考點17園周運動

考情探究

1.3年真題考點分布

題型選擇題

高考考點圓周運動動力學分析；圓周運動動力學分析：圓周運動實例分析

2023全國甲卷17題、上海卷14題、

新高考2022福建卷12題、遼寧卷13題、河北卷12題、上海卷6題

2021廣東4題、全國甲卷15題、河北卷9題、北京10題

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于運動的描述考查共計10次，主要考查：

1.圓周運動運動學分析；

2.圓周運動動力學分析；

3.圓周運動的實例分析；

【備考策略】理解勻速圓周運動的概念，向心力的來源，掌握勻速圓周運動的八個物理量；掌握從運動學和

動力學的角度分析圓周運動，并利用所學知識去解釋與實際生產(chǎn)相關的圓周運動；注重理解圓

周運動和平拋運動相結合的綜合性題型的訓練，注重圓周運動與電場和磁場相結合的綜合性題

型的訓練。

【命題預測】本節(jié)內(nèi)容在2021——2023年的各省高考卷中出現(xiàn)頻率適中，預測在2024年大概有46套高考

會出現(xiàn)本節(jié)內(nèi)容。2024年考生需要引起重視，注重基礎概念、規(guī)律的理解、注重與實際生產(chǎn)相

結合的題型練習，多關系時政熱點，本節(jié)內(nèi)容常常還會與天體運動結合在一起考察，屬于每套

高考卷的必考內(nèi)容。

考點梳理

考法1圓周運動的運動學問題

1.勻速圓周運動

(I)定義：做圓周運動的物體，若在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長,就是勻速圓冏運動.

(2)特點：加速度大小不變，方向始終指向,是變加速運動.

(3)條件：合外力大小不變、方向始終與方向垂直且指向圓心.

2.描述勻速圓周運動的物理量

定義、意義公式、單位

小_組_現(xiàn)

定義：通過的弧長與所用時間的比值

線速度

意義：描述做圓周運動的物體運動_____的物理量”)

(2)單位：_______

小_包一如

定義：轉過角度與所用時間的比值⑴①一4一1

角速度

意義：描述物體繞圓心__________的物理量(①)

(2)單位：_______

八一2itr27i”，4

(DT—v一單位：——

周期物體沿圓周運動_________的時間(7)

(2?=下單位：Hz

轉數(shù)定義：轉動的圈數(shù)與所用時間的比值n=f,單位：r/s

V2

向心加（1）描述速度_______變化快慢的物理量（如）⑴4n=：=______

速度（2）方向指向_______

(2)單位：______

3.常見三種傳動方式及特點

造動

圖示結論

類型

共軸

A、B兩點轉動的周期、角速度相同，線速度與其半徑成正比

傳動

A、B兩點的線速度大小相同，角速度與其半徑成反比，周期

皮帶

與其半徑成正比

造動

勺二】以線速度），

齒輪傳

動（摩擦T.r.N.3■r,、曰】分別表示兩齒輪的

傳動）

齒數(shù)）

☆典例引領

【典例1】（2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題）“轉碟〃是傳統(tǒng)的雜技項目，如圖所示，質量為m的發(fā)光物體放在

半徑為r的碟子邊緣，雜技演員用桿頂住碟子中心，使發(fā)光物體隨碟子一起在水平面內(nèi)繞A點做勻速圓周

運動。當角速度為礫時，碟子邊緣看似一個光環(huán)。求此時發(fā)光物體的速度大?。ズ褪艿降撵o摩擦力大小

九

D.若引重車加速運動，則重物將相對于地面做曲線運動

考法2圓周運動動力學分析

1.向心力的來源：某一個力，如重力、彈力、摩擦力等；幾個力的合力；某個力的分力。

2.向心力的確定

（1）確定圓周運動的軌道所在的平面，確定圓心的位置

（2）分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是白心力。

典例引領

【典例3】（多選）（2023?山東泰安?統(tǒng)考模擬預測）如圖所示，水平圓盤可繞豎直軸轉動，沿直徑方向放

著用細線相連的質量均為m的物體A和B,它們分居圓心兩側，與圓心距離分別為RA=ISRB=2r,A和B與

圓盤間的動摩擦因數(shù)分別為U和：，圓盤靜止時細線剛好伸直且無張力。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦

力，重力加速度為g,現(xiàn)讓圓盤從靜止開始緩慢加速，則（）

D.當兩物體剛好不滑動時燒斷繩子，A仍相對圓盤靜止，B將做離心運動

【典例4】（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）一質點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n

