高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)》常用模型最新模擬題精練專題09.娛樂(lè)+圓周運(yùn)動(dòng)模型一．選擇題1.（2022浙江臺(tái)州高一質(zhì)檢）14.如圖所示的雜技演員在表演水流星的節(jié)目時(shí)，手持兩端系有盛水的杯子的繩子中點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若兩只杯子內(nèi)盛水的質(zhì)量相等，當(dāng)一只杯子在最高點(diǎn)時(shí)水恰好灑不出來(lái)，這時(shí)另一只杯子中的水對(duì)杯底的壓力大小是水的重力的（）A.2倍B.4倍C.5倍D.6倍【參考答案】A【名師解析】杯子在最高點(diǎn)，設(shè)速度為v時(shí)水恰好灑不出來(lái)，則有水的重力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律可得解得則在最低點(diǎn)的杯子的速度大小也為，在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律可得由牛頓第三定律可知，最低點(diǎn)杯子中的水對(duì)杯底的壓力大小是則有A正確，BCD錯(cuò)誤。2.（2021重慶模擬6）如題圖1所示為“鐵籠飛車(chē)”的特技表演,據(jù)其抽象出來(lái)的理想模型為如題圖2所示的內(nèi)壁光滑的圓球,其中a、b、c分別表示做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的不同軌道,a軌與b軌均水平,c軌豎直,一質(zhì)點(diǎn)在球內(nèi)繞其光滑內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A.沿a軌可能做變速圓周運(yùn)動(dòng) B.沿c軌運(yùn)動(dòng)的最小速度為0C.沿a軌運(yùn)動(dòng)的速度比沿b軌運(yùn)動(dòng)的速度大 D.沿a軌運(yùn)動(dòng)的周期比沿b軌運(yùn)動(dòng)的周期大【參考答案】AD【名師解析】沿a軌可能做變速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；沿c軌運(yùn)動(dòng)屬于繩模型，在最高點(diǎn)的最小速度為，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；與mgtanθ=mv2/r，r=Rsinθ，聯(lián)立解得：v2=gRsinθtanθ，所以沿a軌運(yùn)動(dòng)的速度比沿b軌運(yùn)動(dòng)的速度小，由T=2πr/v可得T=2π，可知，沿a軌運(yùn)動(dòng)的速度比沿b軌運(yùn)動(dòng)的速度大，選項(xiàng)D正確。3．(2021廣東潮州第一次質(zhì)檢)輪滑等極限運(yùn)動(dòng)深受青少年的喜歡，輪滑少年利用場(chǎng)地可以進(jìn)行各種炫酷的動(dòng)作表演。為了研究方便，把半球形下沉式場(chǎng)地簡(jiǎn)化成半圓形軌道，兩輪滑少年可以看作光滑小球A和B，如圖所示。兩小球分別從半圓形軌道邊緣無(wú)初速滑下，則下列說(shuō)法正確的是A．A、B兩小球在最低點(diǎn)都處于失重狀態(tài)B．A、B兩小球在最低點(diǎn)的速度方向相同C．A、B兩小球從邊緣滑到最低點(diǎn)過(guò)程重力的功率都是一直增大D．A、B兩小球從邊緣滑到最低點(diǎn)過(guò)程機(jī)械能都是一直增大【參考答案】.B【命題意圖】本題考查對(duì)超重的理解、功率、機(jī)械能及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】A、B兩小球在最低點(diǎn)，加速度方向向上，都處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；A、B兩小球在最低點(diǎn)的速度方向都是水平向右，選項(xiàng)B正確；A、B兩小球從邊緣滑到最低點(diǎn)過(guò)程重力的功率都是先增大后減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；A、B兩小球從邊緣滑到最低點(diǎn)過(guò)程中，動(dòng)能都是一直增大，機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.（2020廣東佛山一模）大喇叭滑梯是游客非常喜愛(ài)的大型水上游樂(lè)設(shè)施，一次最多可坐4人的浮圈，從高為h的平臺(tái)由靜止開(kāi)始沿滑梯滑行，到達(dá)底部時(shí)水平?jīng)_入半徑為R，開(kāi)口向上的碗狀盆體中，做半徑逐漸減小的圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是A．人和浮圈沿滑梯下滑過(guò)程中處于超重狀態(tài)B．人和浮圈剛進(jìn)入盆體時(shí)的速度大小一定是C．人和浮圈進(jìn)入盆體后所受的摩擦力指向其運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè)D．人和浮圈進(jìn)入盆體后，其所受支持力與重力的合力大于所需的向心力，【參考答案】：D【命題意圖】本題以游客沿大喇叭滑梯下滑為情景，考查機(jī)械能守恒定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，考查的核心素養(yǎng)是“運(yùn)動(dòng)和力”的觀點(diǎn)。?！窘忸}思路】由于人和浮圈沿滑梯下滑過(guò)程中有向下的加速度，所以人和浮圈沿滑梯下滑過(guò)程中處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若不考慮摩擦阻力，由mgh=mv2，可得v=。由于人和浮圈沿滑梯下滑過(guò)程中受到了阻力作用，所以人和浮圈剛進(jìn)入盆體時(shí)的速度一定小于，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；人和浮圈進(jìn)入盆體后所受的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，與運(yùn)動(dòng)方向相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；人和浮圈進(jìn)入盆體后，做半徑逐漸減小的圓周運(yùn)動(dòng)，為向心運(yùn)動(dòng)，其所受支持力與重力的合力大于所需的向心力，選項(xiàng)D正確。