圓周運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)練

2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)備考

一、單選題

1.跳繩過程中，甲、乙兩位同學(xué)握住繩子A、8兩端搖動(dòng)，A、8近似不動(dòng)，繩子繞A8連線在空中

轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，則質(zhì)點(diǎn)（）

A.。點(diǎn)的速度方向沿繩子切線

B.尸的線速度大于。的線速度

C.P的角速度等于。的角速度

D.。的合外力方向一定垂直指向指向A2的連線

2.在放映電影時(shí)，一般電影機(jī)每秒鐘切換24幅畫面。一輛汽車的車輪上有三根輻條，車輪半徑為

0.5m,則下列判斷中正確的是（）

A.無論車輪轉(zhuǎn)速多大，都不會(huì)感覺車輪倒轉(zhuǎn)

B.只有車輪轉(zhuǎn)速為24r/s時(shí)，才會(huì)感覺車輪不轉(zhuǎn)動(dòng)

C.車速為12inn/s時(shí)，一定可以看到畫面上有6根輻條

D.車速為4fann/s時(shí)（其中仁1,2,3...）,一定可以看到畫面上有6根輻條

3.某同學(xué)利用如圖所示的向心力演示器探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系圖中左、右兩

個(gè)相同的鋼球與各自轉(zhuǎn)軸的距離相同，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中左、右兩球所受向心力的之比為1:4,則實(shí)驗(yàn)中與

皮帶相連的左右兩個(gè)變速塔輪的半徑之比為（）

C.1:4D.4:1

4.貴陽河濱公園內(nèi)的摩天輪于1995年建成投入運(yùn)營(yíng)，2021年12月至2022年8月期間，對(duì)該摩天

輪改造后，其承載力和安全性能都有極大提升，回轉(zhuǎn)直徑由原來的31m升級(jí)為46.5m,新摩天輪共有

30臺(tái)吊艙，每艙可乘坐6人，整體可承載180人，改造前坐一圈所需時(shí)間為4min,改造后坐一圈所

需時(shí)間為8min,下列說法正確的是（）

A.游客在吊艙中始終處于失重狀態(tài)

B.改造前吊艙的線速度約為0.2m/s

C.改造后吊艙的線速度約為0.3m/s

D.改造前、后吊艙加速度的比值約為:

O

5.下列關(guān)于向心力的說法中，正確的是（）

A.向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，向心力是一個(gè)恒力

B.向心力與重力、彈力、摩擦力一樣，是一種特定的力，它只有在物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生

C.向心力既能改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，又能改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢

D.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等力中某一種力，也可以是這些力中某幾個(gè)力的合力

6.2024年4月25日，神舟十八號(hào)飛船發(fā)射成功，將3位航天員送入我國(guó)天宮空間站。隨著我國(guó)載

人航天事業(yè)的發(fā)展，國(guó)家需要訓(xùn)練更多的航天員。現(xiàn)有如圖所示的訓(xùn)練裝置，航天員在訓(xùn)練艙內(nèi)身體

與訓(xùn)練艙的側(cè)壁和底面接觸，訓(xùn)練艙可繞豎直轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，航天員重心到轉(zhuǎn)軸的

水平距離為L(zhǎng)重力加速度為g。若要使航天員在訓(xùn)練艙中所受的支持力達(dá)到其重力的2倍，不考慮

航天員所受的摩擦力，航天員可視為質(zhì)點(diǎn)，則訓(xùn)練艙繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為（）

7.水流星是一項(xiàng)中國(guó)傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù)。雜技演員用一根繩子兜著兩個(gè)碗，里面倒上水，迅速地旋

轉(zhuǎn)著做各種精彩表演，即使碗口朝下，碗里的水也不會(huì)灑出來。用可視為質(zhì)點(diǎn)的小球替代水碗，可將

水流星抽象為豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，輕質(zhì)細(xì)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)重力加速度為g。若在豎直面內(nèi)表演水流星，

則下列說法中正確的是（）

A.小球在最高點(diǎn)時(shí)的向心力一定等于重力

B.小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零

C.繩子越長(zhǎng)，小球恰好通過最高點(diǎn)時(shí)的速度越大

D.小球質(zhì)量越大，小球恰好通過最高點(diǎn)時(shí)的速度越大

8.如圖所示，一長(zhǎng)為工的輕桿一端固定在。點(diǎn)，另一端固定一質(zhì)量為〃的小球，在A點(diǎn)處給小球一

垂直于輕桿方向的初速度，使輕桿繞。點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)一切阻力及摩擦力。下列

說法正確的是（）

B

/X、、

//X、

//\、

IU。I

\II

\I/

\I/

X、■I//

A

A.小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力可能為零

B.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力不可能為零

C.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的最小速度為丫=病

D.若增大小球的初速度，則小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力可能減小

二、多選題

9.兩個(gè)質(zhì)量相同的小球。、6用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在天花板上同一點(diǎn)并在空中同一水平面內(nèi)做勻速圓

