2023高中物理圆周运动常用模型精练12讲.pdf
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1、高中物理圆周运动常用模型最新模拟题精练高中物理圆周运动常用模型最新模拟题精练专题专题 01.匀速圆周运动匀速圆周运动一一选选择择题题4.(2023 吉林长春高一期末)下图是家庭里常见的厨房水槽,A、B 分别是水槽出口上的两点,当出水口绕转轴 O 转动,如下图,v 代表线速度,代表角速度,a 代表向心加速度,T 代表周期,则下列说法正确的是()A.vA vB,TATBB.AB,aA aBC.vA vB,aA aBD.aA aB,TATB2(2023 江西红色十校第一次联考)如图,两个小朋友在幼儿园玩翘翘板,翘翘板与水平地面的最大夹角为 30,玩的时候老师先让质量为 m 的小朋友坐在翘翘板的左端,
2、左端着地,然后老师将质量为 1.5m 的小朋友轻轻放到翘翘板的右端,两小朋友可视为质点且与转轴间的距离均为 R,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为 g,则右端的小朋友与地面接触前的速度大小为()AgRBg2RC2g5RD3g20R3.(2022 年 9 月甘肃张掖一诊)如图所示,两个可视为质点的、相同的木块甲和乙放在转盘上,两者用长为 L 的不计伸长的细绳连接(细绳能够承受足够大的拉力),木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 K倍,连线过圆心,甲到圆心距离r1,乙到圆心距离r2,且r13L4,r24L,水平圆盘可绕过圆心的竖直轴OO转动,两物体随圆盘一起以角速度转动,当从 0 开始缓慢增加
3、时,甲、乙与转盘始终保持相对静止,则下列说法错误的是(已知重力加速度为 g)()A.当2Kgr时,乙的静摩擦力恰为最大值B.取不同的值时,甲、乙所受静摩擦力都指向圆心C.取不同值时,乙所受静摩擦力始终指向圆心;甲所受静摩擦力可能指向圆心,也可能背向圆心D.如果2KgL时,两物体将相对圆盘发生滑动4.(2023 江苏南通第一次质检)游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施,游客坐在转动的魔盘上,当魔盘转速增大到一定值时,游客就会滑向盘的边缘,其简化结构如图所示。现魔盘稳定匀速转动,游客相对魔盘始终保持静止的情况下,游客所受魔盘的支持力会减小的是()A.只增大游客的质量B.只使魔盘的转速减至另一值C.只减
4、小魔盘表面的粗糙程度D.只增大游客与转轴间的距离5.(2023 湖南三湘创新发展联考)如图所示,半径为 R 的半球形陶罐和陶罐内的物块(视为质点)绕竖直轴OO从静止开始缓慢加速转动,当达到某一角速度时,物块受到的摩擦力减为零,此时物块和陶罐球心O 点的连线与OO之间的夹角为,此后保持该角速度做匀速圆周运动,重力加速度大小为 g,下列说法正确的是()A.物块匀速转动的周期为2singRB.物块匀速转动的线速度大小为tangRC.物块匀速转动的角速度大小为cosgRD.若继续增大转动的速度,物块有下滑的趋势6.游乐场中有一种叫“魔盘”的娱乐设施,游客坐在转动的“魔盘”上,“魔盘”绕着通过顶点 的竖
5、直轴 转动,当“魔盘”转动的角速度增大到一定值时,游客就会滑向“魔盘”的边缘,其简化结构如图所 示。游客视作质点,游客坐的位置与“魔盘”顶点 的距离为,游客与“魔盘”之间的动摩擦因数为 (),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,当游客即将相对“魔盘”滑动时,“魔盘”转 动的角速度 等于7.(2022 湖南长沙长郡中学模拟)如图是某电力机车雨刷器的示意图雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成,M、N 为刮水片的两个端点,P 为刮水片与雨利臂的链接点,雨刮臂绕 O 轴转动的过程中,刮水片始终保持竖直,下列说法正确的是()A.P 点的线速度始终不变C.M、N 两点的线速度相B.P 点的向心加速度不变同
