2025届高考物理一轮复习专题训练 圆周运动

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 圆周运动，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．火车在弯道转弯时，对于其向心力的解题思路正确的是( )
A.由于火车本身作用而产生了向心力
B.主要是由于内、外轨的高度差的作用，车身略有倾斜，车身所受重力的分力产生了向心力
C.火车在拐弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力，侧压力就是向心力
D.火车在拐弯时的速率大于规定速率时，外轨将给火车侧压力，侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分
2．如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10cm，大齿轮半径为20cm，大齿轮中C点离圆心的距离为10cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则A、B、C三点的( )
A.线速度之比为1:1:1B.角速度之比为1:1:1
C.向心加速度之比为4:2:1D.转动周期之比为2:1:1
3．如图所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是( )
A.F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
B.F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C.F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
D.F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
4．2024年4月，全国田径大奖赛（第一站）在肇庆市举行。在200m跑中，跑内侧还是外侧跑道对运动员的成绩有一定影响。若同一运动员分别在最内侧和最外侧跑道以相同的速率运动，转弯半径分别为36m与38m，则运动员在最内侧跑道转弯所需向心力是在最外侧跑道时的( )
A.B.C.D.
5．如图，一个半径为R的半球形容器，球心为O点，内部放一个质量为m的小物体（可视为质点），恰能静止于A点，连线与竖直转轴的夹角为。现让整个装置绕以角速度ω转动，ω逐渐增大，小物体相对于容器始终静止，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A.小物体与容器之间的动摩擦因数为
B.时，小物体受到的摩擦力方向沿A点切线向下
C.时，小物体受到的摩擦力大小为
D.容器转动的最大角速度为
6．如图所示，一半径为R的光滑圆环处于竖直平面内，圆环上套有质量为m的小球，一原长为1.5R的轻质弹簧一端系于球上，另一端固定于圆环最低点。当圆环绕过圆心的竖直轴转动时，小球相对圆环静止在P点，，已知弹簧的劲度系数，重力加速度为g，则圆环转动的角速度大小为( )
A.B.C.D.
7．如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取.则ω的最大值是( )
A.B.
8．一竖直倒立的圆锥筒，筒侧壁倾斜角度α不变.一小球在的内壁做匀速圆周运动，球与筒内壁的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H，则下列说法中正确的是( )
A.H越小，小球对侧壁的压力越大
B.H越大，小球做圆周运动的线速度越大
C.H越小，小球做圆周运动的向心力越小
D.H越大，小球做圆周运动的周期越小
9．如图甲所示的椭圆机是健身常用器材，简化模型如图乙所示.、为固定转轴，A、B为可动转轴，其间用轻质杠杆连接，C为手握位置，下列有关说法正确的是( )
A.A、B两点线速度大小一定相等B.B、C两点线速度方向一定相反
C.B点的运动轨迹为椭圆D.B点线速度小于C点线速度
10．如图（a）所示为游乐园中的旋转飞椅，可简化为如图（b）所示的模型，乘坐在吊椅上的游客甲和乙的运动均可视为匀速圆周运动，不考虑空气阻力的影响，游客甲和乙的坐椅吊绳长度不同，坐椅与游客均可视为质点，则吊绳与竖直方向夹角θ较大的游客( )
A.向心力方向垂直绳子向下B.做圆周运动的半径为
C.对确定的坐椅，θ越大，转速越大D.对确定的坐椅，θ越大，周期越大
11．在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于( )
A.B.C.D.
12．半径为r的圆筒绕竖直中心轴匀速转动，筒的内壁上有一个质量为m的物体A。物块A一边随圆筒转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。若物体与筒壁间的动摩擦因数为μ，圆筒转动的角速度为( )
A.B.C.D.