次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于（）

A.1B.2C.3D.4

、

解決圓周運動問題的主要步驟

即時檢測

1.（2023?河北?校聯(lián)考模擬預測）拉球轉身動作是籃球運動中的難點，如圖甲所示為籃球愛好者拉球

轉身的一瞬間，由于籃球規(guī)則規(guī)定手掌不能上翻，我們將此過程理想化為如圖乙所示的模型：薄長方體代

表手掌，轉身時球緊貼豎立的手掌，繞著轉軸（中樞腳所在直.線）做圓周運動。假設手掌和球之間的動摩

擦因數(shù)為〃，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，籃球質量為m,直徑為D,手掌到轉軸的距離為d,重力加

B.手掌和籃球之間的作用力至少為J

D.籃球的速度越大，手掌和球之間的摩擦力越大

3.（2023?海南?統(tǒng)考二模）如圖所示，正方形框ABCD豎直放置，兩個完全相同的小球P、Q分別穿在

方框的BC、CD邊上，當方框繞AD軸勻速轉動時，兩球均恰與方框保持相對靜止且位于BC、CD邊的中

點，已知兩球與方框之間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則兩球與方框間的動摩擦因

數(shù)為（）

考法3圓周運動實例分析

1.火車轉彎問題

年輪

,內(nèi)軌

2.汽車過拱橋

3.航天器中的失重現(xiàn)象

航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運動時，航天員只受地球引力，座艙對航天員的支持力為零，航天

員處于完全失重狀態(tài)。引力提供了繞地球做勻速圓周運動所需的向心力。

4.離心運動

做圓周運動的物體，當提供的向心力等于做圓周運動所需要的向心力時，沿圓周運動。

當提供的向心力小于做圓周運動所需要的向心力時，物體沿切線與圓周之間的一條曲線運動。當產(chǎn)生向

心力的合外力消失，10,物體便沿所在位置的切線方向飛出去。

z必

Fv、

典例引領

【典例5】（2023?河北滄州?河北省吳橋中學校考模擬預測）2021年3月27日，我國花樣滑冰運動員陳虹

伊，在2021世界花樣滑冰錦標賽上以162.79分的總成績排在女子單人滑第二十一名。如圖甲是我國奧運

冠軍花樣滑冰運動員陳虹伊在賽場上的情形，假設在比賽的某段時間她單腳著地，以速度v做勻速圓周運

動，如圖乙冰鞋與冰面間的夾角為37。，陳虹伊的質量為m,重力加速度為g.4嶗7。=。6,co^7°=O.R,不

計冰鞋對陳虹伊的摩擦，卜.列說法正確的是（）

A.陳虹伊受重力、冰鞋的支持力、向心力的作用

4vz

C.陳虹伊做勻速圓周運動的半徑為丁

3g

4

D.陳虹伊做勻速圓周運動的向心加速度大小為

【典例6】（2023?新疆?校考模擬預測）如圖所示，QB段為一半徑為R=lm的光滑圓弧軌道，AQ段為

一長度為L=lm的粗糙水平軌道，兩軌道相切于Q點，Q在圓心。的正下方，整個軌道位于同一豎直平

面內(nèi).物塊P的質量為m=lkg（可視為質點），P與AQ間的動摩擦因數(shù)以=0.1,若物塊P以速度vo從A點

滑上水平軌道，到C點后又返回A點時恰好靜止.（取g=10m/$2）

求：

⑴vo的大小：

⑵物塊P第一次剛通過Q點時對圓弧軌道的壓力.

巧思妙記解決圖象問題的方法和關鍵

即時檢測

1.12023?浙江金華?統(tǒng)考三模）汽車的車廂地面上水平放著一個內(nèi)裝圓柱形工件的木箱，工件截面和車的行

駛方向垂直如圖乙所示，當汽車勻速通過三個半徑依次變小的圓形彎道時木箱及箱內(nèi)工件均保持相對靜

止。從汽車行駛方向上看下列分析判斷正確的是（）

A.Q和M對P的支持力大小始終相等

B.汽車過4、4、。三點時工件P受到的合外力大小相等

C.汽車過A點時，汽車重心的角速度最人

D.汽車過A、C兩點時，M對P的支持力大于Q對P的支持力

2.（2023?河北?模擬預測）北京2022年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運動員從a處由靜

止自由滑下，到b處起跳，c點為a、b之間的最低點，a、c兩處的高度差為h。要求運動員經(jīng)過c點時對

滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍，運動過程中將運動員視為質點并忽略所有阻力，則c點處這一