周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則關(guān)于隊(duì)b兩小球說法正確的是（）

A.。球角速度大于人球角速度B.。球線速度大于Z?球線速度

C.4球向心力大于b球向心力D.〃球向心加速度小于b球向心加速度

10.有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速

圓周運(yùn)動(dòng)。如圖所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為加若不考慮摩托車與

側(cè)壁之間的摩擦力，下列說法中正確的是（）

A./?越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大

B.越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大

C.〃越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大

D./7越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大

11.如圖所示，在溫州市的某十字路口，設(shè)置有右轉(zhuǎn)彎專用車道?，F(xiàn)有一輛汽車正在水平右轉(zhuǎn)彎車道

上行駛，其運(yùn)動(dòng)可視做圓周運(yùn)動(dòng)，行駛過程中車輛未發(fā)生打滑。司機(jī)和副駕駛座上的乘客分別坐在左

右邊，且始終與汽車保持相對(duì)靜止。當(dāng)汽車在水平的右轉(zhuǎn)彎車道上減速行駛時(shí)，下列說法正確的是（）

A.司機(jī)和乘客具有相同的角速度

B.汽車的合力一定指向圓心

C.汽車對(duì)乘客的作用力大于乘客所受的重力

D.汽車對(duì)乘客的作用力小于汽車對(duì)司機(jī)的作用力

12.如圖所示，一個(gè)螺距均勻的剛性螺旋光滑軌道豎直固定放置，軌道半徑為廣，螺距為d,匝數(shù)為

n,將一個(gè)小環(huán)套在螺旋軌道最上端從靜止釋放，小環(huán)沿螺旋軌道滑到底端，重力加速度為g,以下

說法正確的是（）

A.在運(yùn)動(dòng)過程中小環(huán)加速度越來越大

B.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小環(huán)的路程大于2”萬

l2n（4yr2r2+d2\

C.小環(huán)從頂端到底端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為--------L

\gd

D.小環(huán)從頂端到底端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,“（4丁廠+才）

三、實(shí)驗(yàn)題

13.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置來探究圓錐擺運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，輕質(zhì)細(xì)線穿過豎直固定的細(xì)圓管（內(nèi)壁

以及管口均光滑）并跨越光滑的定滑輪，一端連接物塊（質(zhì)量為M）,另一端連接直徑為d的小球,

讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并通過光電門（小球通過光電門的時(shí)間為Ar）,物塊靜止不動(dòng)，

用秒表來記錄小球做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，重力加速度大小為g,忽略空氣阻力。

（1）小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小丫=（用4、表示），從小球某次通過光電

門開始計(jì)時(shí)，若測(cè)得連續(xù)"次（”從1開始計(jì)數(shù)）通過光電門的時(shí)間間隔為f,則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的

周期7=（用小f表示），若測(cè)得細(xì)圓管下管口與圓弧軌跡圓心間的高度差為H,圓弧軌跡的

半徑為r,則小球受到的向心力工=（用以、八M、g表示）。

（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩次圓錐擺實(shí)驗(yàn)的圓弧半徑r不同，而細(xì)圓管下管口與圓弧軌跡圓心間的高度差》相

同時(shí)，兩種圓周運(yùn)動(dòng)的周期T相同，這說明圓錐擺的周期T與H有關(guān)，則有T=（用”、g表

示）。

四、解答題

14.如圖所示，半徑為E的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過球心

。的對(duì)稱軸。。'重合。轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為優(yōu)的小物塊落入陶罐內(nèi)，小物塊與陶罐

間動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.5（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），經(jīng)過一段時(shí)間后小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且

相對(duì)罐壁靜止，它和。點(diǎn)連線與。。'間的夾角。為53。，重力加速度為g（已知sin53o=0.8,COS53W

0.6）o

⑴若此時(shí)陶罐對(duì)小物塊摩擦力恰好為零，求陶罐對(duì)小物塊的支持力；

（2）若此時(shí)小物塊恰好不下滑，求陶罐的角速度。

15.胎壓監(jiān)測(cè)器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車輪胎內(nèi)部的氣壓，在汽車上安裝胎壓監(jiān)測(cè)報(bào)警器，可以預(yù)防因汽車

胎壓異常而引發(fā)的事故.如圖所示，一輛質(zhì)量為800kg的小汽車行駛在山區(qū)的波浪形路面，路面可視

為圓弧且左右圓弧半徑相同，半徑廠=40m,根據(jù)胎壓可計(jì)算出汽車受到的支持力，當(dāng)支持力達(dá)到

5.8x1(/N時(shí)檢測(cè)器報(bào)警.重力加速度g取lOm/s?。

A

⑴汽車在A點(diǎn)速度%多大時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警？

(2)汽車要想不脫離路面，在最高點(diǎn)8時(shí)的最大速度為是多少？

16.在用高級(jí)瀝青鋪設(shè)的高速公路上，對(duì)汽車的設(shè)計(jì)限速是30m/s。汽車在這種路面上行駛時(shí)，它的

輪胎與地面間的最大靜摩擦力等于車重的0.6倍(g=10m/s?)