【易錯(cuò)警示】解答此題常見(jiàn)錯(cuò)誤主要有：一是對(duì)失重超重理解掌握不到位；二是對(duì)向心運(yùn)動(dòng)理解掌握不到位。5.圖示為運(yùn)動(dòng)員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景，轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧，運(yùn)動(dòng)員始終與自行車(chē)在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，只有當(dāng)?shù)孛鎸?duì)車(chē)的作用力通過(guò)車(chē)(包括人)的重心時(shí)，車(chē)才不會(huì)傾倒。設(shè)自行車(chē)和人的總質(zhì)量為M，輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是A．車(chē)受到地面的支持力方向與車(chē)所在平面平行B．轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為C．轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)與地面間的靜摩擦力一定為μMgD．轉(zhuǎn)彎速度越大，車(chē)所在平面與地面的夾角越小【參考答案】BD【命題意圖】此題以運(yùn)動(dòng)員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的為情景，考查水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦力及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】車(chē)受到地面的支持力方向與車(chē)所在平面垂直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由μmg=m,解得轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為v=，選項(xiàng)B正確；轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)與地面間的靜摩擦力一定小于或等于最大靜摩擦力μMg，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)彎速度越大，所需向心力越大，車(chē)所在平面與地面的夾角越小，選項(xiàng)D正確?！疽族e(cuò)警示】解答此類(lèi)題一定要注意靜摩擦力與最大靜摩擦力的區(qū)別，靜摩擦力小于或等于最大靜摩擦力。6.行包放置在該摩天輪輪艙水平板上。已知旅行包在最高點(diǎn)對(duì)水平板的壓力為0.8mg，下列說(shuō)法正確的是()[來(lái)源:Zxxk]A．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，旅行包所受合力不變B．旅行包隨摩天輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終受到輪艙水平板的摩擦力作用C．旅行包隨摩天輪運(yùn)動(dòng)到圓心等高處時(shí)受到的摩擦力為0.2mgD．旅行包隨摩天輪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒【參考答案】C【名師解析】旅行包跟隨摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，旅行包所受合力提供向心力，大小不變，方向時(shí)刻在變化，故A錯(cuò)誤。旅行包隨摩天輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力提供向心力，在最高點(diǎn)與最低點(diǎn)只受到重力和支持力的作用，不受摩擦力，故B錯(cuò)誤。在最高點(diǎn)有：mg－FN＝meq\f(v2,R)，且FN＝0.8mg，聯(lián)立解得meq\f(v2,R)＝0.2mg；旅行包隨摩天輪運(yùn)動(dòng)到圓心等高處時(shí)，由摩擦力提供向心力，則有Ff＝meq\f(v2,R)＝0.2mg，故C正確；旅行包隨摩天輪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能不變，而重力勢(shì)能會(huì)變，故機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。7.在室內(nèi)自行車(chē)比賽中，運(yùn)動(dòng)員以速度v在傾角為θ的賽道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A．將運(yùn)動(dòng)員和自行車(chē)看作一個(gè)整體，整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用B．運(yùn)動(dòng)員受到的合力大小為meq\f(v2,R)，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小也是meq\f(v2,R)C．運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為vRD．如果運(yùn)動(dòng)員減速，運(yùn)動(dòng)員將做離心運(yùn)動(dòng)【參考答案】．B【名師解析】向心力是整體所受力的合力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合力提供向心力，選項(xiàng)B正確；運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω＝eq\f(v,R)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只有運(yùn)動(dòng)員加速到所受合力不足以提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員才做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.