段圓弧雪道的半徑不應小于（）

好題沖關

【基礎過關】

1.（2023?湖南衡陽彳翁陽縣第三中學?？寄M預測）夏天人們常用蚊香來驅除蚊蟲。如圖所示，蚊香點燃

后緩慢燃燒，若某滑冰運動員（可視為質點）的運動軌跡與該蚊香燃點的軌跡類似，運動的速率保持不

變，則該運動員（）

A.線速度不變B.角速度變大

A.7rB.8rC.9rD.lOr

A.A對桿的作用力大小等于B對桿的作用力大小

B.A的向心加速度大小大于B的向心加速度大小

C.A的動能等于B的動能

D.A的周期小于B的周期

4.（2023?上海靜安?統(tǒng)考二模）穩(wěn)定運行的空間站中，有如圖所示的裝置：甲、乙兩個光滑恨形軌道安置

在同一豎直平面內(nèi)，甲的半徑更小，軌道之間有一條粗糙的水平軌道CD相通。一小球以一定的速度先滑

上甲軌道，通過CD段后滑上乙軌道，最后離開圓軌道。不計空間站內(nèi)的空氣阻力，若小球經(jīng)過甲、乙最

高點時的速度為v甲、v乙，與軌道間的彈力為FN甲、FN乙，則（）

乙

甲

C.v///<vFN中<FN乙D.乙，F(xiàn)N學〉FN乙

5.（2023?廣西南寧,南寧二中?？寄M預測）如圖所示，火車軌道轉彎處外高內(nèi)低，當火車行駛速度等于

規(guī)定速度時，所需向心力僅由重力和軌道支持力的合力提供，此時火車對內(nèi)，外軌道無側向擠壓作用。已

知火車內(nèi)，外軌之間的距離為1435mm,高度差為143.5mm,轉彎半徑為400m,由于內(nèi)?外軌軌道平面的傾

角0很小，可近似認為sinO=tanO,重力加速度g取10m。，則在這種情況下，火車轉彎時的規(guī)定速度為（

）

A.36km/hB.54km/hC.72km/hD.98km/h

6.（2023?江西上饒?校聯(lián)考二模）如圖所示，質量為m的小球（可視為質點）用長為I的輕質細線懸于B

點，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，軌跡圓圓心為O,重力加速度為g。下列說法正確的是（）

B

B.保持軌跡圓的圓心。到懸點B的距離不變時，細線越長，小球運動的周期越短

C.保持軌跡圓的圓心O到懸點8的距離不變時，細線越長，小球運動的周期越長

D.保持細線與豎直方向夾角。不變時，細線越短，小球運動的常速度越大

8.（多選）（2023?吉林長春?長春市第二中學?？寄M預測）2022年2月5日，由曲春雨、范可新、張雨

婷、武大靖、任子威組成的短道速滑混合接力隊奪得中國在本次冬奧會的首枚金牌如圖所示，若將武大靖

在彎道轉彎的過程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運動，轉彎時冰刀嵌入冰內(nèi)從而使冰刀受與冰面夾角

為。（蹬冰角）的支持力，不計一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說法正確的是（）

C.若武大靖轉彎速度變大則需要增大蹬冰角

D-若武大靖轉彎速度變大則需要減小蹬冰角

9.（多選）（2023?湖南永州?湖南省道縣第?中學?？寄M預測）滾筒洗衣機靜止于水平地面上，衣物隨

著滾筒一起在豎直平面內(nèi)做高速勻速圓周運動，以達到脫水的效果，滾筒截面如圖所示，A點為最高點，B

點為最低點，CD為水平方向的直徑，下列說法正確的有（）

A,衣物運動到A點時處于超重狀態(tài)

B.衣物運動到8點時脫水效果最好

C.衣物運動到。點或。點時，洗衣機對地面的摩擦力不為零

D.衣物在B點時，洗衣機對地面的壓力等于洗衣機的重力

10.（多選）（2023?福建泉州?統(tǒng)考三模）國產(chǎn)科幻大片《流浪地球2》中的“太空電梯〃給觀眾帶來了強烈

的視覺震撼。如圖所示，“太空電梯〃由地面基站、纜繩、箱體、同步軌道上的空間站和配重組成，纜繩相

對地面靜止，箱體可以沿纜繩將人和貨物從地面運送到空間站。下列說法正確的是（）

纜繩重

「間丁靛軌道

箱體,

L地面

.基站

A.地面基站可以建設在青藏高原上

B.配重的線速度小于同步空間站的線速度

C.箱體在上升過程中受到地球的引力越來越小

D.若同步空間站和配重間的纜繩斷開，配重將做離心運動

【能力提升】

1.如圖甲，轆粘是古代民間提水設施，由轆鉆頭、支架、井繩、水斗等部分構成，如圖乙為提水設施工

作原理簡化圖，某次從井中汲取m=2kg的水，轆粘繞繩輪軸半徑為r=0.1m,水斗的質量為0.5kg,并足夠

深且并繩的質量忽略不計，t=0時刻，輪軸由靜止開始繞中心軸轉動向上提水桶，其角速度隨時間變化規(guī)

