2024年高考物理总复习考点优化训练9 圆周运动的规律与应用

优化集训9圆周运动的规律与应用

基础巩固

1.学校举行教工“长杆跑”比赛，如图所示为比赛过程中的某一瞬间，有A、8等六位老师手握长杆绕着

警示桩做圆周运动，卜.列说法一定正确的是（)

A.A、B两位老师的角速度关系为①八

B.4、8两位老师的周期关系为

C.A、3两位老师的向心力关系为心>外

D.4、B两位老师的线速度关系为VA>VB

2.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4：1：16,在用力蹬脚踏板匀速前进的过

程中，下列说法正确的是（）

A.小齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为16

B.大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1：4

C.大齿轮边缘和后轮边缘的加速度大小之比为I：4

D.大齿轮和小齿轮轮缘的加速度大小之比为4；1

3.如图所示,餐桌上的水平玻璃转盘匀速转动时，其上的物品相对•于转盘静止，则（）

A.物品所受摩擦力与其运动方向相反

B.越靠近圆心的物品摩擦力越大

C.越靠近圆心的物品角速度越小

D.越靠近圆心的物品加速度越小

4.对于下列图片的说法，正确的是（）

小齿轮

后轮

大齿轮

甲乙

丙丁

A.图甲中，大齿轮、小齿轮、后轮上各点转动时角速度相同

B.图乙中，洗衣机脱水时,水受到离心力的作用

C.图丙中，汽车转弯半径越大，越容易侧向打滑

D.图丁中，砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故

5.（2022浙江杭州高一期中）物理来源于生活也可以运用物理知识解释生活中的一些现象，如图所示

的杂技演员在表演水流星的节目时，手持两端系有盛水的杯子的绳子中点在竖直平面内做圆周运动,

若两只杯子内盛水的质量相等，当••只杯子在最高点时水恰好洒不出来时，另•只处于最低点的杯子

中的水对杯底的压力大小是水的重力的（）

A.2倍B.4倍

C.5倍D.6倍

6.一个儿童在荡秋千。已知秋千的两根绳长均为5m,儿童和秋千踏板的总质量约为30kg,绳的质量

忽略不计。当儿童运动到最低点，速度大小为5m/s,此时每根绳子平均承受的拉力最接近于（）

A.150NB.225N

C.265ND.450N

7.有一河道的通车桥梁如图所示，桥面建筑成一定的圆弧形而非水平面，若某一汽车行驶在桥面上，下

列关于汽车过桥的说法正确的是（）

A.若车辆安全通过圆弧形桥，在桥顶时处于超重状态

B.若车辆安全通过圆弧形桥，车辆通过圆弧形桥顶时速度越大，对桥面的压力越小

C.若车辆匀速率通过该桥桥顶，对桥面的压力大小等于车辆所受重力大小

D.若圆弧形桥面的半径为R,则车辆通过该桥顶的安全行驶速度可超过历

8.长度为L=0.5m的轻质细杆OAA端有一质量为m=3kg的小球，如图所示,小球以0点为圆心在竖

直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速度为2m/s,月取10m/s）则此时小球受到轻质细杆的力

为（）

A.24N的拉力

B.24N的支持力

C.6N的支持力

D.6N的拉力

9.如图所示,半径为L的圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为小的小球做圆周运动，圆管

内径远小于轨道半径，小球直径略小于圆管内径。则下列说法正确的是（）

A.若小球能在圆管轨道做完整圆周运动,最高点P的速度u最小值为屈

B.若经过最高点P的速度u增大,小球在P点所需的向心力可能减小

C.若经过最高点P的速度”项,在0点，轨道对小球的弹力大小为rng-m^-

D.若经过最高点P的速度咪0；在P点,轨道对小球的弹力大小为"长+点

10.公路转弯处外侧的HI先生家门口,连续发生了多起车辆侧翻的事故。为了避免车辆侧翻事故再次

发生，很多人提出了建议，下列建议不合理的是（）

A.设置交通警示牌，提醒司机不要超速转弯

B.设置交通警示牌，提醒司机以更小半径转弯

C.改造此段弯路，使弯道半径变大

D.改造此段弯路，使弯道内侧低、外侧高

11.火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨•样高，则外轨对轮缘（如图甲所示）挤压的弹力”提供了火

车转弯的向心力（如图乙所示）,但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯

道处的外轨会略高于内轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘

的侧向挤压,设此时的速度大小为4重力加速度为g,以下说法正确的是（）

住，结果重物抻落时正处在C处(如图)的乙同学恰好在第一次到达最低点8处接到,己知“摩天轮”半径

为凡重力加速度为g(不计人和吊篮的大小及重物的质量)。求：

(1)接住前重物下落运动的时间r;

(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v;

⑶乙同学在最低点处对地板的压力FNO

优化集训I9圆周运动的规律与应用

1.D解析A、8等六位老师手握长杆绕着警示桩做圆周运动，则A、8两位老师的角速度和周

期都相等,A、B错误;根据尸=〃心2厂可知工、8两位老师的质量关系不确定，则向心力关系不确

定,C错误;根据i，=c”可知4、B两位老师的线速度关系为正确。

2.B解析小齿轮和后轮共轴，根据「加•可知，小齿轮边缘和后轮边缘的线速度之比为1：16,故

A错误;大齿轮和小齿轮共线，线速度相等，根据“二：可知，大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为

