2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第16讲圆周运动(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第16讲圆周运动(复习讲义)(学生版+解析)，共84页。
\l "_Tc25997" 02 体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc25997 \h 3
\l "_Tc22967" 03 核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc22967 \h 4
\l "_Tc19221" 考点一 圆周运动的运动学问题 PAGEREF _Tc19221 \h 4
\l "_Tc22099" 知识点1 描述圆周运动的物理量 PAGEREF _Tc22099 \h 4
\l "_Tc31684" 知识点2 常见的四种传动方式及特点 PAGEREF _Tc31684 \h 4
\l "_Tc17491" 考向1 描述圆周运动的物理量及其关系 PAGEREF _Tc17491 \h 5
\l "_Tc17664" 考向2 传动问题 PAGEREF _Tc17664 \h 6
\l "_Tc9640" 考点二 圆周运动的动力学问题 PAGEREF _Tc9640 \h 7
\l "_Tc27622" 知识点1 向心力 PAGEREF _Tc27622 \h 7
\l "_Tc32171" 知识点2 匀速圆周运动与变速圆周运动 PAGEREF _Tc32171 \h 8
\l "_Tc24912" 知识点3 离心运动 PAGEREF _Tc24912 \h 9
\l "_Tc22583" 知识点4 匀速圆周运动中向心力的来源 PAGEREF _Tc22583 \h 9
\l "_Tc2031" 考向1 圆周运动的动力学问题 PAGEREF _Tc2031 \h 9
\l "_Tc3500" 考向2 圆锥摆模型 PAGEREF _Tc3500 \h 11
\l "_Tc1848" 考向3 离心运动 PAGEREF _Tc1848 \h 13
\l "_Tc9358" 考点三 圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc9358 \h 14
\l "_Tc29063" 知识点1 水平面内圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc29063 \h 14
\l "_Tc25792" 知识点2 竖直面内圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc25792 \h 15
\l "_Tc1883" 知识点3 斜面上圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc1883 \h 16
\l "_Tc19109" 考向1 水平面内圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc19109 \h 16
\l "_Tc24486" 考向2 竖直面内圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc24486 \h 18
\l "_Tc9072" 考向3 斜面上圆周运动的临界、极值问题 PAGEREF _Tc9072 \h 19
\l "_Tc10437" 04 真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc10437 \h 21

考点一 圆周运动的运动学问题
\l "_Tc25045" 知识点1 描述圆周运动的物理量
1、圆周运动
运动轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运动。圆周运动为 运动，因此一定是变速运动。
2、描述圆周运动的物理量
3、描述匀速圆周运动的各物理量之间的关系
（1）线速度与角速度：。
（2）线速度与周期、频率、转速：。
（3）角速度与周期、频率、转速：。
（4）向心力：。
（5）向心加速度：。
\l "_Tc25045" 知识点2 常见的四种传动方式及特点
\l "_Tc17630" 考向1 描述圆周运动的物理量及其关系
例1 如图所示，操场跑道的弯道部分是半圆形，最内圈的半径是36m。一位同学沿最内圈跑道匀速跑过一侧弯道的时间为10s，则这位同学在沿弯道跑步时（ ）
A．角速度为rad/s
B．线速度大小为3.6πm/s
C．转速为r/s
D．向心加速度大小为m/s2
【变式训练1】（多选）如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动。若飞椅和人的总质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，钢绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的有（）