律如圖丙所示，g取10m/s2,則（）

B.井繩拉力大小恒定，其值為25N

C.0~10s內(nèi)水斗上升的高度為4m

D.0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為255J

2.在東北嚴寒的冬天，有一項“潑水成冰〃的游戲，具體操作是把一杯滾燙的開水按一定的弧線均勻快速地

潑向空中，潑灑出的小水珠和熱氣被瞬間凝結成冰而形成壯觀的場景。如圖甲所示是某人玩潑水成冰游戲

的精彩瞬間，圖乙為其示意圖。假設潑水過程中杯子做勻速圓周運動。下列說法正確的是（）

圖甲圖乙

A.尸位置的小水珠速度方向沿。方向B.P、Q兩位置，杯子的向心加速度相同

C.從。到P,杯子速度變化量為零D.從。到P,杯子所受合外力做功為零

3.如圖所示，在勻速轉動的水平圓盤上,沿半徑方向放著質量相等的兩個物體A和B,通過細線相連，B

放在轉軸的圓心上，它們與圓盤間的動摩擦因數(shù)相同（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）?，F(xiàn)逐漸增大圓盤

的轉速，當圓盤轉速增加到兩物體剛要發(fā)生滑動時燒斷細線，則（）

A.物體A沿半徑方向滑離圓盤B.物體A沿切線方向滑離圓盤

C.物體A仍隨圓盤一起做圓周運動D.物體A受到的摩擦力大小不變

4.應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入。例如你用手掌平托一蘋果,

保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動。在蘋果從最低點a到最左側點b運動的過

程，下列說法中正確的是（）

A.手掌對蘋果的摩擦力越來越大B.蘋果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)

C.手掌對蘋果的支持力越來越大D.蘋果所受的合外力越來越大

5.如圖甲所示，在勻速轉動的水平盤上,沿半徑方向放著用輕質細線相連的質量相等的兩個物體A和B,

它們分居圓心兩側，與圓心距離分別為2r和力，兩物體與盤間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑

動摩擦力。若初始時繩子恰好拉直但沒有拉力，現(xiàn)增大轉盤角速度讓轉盤做勻速圓周運動，但兩物體還未

發(fā)生相對滑動，這一過程A與B所受摩擦力f的大小與療的大小關系圖像如圖乙所示，下列關系式正確的

是（）

6.（多選）《流浪地球2》中太空電梯非常吸引觀眾眼球。太空電梯通過超級纜繩連接地球赤道上的固定

基地與配重空間站，它們隨地球以同步靜止狀態(tài)一起旋轉，如圖所示。圖中配重空間站距地面距離為

10/e,R為地球半徑，地球自轉周期為7,重力加速度為8,則（）

B.若纜繩斷裂，空間站做離心運動，被甩出去

C.若太空電梯與貨物停留在如圖位置，則電梯內(nèi)的貨物處于完全失重狀態(tài)

D.配重空間站的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度

A.勻速轉動時，配重受到的合力恒定不變

B.若增大轉速，腰帶受到的合力不變

D.當。由37。緩慢增加到53。的過程中，繩子對配重做正功

O.

A.小物塊對斜面的壓力大小不小于，陽

9.（多選）如圖所示,傾斜圓盤圓心處固定有與盤面垂立的細軸,盤面上沿同一直徑放有質量均為m的

A、B兩物塊（可視為質點），分別用兩根平行圓盤的不可伸長的輕繩與軸相連。物塊A、B與軸的距離分

別為2L和L,與盤面的動摩擦因數(shù)均為〃，盤面與水平面的夾角為圓盤靜止時，兩輕繩無張力處于自

然伸直狀態(tài)。當圓盤以角速度。勻速轉動時.,物塊A、B始終與圓盤保持相對靜止。當物塊A轉到最高點

時，A所受繩子的拉力剛好為零，B所受的摩擦力剛好為最大靜摩擦力。已知重力加速度為gc最大靜摩擦

力等于滑動摩擦力。則下列說法正確的是（）

10.游戲是家長和孩子之間進行有效交流的方式之一，通過游戲的形式，能增進家長和孩子間