(1汝口果忽略汽車在這種高速路的水平彎道上拐彎時(shí)所受的阻力，假設(shè)彎道的路面是水平的，該彎道

的最小半徑是多少？

(2)如果這種高速路上設(shè)計(jì)了圓弧拱橋做立交橋，要使汽車在不超速的情況下安全通過圓弧拱橋最高

點(diǎn)(不起飛)，這個(gè)圓弧拱橋的半徑至少是多少？

參考答案:

1.C

A.P、。兩點(diǎn)以AB為共同轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，由尸、Q兩點(diǎn)向線段做垂線，即為二者的圓心，如

圖所示

則可知0的速度方向與其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑垂直，并不沿繩子切線，A錯(cuò)誤;

BC.由于P、。兩點(diǎn)以A8為共同轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，可知二者的角速度相等，由圖可知，尸的半徑小

于。的半徑，根據(jù)公式

v=cor

可知，P的線速度小于。的線速度，B錯(cuò)誤，C正確;

D.物體不一定是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則合外力不一定垂直于AB,D錯(cuò)誤。

2.C

A.輪子是3根輻條，相鄰兩個(gè)輻條夾角為?，如果改變一幅畫面后，輪子剛好轉(zhuǎn)過?，那么我

們會(huì)覺得輪子沒有轉(zhuǎn)，或者改變一幅畫面后，輪子剛好轉(zhuǎn)過9半77的整數(shù)倍，那么我們也會(huì)覺得輪子沒

有轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)感覺車輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，說明在小內(nèi)，每根輻條轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)滿足

27r

e=k?——(左=1,2,3)

3

此時(shí)車輪轉(zhuǎn)速為

co32403Ck=l,2,3)

n-——=8fa/s

27r17it27r27r

故B錯(cuò)誤;

17T

CD.當(dāng)看到畫面上有6根輻條時(shí)，說明在點(diǎn)s內(nèi)，每根輻條轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為3的奇數(shù)倍，則有

71

0=(2k+l)—(左=0,I,2,3.)

此時(shí)車輪角速度為

n

G=—=8(2左+l)%rad/s(k=0,1,2,3?)

則車速為

v=(w=4(24+1)萬m/s(左=0,1,2,3.)

當(dāng)上=1時(shí)，可得

v=12/rm/s

故C正確，D錯(cuò)誤。

3.B

根據(jù)

F=mat2r

可得，兩個(gè)塔輪的角速度之比為

而兩個(gè)塔輪由皮帶帶動(dòng)，線速度相同，根據(jù)

v-a>r'

可得，與皮帶相連的左右兩個(gè)變速塔輪的半徑之比為

4’a)22

r；m\1

4.C

A.游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度始終指向圓心，所以游客處于摩天輪圓心等高處上方時(shí)，加速度

向下或者有向下的分量，游客處于失重狀態(tài)，當(dāng)游客處于圓心等高處下方時(shí)，加速度向上或者有向上

的分量，游客處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B.改造前吊艙的線速度約為

2幾丫乃x31.?..

v=-----=--------m/s=0.4m/s

T4x60

故B錯(cuò)誤；

C.改造后吊艙的線速度約為

心里=夕受向s=0.3mzs

V8x60

故C正確；

D.根據(jù)

47r2

改造前、后吊艙加速度的比值約為

a_rT'2_8

故D錯(cuò)誤。

5.D

A.向心力總是沿半徑指向圓心，其大小隨著線速度大小的變化而變化，方向時(shí)刻變化，向心力一

定是一個(gè)變力，故A錯(cuò)誤；

BCD.向心力可以是某一個(gè)力，也可以是某幾個(gè)力的合力，還可以是某一個(gè)力的分力，它是效果力,

向心力的方向始終與速度方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大小，BC錯(cuò)誤，D正確。

6.A

航天員在重力、支持力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有

yj(2mg)2—(mg)2=mL蘇

解得

7.C

A.小球在最高點(diǎn)時(shí)的向心力不一定等于重力，可能是重力與拉力的合力提供向心力，故A錯(cuò)誤；

BCD.小球恰好通過最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力為零，重力提供向心力，此時(shí)的速度滿足

v2

r=mg=m一

nL

解得

V=y[gL

顯然繩子越長(zhǎng)，速度越大，與小球質(zhì)量無關(guān)，故C正確，BD錯(cuò)誤。

8.D

A.由題意可知，小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律

FA-mg=m-^

可知，輕桿對(duì)小球的彈力方向一定豎直向上，且大小一定大于小球的重力，故A錯(cuò)誤；

BCD.由題意可知，小球運(yùn)動(dòng)到8點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律

mg-F=m十

BLi

當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到8點(diǎn)時(shí)的速度為%=而時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力為零；當(dāng)桿對(duì)小球的彈力為7咫時(shí)，小

