圆周运动（原卷版）-2025年高考物理二轮复习（新高考）

专题7圆周运动

考点愿型归纳

一、圆周运动线速度、角速度与转速间的联系...........2

二、向心力与向心加速度..............................3

三、水平转盘上的圆周运动............................5

四、圆锥摆问题.......................................6

五、水平面的转弯问题................................7

六、绳子、杆球类模型及其临界条件...................9

七、拱桥和凹桥模型.................................12

1

专题一圆周运动线速度、角速度与转速间的联系

1.（2024•辽宁・高考真题）“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖

上绕轴转动时，球面上P、。两点做圆周运动的（）

A.半径相等B.线速度大小相等

C.向心加速度大小相等D.角速度大小相等

2.（2024・山东•二模）某快递公司用无人驾驶小车在平直的道路上转运货物，该小车自静止

开始加速到一定速度后匀速行驶，快接近终点时关闭发动机减速行驶。已知关闭发动机前小

车的输出功率不变，整个运动过程受到的阻力不变，减速阶段的加速度大小恒为°；小车后

轮半径是前轮半径的2倍，匀速行驶阶段后轮的转速为"。则小车在加速阶段的加速度大小

为2a时前轮的转速为（）

n2一3八

A.-B.—nC.—nD.2n

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3.（2022・河北•高考真题）如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以。为圆心、4和&

为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的

角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水

时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用儿、匕、叼和为、匕、牡表示。花盆

大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻

力。下列说法正确的是（）

A.若=A,则匕：％=R2:&

B.若匕=%,则［:=R；:R；

C.若用=。2，匕=匕，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同

D.若％=%，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则用=牡

2

4.（2024・新疆・二模）如图所示为向心力演示仪，在某次实验中，将三个完全相同的小球分

别置于挡板A、B、C处，已知挡板A、B、C到各自转轴的距离之比为1：2：lo将皮带置

于第二层塔轮上，使得左塔轮与右塔轮的半径之比为2：1,转动手柄，向心力演示仪稳定

工作时，下列说法正确的是（）

A.A、B两处小球运动的角速度之比为2：1

B.A、B两处小球所需的向心力之比为1：2

C.A、C两处小球运动的角速度之比为4：1

D.A、C两处小球所需的向心力之比为1：4

专题二向心力与向心加速度

5.（2024・广东・高考真题）如图所示，在细绳的拉动下，半径为:•的卷轴可绕其固定的中心

点。在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为/的细管，管底在。点。细管内有

一根原长为:、劲度系数为人的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为加、可视

为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进

固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v

3

6.（2022•山东・高考真题）无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为3m的半圆弧BC

与长8m的直线路径相切于2点，与半径为4m的半圆弧CD相切于C点。小车以最大速

度从A点驶入路径,到适当位置调整速率运动到B点,然后保持速率不变依次经过和CD。

为保证安全，小车速率最大为4m/s。在/8C段的加速度最大为2m/s2,段的加速度最大

为hn/s?。小车视为质点，小车从/到。所需最短时间;及在段做匀速直线运动的最长

距离/为（）

7.（2024•江西・高考真题）雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑

动。如图（a）、（b）所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心。点的竖直

轴匀速转动。圆盘边缘N处固定连接一轻绳，轻绳另一端3连接转椅（视为质点）。转椅运

动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为〃，重力加速度为

g,不计空气阻力。

（1）在图（a）中，若圆盘在水平雪地上以角速度用匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪

地上绕。点做半径为外的匀速圆周运动。求与03之间夹角a的正切值。

（2）将圆盘升高，如图（b）所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕a点

做半径为弓的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为绳子在水平雪地上的投影与

QB的夹角为求此时圆盘的角速度?。

lUfs)IN,存小平41*

4

8.（2022•辽宁・高考真题）2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国

短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。

（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员

加速到速度v=9m/s时，滑过的距离尤=15m,求加速度的大小；

（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、

乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为%=8m、R乙=9m,滑行速率分别为

蜂=10m/s、vZi=llm/s,求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位

运动员先出弯道。

专题三水平转盘上的圆周运动

9.（2024・江苏•高考真题）制作陶瓷时，在水平面内匀速转动的台面上有一些陶屑。假设陶

屑与台面间的动摩擦因素均相同，最大静摩擦力等于滑动摩榛力。将陶屑视为质点，则（）

4S

离转轴越近的陶屑质量越大

离转轴越远的陶屑质量越小

陶屑只能分布在台面的边缘处

陶屑只能分布在一定半径的圆内

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10.（2023・福建・高考真题）一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在