有一種雜技表演叫“飛車(chē)走壁”，由雜技演員駕駛摩托車(chē)沿光滑圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖中粗線圓表示摩托車(chē)的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h。如果增大高度h，則下列關(guān)于摩托車(chē)說(shuō)法正確的是()A.對(duì)側(cè)壁的壓力FN增大B.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T不變C.做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F增大D.做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度增大【參考答案】．D【名師解析】摩托車(chē)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是重力mg和支持力FN的合力，作出受力分析圖。設(shè)圓臺(tái)側(cè)壁與豎直方向的夾角為α，側(cè)壁對(duì)摩托車(chē)的支持力FN＝eq\f(mg,sinα)不變，則摩托車(chē)對(duì)側(cè)壁的壓力不變，故A錯(cuò)誤；向心力F＝eq\f(mg,tanα)，m、α不變，故向心力大小不變，C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得F＝meq\f(4π2,T2)r，h越高，r越大，F(xiàn)不變，則T越大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得F＝meq\f(v2,r)，h越高，r越大，F(xiàn)不變，則v越大，故D正確。9.（6分）（2023山東濟(jì)寧名校聯(lián)考）如圖所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)繞豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．A的速率大于B的速率 B．A的向心加速度大于B的向心加速度 C．纜繩對(duì)A的拉力大于纜繩對(duì)B的拉力 D．懸掛A的纜繩與豎直方向的夾角小于懸掛B的纜繩與豎直方向的夾角【參考答案】D【名師解析】AB兩個(gè)座椅具有相同的角速度。根據(jù)公式：v＝ω?r，A的運(yùn)動(dòng)半徑小，A的速率就小。故A錯(cuò)誤；根據(jù)公式：a＝ω2r，A的運(yùn)動(dòng)半徑小，A的向心加速度就小，故B錯(cuò)誤；如圖，對(duì)任一座椅，受力如圖，A的向心加速度就小，A的向心力就小，A對(duì)纜繩的拉力就小，故C錯(cuò)誤；由繩子的拉力與重力的合力提供向心力，則得：mgtanθ＝mω2r，則得tanθ＝，A的半徑r較小，ω相等，可知A與豎直方向夾角θ較小，故D正確。10.游樂(lè)園里有一種叫“飛椅”的游樂(lè)項(xiàng)目，簡(jiǎn)化后的示意圖如圖所示。已知飛椅用鋼繩系著，鋼繩上端的懸點(diǎn)固定在頂部水平轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓周上。轉(zhuǎn)盤(pán)繞穿過(guò)其中心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。穩(wěn)定后，每根鋼繩（含飛椅及游客）與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。圖中P、Q兩位游客懸于同一個(gè)圓周上，P所在鋼繩的長(zhǎng)度大于Q所在鋼繩的長(zhǎng)度，鋼繩與豎直方向的夾角分別為、。不計(jì)鋼繩的重力。下列判斷正確的是（）ωωPQθ1θ2A．P、Q兩個(gè)飛椅的線速度大小相同B．無(wú)論兩個(gè)游客的質(zhì)量分別有多大，一定大于C．如果兩個(gè)游客的質(zhì)量相同，則有等于D．如果兩個(gè)游客的質(zhì)量相同，則Q的向心力一定小于P的向心力【參考答案】：BD【名師解析】：設(shè)鋼繩延長(zhǎng)線與轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，與游客所在水平面的高度為（這是一個(gè)巧妙的參量，將會(huì)使得推導(dǎo)大為簡(jiǎn)化——由圓錐擺而受到的啟發(fā)），由，所以，與游客的質(zhì)量無(wú)關(guān)，即（這是一個(gè)非常重要的結(jié)論）。而，其中r為圓盤(pán)半徑，半定量分析可知，L越大則θ越大。則一定大于，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=r+Lsinθ可得，Rp>RQ，根據(jù)，則，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由向心力公式可知，Q的向心力一定小于P的向心力，選項(xiàng)D正確?！久麕燑c(diǎn)評(píng)】（原圖詳見(jiàn)人教版高中物理必修2P16中圓周運(yùn)動(dòng)一節(jié)的圖5.41）。此題的命制別出心裁，在推導(dǎo)的時(shí)候需要高超的數(shù)學(xué)技巧，需要把每一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)等效成一個(gè)圓錐擺來(lái)處理。另外，對(duì)于三角函數(shù)能夠使用定性和半定量分析的就不必使用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)分析。11.“水流星”是一種常見(jiàn)的雜技項(xiàng)目，該運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為輕繩一端系著小球在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)模型，如圖所示，已知繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g，忽略空氣阻力，則()A．小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)Q時(shí)，處于超重狀態(tài)B．小球初速度v0越大，則在P、Q兩點(diǎn)繩對(duì)小球的拉力差越大C．若v0＞eq\r(6gL)，則小球一定能通過(guò)最高點(diǎn)PD．