I；4,故B正确;小齿轮和后轮共轴，根据y=w可知，小齿轮边缘和后轮边缘的线速度之比为1；

16,则大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1：16,大齿轮边缘和后轮边缘的半径之比为

1：4,根据可得大齿轮边缘和后轮边缘的加速度之比为1；64,C错误;大齿轮和小齿轮共线,

线速度相等，根据可知，向心加速度大小之比为1；4,故D错误。

3.D解析根据题意，物品的周期是相同的,所以各个物品的角速度相等，选项C错误;根据o=.2

可知，越靠近圆心，向心加速度越小，选项D正确;物品受到支持力、重力、指向圆心的静摩擦力，

因此由可知，静摩擦力方向与物品线速度方向垂直，选项A错误;越靠近圆心,向心力越小,

静摩擦力越小，选项B错误。

4.D解析大、小齿轮传动属于链条传动，线速度相等，角这度不相等，故A错误;洗衣机脱水时，

不是受到离心力作用，而是衣服上的水因所受合力不足以提供运动所需的向心力而做离心运动，

故B错误;汽车转弯时，在相同的速度下，转弯半径越大,所需要的向心力越小，越不容易侧向打滑，

故C错误;转速越大，所需要的向心力就越大,故砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故，

故D正确。

5.A解析由题意可知两只杯子做圆周运动有相同大小的线速度w有相同的半径R,当一只杯子

在最高点时水恰好洒不出来时，该杯子中水的重力刚好提供向心力，则有〃吆二塔.设杯底对另一

只处于最低点的杯子中水的支持力为尺,根据牛顿第二定牛可得尺-叫二塔，联立解得FN=2〃R

根据牛顿第三定律可知水对杯底的压力大小为6'二尺=2〃将故处于最低点的杯子中的水对杯底

的压力大小是水的重力的2倍,A正确,B、C、D错误。

6.B解析以儿童和秋千整依为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉

力，令每根绳子的拉力为。绳长为/,根据牛顿第二定律有=〃号，代入数据解得每根绳子的

拉力为T=222N,B选项最为接近，故B正确。

7.B解析若车辆安全通过圆孤形桥,在桥顶时向心加速度向下,处于失重状态，根据牛顿第二定

律，有〃zg-A=〃匕，速度丫越大，支持力入越小,A、C错误.B正确;当支持力FN=O时，安全过桥的

A

速度最大，此时〃?g=〃?手,可得最大速度vm=y[gR,D错误。

8.C解析对通过A点的小球分析，假设杆对小球施加了向下的拉力，由牛顿第二定律可知

〃田+尸二〃片解得F=-6N,负号说明杆对球是向上的支持力，选项C正确。

9.C解析由于在最高点管子能支撑小球，所以速度最小值为0,故A错误;根据向心力公式

尸=〃9=〃?1可知速度增大所需向心力也增大，故B错误;小球经过最高点时，若对轨道的压力为0,

rL

重力完全提供向心力，可得解得1,0=北1,若过最高点的速度v<y[gL^P点就道对小球

有向上的弹力，根据牛顿第二定律可得"以-FN।解得F、1=nig-m—,故C正确;若过最高点的速

LLJ

度心历，在P点轨道对小球有向下的弹力，根据牛顿第二定律可得，咫+&2=〃后解得尸N2=〃?(

mg,故D错误。

10.B解析车发生侧翻是因为外界提供的力小于做圆周运动所需的向心力，发生离心运动，故减

小速度可以戒小需要的向心力，可以防止侧翻现象，故A合理;根据乐=子可知，半径越小,需要的

向心力越大,故越容易翻车，所以改造此段弯路，使弯道半径变大，可避免车辆侧翻，故B不合理,C

合理;易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧高外侧低，重力沿斜面方向的

分力背离圆心，导致合力不够提供向心力，故应改造路面使内侧低，外侧高，使重力与支持力的合力

沿水平方向有向里的分量，故D合理;本题选不合理的，故选Bo

U.C解析设弯道处车身与竖直方向的夹角为。，则火车按规定的速度行驶时，根据牛顿第二定

,n„2.2

律得〃®an。=*，解得，当火车质量改变时，规定的速度将不变,A、B错误;当火车速率大

Kgtanf/

于口时，火车将做离心运动，所以火车会挤压外轨,C正确;按规定速度行驶时，支持力为FN=吗支

cosff

持力大于重力,D错误。

12.A解析当悬线碰到钉子时，线速度大小I，不变，故A错误，符合题意;当悬线碰到钉子时，线速

度大小不变，摆长变小，根据。二丁知响心加速度变大，故B正确,不符合题意;线速度大小不变，摆

长变小，根据①]知，角速度变大，故C正确,不符合题意;根据牛顿第二定律得广〃琢=〃,线速度

大小不变，摆长变小，则悬线的张力变大，故D正确,不符合题意。

13.C解析小木块4、做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即用二〃