二、多选题
13．一个地球仪绕与其“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点和M点位于“赤道”上，O为球心。下列说法正确的是( )
A.P、Q的线速度大小相等B.P、M的角速度大小相等
C.M、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
14．如图所示，可视为质点、质量相等的两球套在粗细均匀的光滑水平直杆上。分别用长度相等的两轻质细线，一端连接小球，另一端固定在竖直细杆上。现让整个装置绕竖直细杆匀速转动，下列判断正确的是( )
A.两细线上的拉力大小一定不等
B.两细线上的拉力大小一定相等
C.若A球不受杆的弹力，则B球也不受杆的弹力
D.若B球不受杆的弹力，则A球受到杆的弹力方向竖直向下
15．如图所示，游乐园的游戏项目——旋转飞椅，飞椅从静止开始缓慢转动，经过一小段时间，坐在飞椅上的游客的运动可以看作匀速圆周运动.整个装置可以简化为如图所示的模型。忽略转动中的空气阻力。设细绳与竖直方向的夹角为θ，则( )
A.飞椅受到重力、绳子拉力和向心力作用
B.θ角越大，小球的向心加速度就越大
C.飞椅运动的周期随着θ角的增大而减小
D.只要线速度足够大，θ角可以达到
三、填空题
16．如图，在“水流星”的杂技表演中，表演者的手到碗的距离为l，且手与碗在同一竖直平面内，碗可视为质点，重力加速度为g。要使水不洒出，则碗通过最高点的最小速度为______，碗通过最低点的最小速度为______；若绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水的总重力的8倍，要使绳子不断，则碗通过最低点的最大速度为______。
17．如图甲所示，是我国藏传佛教中常见的手摇转经筒。转经筒一般是圆柱形的，中间有轴以便转动，筒的旁边开有耳孔，通过轻绳系着小坠子，转动圆筒下面的手柄，小坠子也随之转动，其简化图如图乙所示。现使小坠子随圆筒做水平方向的匀速圆周运动，坠子可视为质点，其质量为0.1kg，绳长为10cm，悬挂点P到圆筒中心转轴的水平距离为6cm。绳子与竖直方向夹角为37°时，坠子的角速度为______rad/s（重力加速度g取，）。
四、计算题
18．一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O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O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，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，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O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P时，细杆匀速转动的角速度大小。
参考答案
1．答案：D
解析：AB.火车正常转弯时，重力和支持力的合力提供向心力，故AB错误；
CD.当转弯速率大于规定速率时，外轨对火车有侧压力的作用，当火车在拐弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力，火车转弯所需的向心力是由重力、支持力和侧压力的合力提供的，故D正确，C错误。
故选D。
2．答案：C
解析：A、同缘传动时，边缘点的线速度相等，故；同轴传动时，角速度相等，故；
根据题意，有：；根据，由于，故；故，故A错误；
B、根据，由于，故；故，故B错误；
C、向心加速度之比为：，故C正确；
D、转动周期之比为：，故D错误；
故选C.
3．答案：D
解析：A.小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，拉力等于向心力，当F突然变大，拉力大于所需的向心力，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心，A错误；
BC.当F突然变小，拉力小于所需的向心力，小球将沿轨迹Pb做离心运动，BC错误；
D.F突然消失，小球将沿轨迹切线方向抛出，所以小球将沿轨迹Pa做离心运动，D正确。
故选D。
4．答案：B
解析：根据向心力的公式，对于同一运动员而言，运动员的质量与转弯时的速率均相同时，则向心力与转弯半径成反比，即，故选B。
5．答案：C
解析：A.质量为m的小物体，恰能静止于A点，可得解得故A错误；BC.小物体恰好不受摩擦力作用时，自身重力与支持力提供向心力，如图
有又联立，解得，时，小物体有靠近转轴的趋势，受到的摩擦力方向沿A点切线向上。时，小物体有做离心运动的趋势，小物体受到的摩擦力垂直于AO指向，在竖直方向上有水平方向上有联立，解得故B错误;C正确;D.容器以最大角速度转动时，有联立，解得故D错误。故选C。
6．答案：C
解析：根据几何关系可得，此时弹簧的长度为R，弹簧处于压缩状态，则,,,联立解得,故选C。
7．答案：C
解析：试题解题思路：随着角速度的增大，小物体最先相对于圆盘发生相对滑动的位置为转到最低点时，此时对小物体有，解得，此即为小物体在最低位置发生相对滑动的临界角速度，故选C.