A．运动的周期为B．线速度的大小为ωR
C．向心力的大小为mgtanθD．钢绳的拉力大小为
【变式训练2】、两个质点分别做匀速圆周运动，在相同的时间内它们通过的路程之比，转过的角度之比。则下列说法中正确的是（ ）
A．它们的半径之比
B．它们的线速度之比
C．它们的角速度之比
D．它们的向心加速度之比
\l "_Tc16322" 考向2 传动问题
例2 如图所示是研究地球自转的示意图，的位置在地球赤道上，是地球表面上北半球的一个点，下列说法正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【变式训练1】某变速自行车的传动装置示意图如图所示，已知链轮有三个，链轮的半径用表示，飞轮有八个，飞轮的半径用表示，后轮的半径为定值。设（图中未画出）分别为链轮、飞轮和后轮边缘上的点。小聪匀速踩脚蹬时带动链轮每秒钟转3圈，则在自行车匀速前进的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A、通过链条连接，两点的线速度大小相等
B．、在同一转轴上，两点的线速度大小相等
C．链轮的半径越大，飞轮的半径越小，自行车速度越小
D．飞轮的半径越大，飞轮与后轮边缘上的质点的线速度大小之比越小
【变式训练2】某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图所示，其齿数分别为、、，三个轮相互不打滑，则下列比例关系正确的是（ ）
A．甲、乙、丙的边缘线速度大小之比为B．甲、乙、丙的角速度之比为
C．甲、乙、丙的边缘加速度大小之比为D．甲、乙、丙的周期大小之比为

考点二 圆周运动的动力学问题
知识点1 向心力
1、作用效果
向心力产生向心加速度，只改变速度的 ，不改变速度的 。
2、大小、方向
始终沿半径方向指向 ，时刻在改变，即向心力是一个变力。
3、来源
向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的 提供，还可以由一个力的 提供。
4、公式
。
得分速记 对向心力的理解
1、向心力的方向：无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动向心力方向均沿半径指向圆心。
2、向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再添加一个向心力。
知识点2 匀速圆周运动与变速圆周运动
1、匀速圆周运动
（1）定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处 ，所做的运动叫作匀速圆周运动。
（2）运动特点：线速度的大小 ，角速度、周期和频率都 ，向心加速度的大小 。
（3）受力特点：所受到的合力为向心力，大小不变，方向变，其方向时刻指向 。
（4）运动性质：变加速曲线运动（加速度大小不变，方向变化）。
（5）条件：合外力大小 ，方向始终与 方向垂直且指向圆心。
2、变速圆周运动
（1）运动特点：线速度的大小、方向都 ，角速度 ，向心加速度的大小、方向都 ，周期可能变也可能不变。
（2）合力特点：合力产生两个效果
①沿半径方向的分力 Fn，即向心力，它改变速度的 。
②沿切线方向的分力 Ft，它改变速度的 。
（3）运动性质：变加速曲线运动（加速度大小、方向都变化）。
知识点3 离心运动
1、定义
做 的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需 的情况下，所做的逐渐远离圆心的运动。
2、本质
做圆周运动的物体，由于本身的 ，总有沿着圆周 方向飞出去的倾向。离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力小于做匀速圆周运动需要的向心力。
3、受力特点
（1）当时，物体做 运动。
（2）当时，物体沿 方向飞出。
（3）当时，物体逐渐 圆心，做离心运动。
（4）当时，物体逐渐 圆心，做近心运动。
知识点4 匀速圆周运动中向心力的来源
考向1 圆周运动的动力学问题
例1 一小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。关于小球的受力，下列说法正确的是（ ）
A．小球受到重力和离心力
B．小球受到重力、支持力和向心力
C．小球的向心力是由支持力提供的
D．小球的向心力是由重力和支持力的合力提供的
思维建模 圆周运动的动力学问题的分析思路
【变式训练1】如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。已知座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱（ ）
A．运动的周期为
B．线速度大小为ω²R
C．运动至最高点时，所受摩天轮的作用力大小大于mg
D．运动至最低点时，所受摩天轮的作用力大小等于mg