竖直转轴上的。点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于。点,

另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位

置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度£=0.2m,杆与竖直转轴的夹角。始终

为60。，弹簧原长％=0.1m,弹簧劲度系数上=100N/m,圆环质量加=1kg；弹簧始终在弹

性限度内，重力加速度大小取lOm/s2,摩擦力可忽略不计

（1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到。点的距离；

（2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动的角速度大小；

（3）求圆环处于细杆末端尸时，细杆匀速转动的角速度大小。

专题四圆锥摆问题

11.（2024・四川成都・二模）如图所示，A球在轻绳的作用下在竖直面内摆动，B球在轻绳的

作用下在水平面内做匀速圆周运动。两小球质量相同，均可视为质点。连接两小球的轻绳长

度相同，A球轻绳与竖直方向所成的最大角度和B球轻绳与竖直方向所成的夹角均为6（。＜

A.A、B两球运动的周期之比为1：1

B.图示位置A、B两球所受轻绳拉力大小之比为cos?。：］

C.A球的最大向心力大小与B球的向心力大小之比为止”

tan。

D.A球的最大动能与B球的动能之比为，

1+C0S。

6

12.（2024・江苏•高考真题）如图所示，轻绳的一端拴一个蜂鸣器，另一端穿过竖直管握在

手中。蜂鸣器在水平面。内做匀速圆周运动，缓慢下拉绳子，使蜂鸣器升高到水平面6内继

续做匀速圆周运动。不计空气阻力和摩擦力，与升高前相比，蜂鸣器

A.角速度不变B.线速度减小

C.向心加速度增大D.所受拉力大小不变

13.（2024•全国•二模）如图，一圆台可以绕中心轴旋转，圆台下底面半径为1.25m,上底面

半径为0.45m,高为0.6m。圆台上底面粗糙，侧面光滑，质量为M=4m的物块A放置于上

底面的圆心处，物块A与圆台上底面之间的动摩擦因数为〃=0.4,质量为机的物块B置于

侧面与下底面交界处，A与B通过绕过上底面边缘的光滑定滑轮的轻绳相连，且均可以视

为质点，重力加速度g取lOm/s?。则系统维持该稳定状态的角速度的最大值为（）

16」,

C.VH)rad/sD.——rad/s

5

专题五水平面的转弯问题

14.（2024•河北保定•二模）如图所示，铁路拐弯处内、外轨有一定的高度差，当质量一定

的火车以设计的速率%在水平面内转弯时，轨道对车轮的支持力大小为月，当火车以实际

速率V。/%）在此弯道上转弯时，轨道将施于车轮一个与枕木平行的侧压力R下列说法正

确的是（）

A.若侧压力尸方向由外轨指向内轨

B.若v＜v0,侧压力厂方向由内轨指向外轨

C.若丫＞%,轨道对车轮的支持力等于区

D.若丫＜%,轨道对车轮的支持力大于工

7

15.（2024・福建・二模）如图所示为我国某平原地区从P市到。市之间的高铁线路,线路上工,

T2,4位置处的曲率半径分别为r,八2ro若列车在尸市到。市之间匀速率运行，列车在

经过工，T2,7；位置处与铁轨都没有发生侧向挤压，三处铁轨平面与水平面间的夹角分别

为a、/3,下列说法正确的是（）

A.列车依次通过3个位置的角速度之比为1：1：2

B.列车依次通过3个位置的向心加速度之比为1：1：2

C.3个位置的tana:tan/7:tan/=2:2:1

D.3个位置的内外轨道的高度差之比为1：1：2

16.（2022・福建・高考真题）清代乾隆的《冰嬉赋》用“壁蹩”（可理解为低身斜体）二字揭示

了滑冰的动作要领。500m短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪

录的比赛中，

（1）武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前8m用时2s。该过程可视为匀加速直线运

动，求此过程加速度大小；

（2）武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为10m的匀速圆周运动，速度大小为14m/s。