6、D.M、N 两点的运动周期不同8.(2022 广东潮州二模)2021 年 11 月 5 日,占全球市场份额 70%的无人机巨头大疆,发布迄今为止影像质量最优异的消费级无人机 Mavic3。下图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为 m,无人机的轨道距拍摄对象高度为 h,无人机与拍摄对象距离为 r,无人机飞行的线速度大小为 v,则无人机做匀速圆周运动时()A.角速度为vB.所受空气作用力为 mrgC.向心加速度为v2r2h2r2vD.绕行一周的周期为T 9.(2022 年高中广东梅州二模)上海磁悬浮列车线路需要转弯的地方有三处,其中设计的最大转弯处半径达到800
7、0 米,用肉眼看几乎是一条直线,而转弯处最小半径也达到 1300 米。一个质量 50kg 的乘客坐在以360km/h速率驶过半径 2500 米弯道的车厢内,下列说法正确的是(A.弯道半径设计特别长可以使乘客在转弯时更舒适B.弯道半径设计特别长可以减小转弯时列车的倾斜程度C.乘客受到来自车厢的力大小约为 200ND.乘客受到来自车厢的力大小约为 540)N10.(2022 河南名校联盟大联考)如图所示为高速入口或出口的 ETC 车牌自动识别系统的直杆道闸,水平细直杆可绕转轴在竖直面内匀速转动。自动识别线ab到直杆正下方ab的距离L 22m,自动识别系统的反应时间为0.2s,直杆转动角速度rad/
8、s4,要使汽车安全通过道闸,直杆必须转动到竖直位置,则汽车不停车匀速安全通过道闸的最大速度是()A.8m/sB.9m/sC.10m/sD.11m/s11.(2022 上海七宝中学模拟)两粗细相同内壁光滑的半圆形圆管 ab 和 bc 连接在一起,且在 b 处相切,固定于水平面上一小球从 a 端以某一初速度进入圆管,并从 c 端离开圆管则小球由圆管 ab 进入圆管 bc 后A.线速度变小B.角速度变大C.向心加速度变小D.小球对管壁的压力变大12(2022 广东江门模拟广东江门模拟).螺旋测微器是常见的长度测量工具,如图所示,旋动旋钮一圈,旋钮同时会随测微螺杆沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距
9、离,已知旋钮上的可动刻度“0”刻线处 A 点的旋转半径为R=5.0mm,内部螺纹的螺距 x=0.5mm,若匀速旋动旋钮,则 A 点绕轴线转动的线速度和沿轴线水平移动的速度大小之比为A.10:1B.10:1C.20:1D.20:113.(2022 北京东城区高三下一模)9一个质量为 m 的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面,如图所示。现使该漏斗从静止开始转动,转动的角速度缓慢增大时,物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到m时,物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从 0 缓慢增大到m的过程中,下列说法正确的是()A物块所受的摩擦力随角速度增大,一直增大B物块所受的摩擦力随角速度增大,一直减小C