球的速度最小為零；若增大小球的初速度，則小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力可能減小，故

BC錯(cuò)誤，D正確。

9.BC

A.如圖所示，對(duì)其中一個(gè)小球受力分析，重力和細(xì)線的拉力的合力提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向

心力。設(shè)細(xì)線與豎直方向夾角為e,受力分析，如圖所示

則有

F=mgtand=mrco1

設(shè)小球與懸掛點(diǎn)的高度差為九則有

r=/ztang

聯(lián)立可得

由此可知兩球的角速度相等，即4=q，故A錯(cuò)誤;

B.由圖可知4＞%,根據(jù)

v=rco

可得匕＞為，故B正確；

C.兩球質(zhì)量相等且%根據(jù)

r7-1=mrco2

可得￡＞耳，故c正確；

D.根據(jù)

可知心＞。跖，故D錯(cuò)誤。

10.BC

AD.摩托車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是重力和支持力的合力，如圖,

側(cè)壁對(duì)摩托車的支持力

F=^8

COS0

不變，則摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力不變，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

Fn=mgtan0

可知向心力不隨/?變化而變化，故AD錯(cuò)誤；

B.根據(jù)

2

八v

mgtan"=m一

r

可知，越高，廠越大，則u越大，故B正確；

C.根據(jù)

C4萬2

mgtantf=m——r

可知，力越高，廠越大，則T越大，故C正確。

11.AC

A.司機(jī)和副駕駛座上的乘客始終與汽車保持相對(duì)靜止，司機(jī)和乘客具有相同的角速度。故A正確；

B.因汽車做減速圓周運(yùn)動(dòng)，汽車所受的合力分解為指向圓心的向心力和與運(yùn)動(dòng)方向相反使速率減小

的切向力，故合力的方向一定不指向圓心。故B錯(cuò)誤；

C.乘汽車對(duì)乘客的作用力有豎直方向的支持力和水平方向使乘客做減速圓周運(yùn)動(dòng)合力，豎直方向的

支持力與乘客所受的重力平衡，則汽車對(duì)乘客兩個(gè)方向的力的合力一定大于乘客所受的重力。故C

正確；

D.乘客和司機(jī)角速度相同，由牛頓第二定律有

>—>2

r=mcor

右轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客的半徑小，但因不確定乘客和司機(jī)的質(zhì)量大小關(guān)系，故汽車對(duì)乘客的作用力和對(duì)司機(jī)的

作用力大小關(guān)系無法確定。故D錯(cuò)誤。

12.ABC

A.小環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中重力做正功，速度逐漸增大，水平方向的分速度也增大，向心加速度逐漸增大，

小環(huán)的運(yùn)動(dòng)可以分解為水平速度逐漸增大的圓周運(yùn)動(dòng)和沿軌道斜向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故在運(yùn)動(dòng)過

程中小環(huán)加速度越來越大，故A正確；

B.小環(huán)運(yùn)動(dòng)可等效為沿長(zhǎng)為2萬〃，高度為油的光滑軌道的運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小環(huán)的路程為

s=+d2>

故B正確；

CD.小環(huán)運(yùn)動(dòng)可等效為沿長(zhǎng)為2萬次，高度為次/的傾斜光滑軌道的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式可得

12

s——at

2

等效加速度為

gd

a=gsinO=

7(2^r)2+6?2

聯(lián)立解得小環(huán)從頂端到底端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

故C正確，D錯(cuò)誤。

dtr

13.(1)—------^Mg

Atn-1H

(2)24

(1)[1]小球直徑為d,通過光電門的時(shí)間為加，則小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小

d

v=一

⑵從小球某次通過光電門開始計(jì)時(shí)，若測(cè)得連續(xù)w次"從1開始計(jì)數(shù))通過光電門的時(shí)間間隔為t,

則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期

T=-1—

n-1

[3]若測(cè)得細(xì)圓管下管口與圓弧軌跡圓心間的高度差為H,圓弧軌跡的半徑為'，根據(jù)幾何關(guān)系有

區(qū)=上

MgH

解得小球受到的向心力

F=~Mg

nri

(2)小球受到的向心力

47r,r

Fn=Mr-=-Mg

解得

H

T=2TI

g

5

14.(l)-mg

5g

⑵

8R

(1)若此時(shí)陶罐對(duì)小物塊摩擦力恰好為零，則支持力的分力與重力平衡，有