若v0＜eq\r(gL)，則細(xì)繩始終處于繃緊狀態(tài)【參考答案】．ACD【名師解析】小球在最低點(diǎn)時(shí)，有豎直向上的加速度，小球處于超重狀態(tài)，A正確；設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，由動(dòng)能定理得，－mg·2l＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，對(duì)小球在P點(diǎn)、Q點(diǎn)受力分析，有mg＋F1＝meq\f(v2,L)，F(xiàn)2－mg＝m，聯(lián)立解得，F(xiàn)2－F1＝6mg，與小球的速度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；小球剛好通過(guò)最高點(diǎn)P時(shí)只受重力，重力提供向心力，mg＝meq\f(v2,L)，v＝eq\r(gL)，聯(lián)立可得，v0＝eq\r(5gL)，當(dāng)v0＞eq\r(5gL)時(shí)，小球一定能夠通過(guò)最高點(diǎn)P，C正確；若v0＜eq\r(gL)，設(shè)小球能夠上升的最大高度h，由機(jī)械能守恒得，mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mgL，所以h＝eq\f(L,2)，小球上升的最高點(diǎn)尚不到與O水平的高度，所以細(xì)繩始終處于繃緊狀態(tài)，故D正確。12．如圖所示的三葉指尖陀螺是一個(gè)由三向?qū)ΨQ體作為主體，在主體中嵌入軸承，整體構(gòu)成可平面轉(zhuǎn)動(dòng)的玩具裝置。其中O為轉(zhuǎn)軸中心，A、B分是指尖陀螺上不同位置的兩點(diǎn)，用v代表線速度大小，ω代表角速度大小，a代表向心加速度大小，T代表周期，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．vA＝vB，TA＝TB B．ωA＝ωB，vA＞vB C．vA＞vB，aA＜aB D．ωA＝ωB，aA＝aB【參考答案】.B【命題意圖】本題以“三葉指尖陀螺”為情景，考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】以O(shè)為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中A到O點(diǎn)的距離大于B到O點(diǎn)的距離，AB兩點(diǎn)的角速度相等，ωA=ωB，由T=2π/ω可知TA=TB，由v=ωr可知vA>vB，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；向心加速度a=ω2r，由于rA>rB，所以aA>aB，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。13.如圖所示甲、乙、丙、丁是游樂(lè)場(chǎng)中比較常見(jiàn)的過(guò)山車(chē)，甲、乙兩圖的軌道車(chē)在軌道的外側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，丙、丁兩圖的軌道車(chē)在軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，兩種過(guò)山車(chē)都有安全鎖(由上、下、側(cè)三個(gè)輪子組成)把軌道車(chē)套在了軌道上，四個(gè)圖中軌道的半徑都為R，下列說(shuō)法正確的是()A．甲圖中，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度通過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí)，座椅一定給人向上的力B．乙圖中，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，安全帶一定給人向上的力C．丙圖中，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，座椅一定給人向上的力D．丁圖中，軌道車(chē)過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為eq\r(gR)【參考答案】.BC【名師解析】甲圖中，由mg=m可知，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度v=eq\r(gR)通過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí)，座椅給人向上的力為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙圖中，由Fmg=m可知，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，安全帶一定給人向上的力F=mg+m，選項(xiàng)B正確；丙圖中，由Fmg=m可知，當(dāng)軌道車(chē)以一定的速度通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，座椅一定給人向上的力F=mg+m，選項(xiàng)C正確；由于過(guò)山車(chē)都有安全鎖(由上、下、側(cè)三個(gè)輪子組成)把軌道車(chē)套在了軌道上，丁圖中，軌道車(chē)過(guò)最高點(diǎn)的最小速度可以為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。14.太陽(yáng)神車(chē)由四腳的支架吊著一個(gè)巨大的擺錘擺動(dòng)，游客被固定在擺下方的大圓盤(pán)A上，如圖所示．?dāng)[錘的擺動(dòng)幅度每邊可達(dá)120°。6臺(tái)大功率的異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，為游客創(chuàng)造4.3g的加速度，最高可飛躍至15層樓高的高空。如果不考慮圓盤(pán)A的自轉(zhuǎn)，根據(jù)以上信息，以下說(shuō)法中正確的是A．當(dāng)擺錘擺至最高點(diǎn)的瞬間，游客受力平衡B．當(dāng)擺錘擺至最高點(diǎn)時(shí)，游客可體驗(yàn)最大的加速度C．當(dāng)擺錘在下擺的過(guò)程中，擺錘的機(jī)械能一定不守恒D．當(dāng)擺錘上下擺動(dòng)擺至最低點(diǎn)的過(guò)程中，游客一定處于超重體驗(yàn)中【參考答案】