己知武大靖的质量为73kg,求此次过弯时所需的向心力大小；

（3）武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实

现平稳过弯，如图所示。求武大靖在（2）问中过弯时身体与水平面的夹角。的大小。（不计

空气阻力,重力加速度大小取10m/s3tan22°H0.40>tan27°=0.5tan32°=0.62,

tan37°=0.75）

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17.（2025•宁夏陕西•二模）图（a）是某小河的航拍照片，河道弯曲形成的主要原因之一可

解释为：河道弯曲处的内侧与外侧河堤均受到流水重力产生的压强，外侧河堤还受到流水冲

击产生的压强。小河某弯道处可视为半径为R的圆弧的一部分，如图（b）所示，假设河床

水平，河水密度为夕，河道在整个弯道处宽度d和水深力均保持不变，水的流动速度v大小

恒定，忽略流水内部的相互作用力。取弯道某处一垂直于流速的观测截面，求在一

极短时间内：（及、p、d、h、v、&均为已知量）

⑴通过观测截面的流水质量；

（2）流水速度改变量Av的大小；

（3）外侧河堤受到的流水冲击产生的压强p。

图（a）图（*＞）

专题六绳子、杆球类模型及其临界条件

18,（2025•广东•二模）如图所示有一半径为尺竖直平面内的光滑圆轨道，有一质量为根的

小球（可视为质点），小球能够沿着圆轨道做完整的圆周运动，则小球在轨道的最低点对轨道

的压力片比小球在轨道的最高点对轨道的压力月大（)

B.4mgC.5mgD.6mg

9

19.(2025・全国•二模)抛石机是古代交战的一种兵器，巧妙利用了动能和势能的转化。为

了研究方便，简化为图示物理模型，轻杆两端分别固定质量为M、m的小球A、B,M=24m。

轻杆可绕水平转轴。自由转动。O到水平地面的高度为〃(〃>£),A、B到。的距离分别

为£、4Zo现将轻杆拉到水平并从静止释放，当轻杆运动到竖直时B脱离轻杆做平抛运动,

两小球均可视为质点，不计转轴摩擦及空气阻力，重力加速度为g。求：

(1)B脱离轻杆后，A离地面的最大高度；

(2)B平抛运动的水平射程；

(3)B抛出前后瞬间转轴。受轻杆的作用力的变化量大小。

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20.(2022・浙江・高考真题)如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角。=37。的光

滑直轨道/2、圆心为0/的半圆形光滑轨道3CD、圆心为O?的半圆形光滑细圆管轨道。即、

倾角也为37。的粗糙直轨道/G组成，B、。和歹为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定

在G点(与2点等高)，B、Oi.D、。2和尸点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质

量加=0.1kg,轨道BCD和DE尸的半径R=0.15m,轨道AB长度公=3m,滑块与轨道厂G

7

间的动摩擦因数〃=3，滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37o=0.6,cos37o=0.8。

o

滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放，(g=10m/s2)

(1)若释放点距B点的长度/=0.7m,求滑块到最低点C口寸轨道对其支持力网的大小；

(2)设释放点距8点的长度为"，滑块第一次经尸点时的速度v与/工之间的关系式；

(3)若滑块最终静止在轨道歹G的中点，求释放点距8点长度/,的值。

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专题七拱桥和凹桥模型

21.（2022•全国•高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动

员从。处由静止自由滑下，到6处起跳，c点为°、b之间的最低点，a、c两处的高度差为

鼠要求运动员