【变式训练2·变考法】如图所示，质量为25kg的小孩静止坐在秋千板上时，小孩离拴绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，速度为3m/s，忽略小孩重心高度的影响（g取10m/s2）求：
（1）此时小孩运动的角速度大小；
（2）此时小孩的向心力的大小；
（3）此时小孩对秋千的压力大小。
考向2 圆锥摆模型
例2如图所示，内壁光滑的圆锥筒内有质量不等的两个小球A和B（，两小球可视为质点），紧贴内壁各自在高度不同的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A．A球与B球向心加速度大小相同B．A球与B球线速度大小相同
C．A球受到内壁的支持力大D．A球与B球角速度大小相同
思维建模 圆锥摆模型
1、模型特点：一根质量和伸长可以不计的细线，上端固定，下端系一个可以视为质点的摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳所掠过的路径为圆锥表面。
2、受力特点：只受两个力，即竖直向下的重力mg和沿摆线方向的拉力FT。两个力的合力，就是摆球做圆周运动的向心力Fn，如图所示（也可以理解为拉力FT的竖直分力与摆球的重力平衡，FT的水平分力提供向心力）。
3、运动特点：如图摆长为L，摆线与竖直方向夹角为θ，由牛顿第二定律得，而，解得。
【变式训练1】如图甲所示为某社区安装的旋转飞椅，钢绳一端系着座椅，另一端固定在水平转盘的边缘，转盘可以绕过其中心的竖直轴转动。简化模型如图乙所示：吊绳长为L、上端与竖直转轴间的距离为x，下端系有可以视为质点的小球，小球A、B的质量分别为2m、m。竖直转轴匀速转动时，吊绳AC、BD与竖直方向的夹角均为，不计空气阻力的影响和吊绳的质量，重力加速度为g。则（ ）
A．吊绳对A球的拉力大小为
B．小球A所受合力大小为
C．小球A围绕竖直转轴转动的速度大小为
D．小球B做匀速运动的周期为
【变式训练2·变考法】如图，用一根长的细线，一端系一质量的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角。小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动。取重力加速度，，结果可用根式表示，求：
（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多大；
（2）若小球的角速度，则细线对小球的拉力及锥面对小球的弹力分别为多少；
（3）若小球的角速度，求细线对小球的拉力的大小；
\l "_Tc17630" 考向3 离心运动
例3 滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如图，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上、、、四个位置中，脱水效果最好的位置应该是（ ）
A．B．C．D．
【变式训练1】在东北严寒的冬天，有一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯滚烫的开水按一定的弧线均匀快速地泼向空中，泼洒出的小水珠和热气被瞬间凝结成冰而形成壮观的场景。如图甲所示是某人玩泼水成冰游戏的精彩瞬间，图乙为其示意图，假设泼水过程中杯子做逆时针匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．P位置的小水珠速度方向沿a方向B．水珠做离心运动是由于合外力大于所需向心力
C．P、Q两位置，杯子的线速度相同D．P、Q两位置，杯子的角速度相同
【变式训练2】（多选）某水平圆形环岛如图所示，当某辆汽车通过此环形路段时（ ）
A．应适当减速，避免发生侧滑
B．若以恒定速率转弯，所受的合力为零
C．若以相同速率转弯，在外车道比内车道更易发生侧滑
D．若以相同速率转弯，在内车道比外车道更易发生侧滑

考点三 圆周运动的临界、极值问题
知识点1 水平面内圆周运动的临界、极值问题
得分速记
1、与摩擦力有关的临界极值问题
（1）如果只是摩擦力提供向心力，则最大静摩擦力，静摩擦力的方向一定指向圆心。
（2）如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连接物体随水平面转动，其中一个物体存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心。
2、与弹力有关的临界极值问题
（1）两个接触物体分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零。
（2）绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力。
知识点2 竖直面内圆周运动的临界、极值问题
知识点3 斜面上圆周运动的临界、极值问题
1、特殊位置受力分析
2、临界状态分析