10、物块所受的支持力随角速度增大,一直增大D物块所受的支持力随角速度增大,先增大后减小14.(2022 福建厦门二模)在水平地面转弯时,坐在车里的小云发现车内挂饰偏离了竖直方向,如图所示。设转弯时汽车所受的合外力为 F,关于本次转弯,下列图示可能正确的是A.B.C.D.15.(2022 南京金陵中学 4 月模拟)如图,相同的物块 a、b 用沿半径方向的细线相连放置在水平圆盘上。当圆盘绕转轴转动时,物块 a、b 始终相对圆盘静止。下列关于物块 a 所受的摩擦力随圆盘角速度的平方(2)的变化关系正确的是()A.B.C.D.2021 年高中物理重庆实战猜题卷)如图所示,为A、B16.(两物体做匀速圆周运
11、动的向心加速度随半径变化的图像,其中 A 为双曲线的一个分支,由图可知()A.A 物体运动的线速度大小不变B.A 物体运动的角速度大小不变C.B 物体运动的角速度大小不变D.B 物体运动的线速度大小不变17(2021 湖北荆门市重点高中质检)如图所示,ABC 为在竖直平面内的金属半圆环,AC 为其水平直径,AB 为固定的直金属棒,在金属棒上和半圆环的 BC 部分分别套着两个完全相同的小球 M、N(视为质点),B 固定在半圆环的最低点。现让半圆环绕对称轴以角速度匀速转动,两小球与半圆环恰好保持相对静止。已知半圆环的半径 R=1m,金属棒和半圆环均光滑,取重力加速度大小 g=10m/s2,下列选项
12、正确的是()AN、M 两小球做圆周运动的线速度大小之比为 1:BN、M 两小球做圆周运动的线速度大小之比 1:C若稍微增大半圆环的角速度,小环 M 稍许靠近 A 点,小环 N 将到达 C 点D若稍微增大半圆环的角速度,小环 M 将到达 A 点,小环 N 将稍许靠近 C 点18.如图所示,质点ab、在同一平面内绕质点 c 沿逆时针方向做匀速圆周运动,它们的周期之比:1:abTTk(1k,为正整数)。从图示位置开始,在 b 运动一周的过程中()A.ab、距离最近的次数为 k 次B.ab、距离最近的次数为1k 次C.abc、共线的次数为2k次D.abc、共线的次数为22k 次19.(2022 辽宁沈
13、阳二模)如图甲所示,陀螺在圆轨道外侧运动而不脱离,好像被施加了魔法一样。该陀螺可等效成一质点在圆轨道外侧运动的模型,如图乙所示,在竖直面内固定的强磁性圆轨道上,A、B 两点分别为轨道的最高点与最低点。已知该质点的质量为 m,强磁性圆轨道半径为 R,重力加速度为 g,质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,受轨道的强磁性引力始终指向圆心 O 且大小恒为 F。当质点以速率2gR通过 A点时,对轨道的压力为 7mg。不计一切摩擦和空气阻力,下列说法正确的是()A.强磁性引力 F 大小为 8mgB.质点在 B 点的速率为6gRC.质点在 B 点对轨道压力为 6mgD.要使陀螺不脱离强磁性圆轨道,它在 B 点的
14、速率不能超过7gR20.(2022 山东淄博二模)如图为车牌自动识别系统的直杆道闸,离地面高为 1m 的细直杆可绕 O 在竖直面内匀速转动。汽车从自动识别线 ab 处到达直杆处的时间为 2.3s,自动识别系统的反应时间为 0.3s;汽车可看成高 1.6m 的长方体,其左侧面底边在aa直线上,且 O 到汽车左侧面的距离为 0.6m,要使汽车安全通过道闸,直杆转动的角速度至少为()A.rad/s4B.3rad/s4C.rad/s8D.rad/s12高中物理圆周运动常用模型最新模拟题精练高中物理圆周运动常用模型最新模拟题精练专题专题 02.向心力和向心加速度向心力和向心加速度一一选选择择题题2023
