碰到铁钉时小球的速度大小不变。在第5s末时轻绳第一

次碰到铁钉A,轻绳的拉力由4N突变为5N,小球碰到铁钉时立即停止运动，下列说法

正确的是（）

-------------------6

A.A、B间的距离为2,

5

B.A、B间的距离为

5

C.在t=13s时轻绳第二次碰到铁钉

D.在t=9s时轻绳第二次碰到铁钉

【考点】向心力；牛顿第二定律.

【专题】定性思想；方程法；匀速圆周运动专题；推理能力.

【答案】BD

【分析】给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动.在

整个过程中小球的线速度大小不变，5s末绳子的拉力发生变化，是因为做圆周运动的半

径发生变化，然后结合向心力的公式分析即可。

【解答】解：AB.碰到铁钉A前，轻绳的拉力为4N,绳子的拉力提供向心力，根据牛

2

顿第二定律有FI=Q"

2

碰到铁钉A后，轻绳的拉力为5N,根据牛顿第二定律有—

/L0-XAB

解得A、B间的距离乂心二故A错误，B正确；

XAB50

CD.小球第一次碰到铁钉前的转动半径与第二次碰到铁钉前的转动半径之比为5：4,所

以网的周长之比变为5：4,