8．答案：B
解析：A.对小球受力解题思路：
竖直方向上合力为0：
解得：，可知侧壁对小球的支持力不变，根据牛顿第三定律可知小球对侧壁的压力不变，A错误；
B.根据牛顿第二定律：
变形得：
H越大，r越大，根据方程可知小球线速度越大，动能越大，B正确；
C.小球所受向心力恒为不变，C错误；
D.根据牛顿第二定律：
解得：，H越大，r越大，根据方程可知周期越大，D错误。
故选B。
9．答案：B
解析：A、B两点线速度大小不一定相等，故A错误；B、C两点线速度方向一定相反，故B正确；B点围绕做圆周运动，故C错误；B、C两点角速度大小相等，由于B点距轴距离远，故其线速度较大，因此D错误.
10．答案：C
解析：A.游客在水平面内做匀速圆周运动，向心力方向沿水平方向并始终指向旋转飞椅的转轴，故A错误；
B.设转轴上方圆盘的半径为R，则游客做圆周运动的半径为
故B错误；
CD.绳子拉力和游客重力的合力提供向心力，根据力的合成与分解以及牛顿第二定律有
解得
θ越大，ω越大，根据可知转速越大，根据可知周期越小，故C正确，D错误。
故选C。
11．答案：B
解析：由题意知，当横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零时
根据数学知识可得
联立解得
故选B。
12．答案：C
解析：竖直方向
水平方向
解得
故选C。
13．答案：BC
A.PA.P、Q的角速度相等，根据
可知，两点的线速度大小不相等，选项A错误；
B.P、M的角速度大小相等，选项B正确；
C.根据
M、Q的角速度和半径都相等，可知向心加速度大小相等，选项C正确；
D.M的向心加速度方向指向O，P的向心加速度方向均指向地轴，不指向O点，选项D错误。
故选BC。
14．答案：BD
解析：AB.设细线长为L，细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力为F，则，即由此判断两细线上的拉力大小相等，A项错误、B项正确；C.由于两球重力相等，两细线拉力大小相等，若A球不受杆的弹力，即A球上细线的竖直分力等于重力，则B球上细线拉力的竖直分力小于重力，则杆对B球的弹力方向竖直向上，C项错误；D.若B球不受杆的弹力，即B球上细线的竖直分力等于重力，则A球上细线拉力的竖直分力大于重力，则杆对A球的弹力方向竖直向下，D项正确。故选BD。
15．答案：BC
解析：
16．答案：；；
解析：当碗以最小速度通过最高点时，此时只由重力提供向心力，设碗和水总质量为m
可得
当以最小速度通过最高点时，运动到最低点的速度也是最小速度，假设此时速度为v，由动能定理可知
可得
当以最大速度通过最低点时，此时绳子拉力，由向心力公式可知
可得
17．答案：
解析：根据几何关系可得坠子做圆周运动的半径根据牛顿第二定律解得
18．答案：（1）0.05m；（2）；（3）
解析：（1）当细杆和圆环处于平衡状态，对圆环受力解题思路得
根据胡克定律得
弹簧弹力沿杆向上，故弹簧处于压缩状态，弹簧此时的长度即为圆环到O点的距离
（2）若弹簧处于原长，则圆环仅受重力和支持力，其合力使得圆环沿水平方向做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律得
由几何关系得圆环此时转动的半径为
联立解得
（3）圆环处于细杆末端P时，圆环受力解题思路重力，弹簧伸长，弹力沿杆向下。根据胡克定律得
对圆环受力解题思路并正交分解，竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，则有
，
由几何关系得
联立解得