15、 浙江台州期中联考)晋代孙绰在游天台山赋中写道:“过灵溪而一灌,疏烦不想于心胸”1.(。灵江是台州的母亲河,也是浙江的第三大河,全长 197.7 公里,上游为仙居的永安溪和天台的始丰溪,中游为灵江,下游为椒江。如图所示为百度地图中飞云江某段,河水沿着河床做曲线运动。图中A、B、C、D四处,受河水冲击最严重的是哪处()A.A 处B.B处C.C处D.D处2.(2022 年 9 月甘肃张掖一诊)如图所示,两个可视为质点的、相同的木块甲和乙放在转盘上,两者用长为 L 的不计伸长的细绳连接(细绳能够承受足够大的拉力),木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 K倍,连线过圆心,甲到圆心距离1r,乙到圆心距
16、离2r,且14Lr,234Lr,水平圆盘可绕过圆心的竖直轴OO转动,两物体随圆盘一起以角速度转动,当从 0 开始缓慢增加时,甲、乙与转盘始终保持相对静止,则下列说法错误的是(已知重力加速度为 g)()A.当2Kgr时,乙的静摩擦力恰为最大值B.取不同的值时,甲、乙所受静摩擦力都指向圆心C.取不同值时,乙所受静摩擦力始终指向圆心;甲所受静摩擦力可能指向圆心,也可能背向圆心D.如果2KgL时,两物体将相对圆盘发生滑动3.(2023 江苏南通第一次质检)游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施,游客坐在转动的魔盘上,当魔盘转速增大到一定值时,游客就会滑向盘的边缘,其简化结构如图所示。现魔盘稳定匀速转动,游客
17、相对魔盘始终保持静止的情况下,游客所受魔盘的支持力会减小的是()A.只增大游客的质量B.只使魔盘的转速减至另一值C.只减小魔盘表面的粗糙程度D.只增大游客与转轴间的距离4.(2023 湖南三湘创新发展联考)如图所示,半径为 R 的半球形陶罐和陶罐内的物块(视为质点)绕竖直轴OO从静止开始缓慢加速转动,当达到某一角速度时,物块受到的摩擦力减为零,此时物块和陶罐球心O 点的连线与OO之间的夹角为,此后保持该角速度做匀速圆周运动,重力加速度大小为 g,下列说法正确的是()A.物块匀速转动的周期为2singRB.物块匀速转动的线速度大小为tangRC.物块匀速转动的角速度大小为cosgRD.若继续增大
18、转动的速度,物块有下滑的趋势5.(2013 重庆名校月考)游乐场中有一种叫“魔盘”的娱乐设施,游客坐在转动的“魔盘”上,“魔盘”绕着通过顶点 的竖直轴 转动,当“魔盘”转动的角速度增大到一定值时,游客就会滑向“魔盘”的边缘,其简化结构如图所 示。游客视作质点,游客坐的位置与“魔盘”顶点 的距离为,游客与“魔盘”之间的动摩擦因数为 (),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,当游客即将相对“魔盘”滑动时,“魔盘”转 动的角速度 等于6(2023 重庆涪陵重点高中质检)如图为某中国运动员在冬奥会短道速滑比赛中的精彩瞬间。假定他正沿圆弧形弯道匀速率滑行,在一极短时间t内滑过的角度为,则他在这个过
19、程中()A所受的合外力为零,做匀速运动B所受的合外力恒定,做匀加速运动C合外力做功为零,合力的冲量也为零D合外力做功为零,合力的冲量不为零7.(2023 辽宁铁岭六校协作体联考)如图甲所示,倾角为 45的斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为 m 的小球相连(绳与斜面平行),滑块质量为 2m,滑块能恰好静止在粗糙的斜面上。在图乙中,换成让小球在水平面上做匀速圆周运动,轻绳与竖直方向的夹角为,且45,两幅图中,滑块、斜面都静止,则以下说法中正确的是()A.甲图滑块受到斜面的摩擦力大小为(21)mgB.甲图斜面受到地面的摩擦力为2mgC.乙图中=45时,滑块恰好不受摩擦力D.