物块相对转盘即将滑动的临界位置在最低点，物块运动过程中在最低点有，当时转盘角速度ω达到最大值，此时，可得到。
考向1 水平面内圆周运动的临界、极值问题
例1如图所示，自动化物流分拣系统中，包裹随水平圆盘匀速转动，包裹质量，距转轴距离，与圆盘间动摩擦因数，重力加速度。已知包裹可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速缓慢增至包裹恰好滑动时，圆盘的角速度为（ ）
A．B．
C．D．
解题技巧 解决临界问题的注意事项
（1）先确定研究对象受力情况，看哪些力提供向心力，哪些力可能突变引起临界问题。
（2）注意分析物体所受静摩擦力大小和方向随转盘转速的变化而发生的变化。
（3）关注临界状态，即静摩擦力达到最大值时。物体随转盘转动，静摩擦力提供向心力，随转速的增大，静摩擦力增大，当达到最大静摩擦力时开始滑动，出现临界情况，此时对应的角速度为临界角速度。
【变式训练1】如图所示，水平杆固定在竖直杆上，两者互相垂直，水平杆上、A两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为m的小球上，，现通过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形始终在竖直平面内，若转动过程中、两绳始终处于拉直状态，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．绳的拉力范围为
B．绳的拉力范围为
C．绳的拉力范围为
D．如果把绳剪断，小球一定会偏离原来位置
【变式训练2·变考法】如图所示，高速公路转弯处弯道半径R=100m，汽车的质量m=2000kg，重力加速度g=10m/s2。
（1）当汽车以v1=15m/s的速率行驶时，其所需的向心力为多大？
（2）若路面是水平的，已知汽车轮胎与路面间的动摩擦因数µ=0.9，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求汽车转弯时不发生径向滑动所允许的最大速率vm为多少？
（3）通过对弯道路面内外高度差的合理设计，可实现汽车转弯时刚好不受径向的摩擦力作用的效果。若汽车转弯时仍以（2）中的最大速率vm运动，则转弯处的路面与水平面夹角的正切值为多少？
考向2 竖直面内圆周运动的临界、极值问题
例2为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为，传送带与皮带轮间不会打滑，当可被水平抛出时（ ）
A．皮带的最小速度为
B．皮带的最小速度为
C．轮每秒的转数最少是
D．轮每秒的转数最少是
思维建模 分析竖直面内圆周运动问题的思路
【变式训练1】某同学使用小型电动打夯机平整自家房前的场地，如图所示是电动打夯机的结构示意图。质量为的摆锤通过轻杆与总质量为的底座（含电动机）上的转轴相连。电动机带动摆锤绕转轴在竖直面内匀速转动，转动半径为，重力加速度为，打夯机底座刚好能离开地面，下列说法正确的是（ ）
A．转到最低点时摆锤处于失重状态
B．摆锤在最高点时，杆给摆锤的弹力恰好为
C．摆锤的角速度为
D．摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力为
【变式训练2】随着科技的发展，汽车已经走进寻常百姓家，据公安部交管局公布的数据，到2024年底全国汽车保有量高达3.53亿辆，安全驾驶问题已受到广泛关注。一辆汽车通过半径为的圆拱形桥梁顶端时速度为，重力加速度为，这辆汽车安全通过该桥顶的最大速度不能超过（ ）
A．B．
C．D．
考向3 斜面上圆周运动的临界、极值问题
例3如下图所示，在倾角为的光滑斜面上，有一根长为的细绳，一端固定在O点，另一端系一质量为的小球，沿斜面做圆周运动，斜面固定在地面，取，小球在A点最小速度为（ ）
A．B．C．D．
解题技巧 重力的分解和视图
物体在斜面上做圆周运动时，设斜面的倾角为θ，重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力相等，解决此类问题时，可以按以下操作，把问题简化。
【变式训练1】如图（a）所示，倾斜圆盘与水平面的夹角θ＝30°，它可绕过圆心且垂直于圆盘的转轴匀速转动，在圆盘平面内以圆心O为原点建立平面直角坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿盘面向上。圆盘上一小滑块始终与圆盘保持相对静止，其所受摩擦力沿x、y轴的投影fx、fy的关系如图（b）所示。则滑块与圆盘之间的动摩擦因数至少为（ ）
A．B．C．D．
【变式训练2】（2025·山东临沂·三模）游乐场里有一个半径为5m的倾斜匀质圆盘，盘面与水平面的夹角为30°，圆盘可绕过圆盘圆心O且垂直于盘面的固定对称轴以1rad/s的角速度匀速转动，如图所示。一个小孩（可视为质点）坐在盘面上距O点距离r处，小孩与盘面间的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s²。要保证小孩与圆盘始终保持相对静止，则距离r的可能取值范围为（ ）
A．0