20、小球转动角速度越小,滑块受到的摩擦力越大8.(2022 宁波高二期末)用一款手摇式绞轮来打井水,如图所示,轮轴上的麻绳螺旋式地紧密缠绕,A、B、C 分别为麻绳上三个不同位置的点,D 为手柄的端点,忽略麻绳的重力且麻绳与轮轴无相对滑动。操作员按图中所示的方向匀速转动一圈(从右往左看是逆时针旋转),此过程中()A.麻绳上 A 点的速度大于 B 点的速度B.手柄上 D 点的角速度小于麻绳上的 C 点的角速度C.麻绳上 B 点的向心加速度大于手柄上 D 点的向心加速度D.操作员在手柄处的外力大小可能小于水桶及桶中水的重力之和9(2022 浙江杭州九校联考)杭州游乐园有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目,模
21、型如图所示,已知模型飞机质量为 m,固定在长为 L 的旋臂上,旋臂与竖直方向夹角为,当模型飞机以角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时,下列说法正确的是()A模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力B旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直C旋臂对模型飞机的作用力大小为2422sinm gLD若夹角增大后,则旋臂对模型飞机的作用力增大10.(2022 福建泉州质检五)在 2022 年 3 月 23 日的“天宫课堂”上,航天员王亚平摇晃装有水和油的小瓶,静置后水和油混合在一起没有分层。图甲为航天员叶光富启动“人工离心机”,即用绳子一端系住装有水油混合的瓶子,以绳子的另一端 O 为圆心做如图乙所示
22、的圆周运动,一段时间后水和油成功分层(水的密度大于油的密度),以空间站为参考系,此时()A.水和油的线速度大小相等B.水和油的向心加速度大小相等C.水对油的作用力大于油对水的作用力D.水对油有指向圆心的作用力11.(2022 浙江台州质检)有一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人就会双眼紧盯树梢,根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤从物理知识的角度来解释,以下说法正确的是()A.树木开始倒下时,树梢的角速度最大,易于判断B.树木开始倒下时,树梢的线速度最大,易于判断C.树木开始倒下时,树梢的周期较大,易于判断D.伐木工人的经验缺乏科学依据12.(202
23、2 北京西城期末)有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目(如图所示)。钢绳的一端系着座椅,另一端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内。将游客和座椅看作一个质点,不计钢绳的重力,以下分析正确的是()A.旋转过程中,游客和座椅受到重力、拉力和向心力B.根据vr可知,坐在外侧的游客旋转的线速度更大C.根据2nFm r可知,“飞椅”转动的角速度越大,旋转半径越小D.若“飞椅”转动的角速度变大,钢绳上的拉力大小不变13.(2022 广东深圳名校联考)如图所示,下列有关生活中圆周运动实例分析,其中说法正确的是()A.甲图中,汽车通过凹形桥的最低点时,速度不
24、能超过gRB.乙图中,“水流星”匀速转动过程中,在最低处水对桶底的压力最大C.丙图中,火车转弯超过规定速度行驶时,内轨对内轮缘会有挤压作用D.丁图中,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的 A、B 位置先后分别做匀速圆周运动,则在 A、B 两位置小球向心加速度相等14.(2020 届辽宁省大连市高三第一次模拟)为了解决高速列车在弯路上运行时轮轨间的磨损问题,保证列车能经济、安全地通过弯道,常用的办法是将弯道曲线外轨轨枕下的道床加厚,使外轨高于内轨,外轨与内轨的高差叫曲线外轨超高。已知某曲线路段设计外轨超高值为 70mm,两铁轨间距离为 1435mm,最佳的过弯速度为 350km/h,则该曲线路段的半
25、径约为()A40 kmB30 kmC20 kmD10 km15.(2020 江苏模拟 2)某校社团开设了糕点制作课,糕点师傅在糕点制作“裱花”演示时,他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径 20 cm 的蛋糕,在蛋糕上每隔 2 s 均匀“点”一次奶油,蛋糕一周均匀“点”上 10 个奶油,则下列说法中正确的是()A.圆盘转动的转速约为 20 r/minB.圆盘转动的角速度大小为10rad/sC.蛋糕边缘的奶油线速度大小约为20m/sD.蛋糕边缘的奶油向心加速度约为2500m/s216.(20202020 陕西咸阳一模陕西咸阳一模)一质量为 1.5103kg 的小汽车在水平公路上行驶,当汽车经过半
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