新課標(biāo)2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)十六圓周運(yùn)

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十六）圓周運(yùn)動(dòng)

一、立足主干知識(shí)，注重基礎(chǔ)性和綜合性

1.（2022?南京模擬）如圖所示，某機(jī)械上的偏心輪繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，a、bcb

是輪上質(zhì)量相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列描述a、6運(yùn)動(dòng)的物理量大小相等的是（）

A.線(xiàn)速度B.角速度

C.向心力D.向心加速度

解析：選Ba、6兩點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，由于轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑不相等，根據(jù)片r。可

知，兩點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小不相等，根據(jù)a=rd、Qwd可知，向心加速度大小和向心力

大小都不相等，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。

2.（2022?重慶診斷）陀螺是中國(guó)民間較早出現(xiàn)的玩具之一，為了美觀(guān)，陀螺上往往會(huì)對(duì)

稱(chēng)地鑲嵌一些相同質(zhì)量、不同顏色的裝飾物。如圖所示，一小朋友抽打陀螺后使其轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),

若陀螺的轉(zhuǎn)速為5r/s,陀螺上一裝飾物到中心的距離為2cm,則裝飾物的角速度約為（）

A.17.85rad/sB.15.7rad/s

C.31.4rad/sD.62.8rad/s

解析：選C裝飾物的角速度等于陀螺的角速度，則有。=2加〃=31.4rad/s,C正確。

3.（2021?全國(guó)甲卷）“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先

將紐扣繞幾圈，使穿過(guò)紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉A

繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后，紐扣繞其中外力外力

心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s,此時(shí)紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)的向心加速度大小約為（）

A.10m/s2B.100m/s2

C.1000m/s2D.10000m/s2

解析：選C紐扣在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中3=2"100nrad/s,由向心加速度a=000

m/s2,C正確。

4.據(jù)《物原》記載：“史佚始作轆護(hù)”。人們借助轆輪從井中汲水的示意

圖如圖。某人以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)轆粘汲水時(shí)，繩子不斷重疊地繞在一起，繩3c艷

子的粗細(xì)不可忽略。則（）

A.水桶勻速上升6

B.水桶減速上升

C.繩子拉水桶的力大于水桶拉繩子的力

I

D.繩子拉水桶的力大于水桶和水的總重力

解析：選D人以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)轆結(jié)，繩子不斷重疊地繞在一起，說(shuō)明角速度大小一

定，半徑增大，由線(xiàn)速度公式y(tǒng)r?？芍凹铀偕仙?，故A、B錯(cuò)誤；繩子拉水桶的力和

水桶拉繩子的力是相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知二者大小相等，故C錯(cuò)誤；水桶做加

速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)，說(shuō)明繩子拉水桶的力大于水桶和水的總重力，故D正確。

5.（2021?浙江6月選考）質(zhì)量為小的小明坐在秋千上擺動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的照片如圖所示,

對(duì)該時(shí)刻，下列說(shuō)法正確的是（）

七j

A.秋千對(duì)小明的作用力小于Rg

B.秋千對(duì)小明的作用力大于儂

C.小明的速度為零，所受合力為零

D.小明的加速度為零，所受合力為零

解析：選A在最高點(diǎn)，小明的速度為0,設(shè)秋千的擺長(zhǎng)為/,擺到最高點(diǎn)時(shí)擺繩與豎直

方向的夾角為0,秋千對(duì)小明的作用力為R則對(duì)小明沿?cái)[繩方向受力分析有廠(chǎng)一/簿cos0=

2

Jy,由于小明的速度為0,則有F=flzgcos0<mg,沿垂直擺繩方向有儂sin6=ma,解得

小明在最高點(diǎn)的加速度為a=^in9,A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

6.如圖所示，地球可以看成一個(gè)巨大的拱形橋，橋面半徑46400km,橋面上行駛的

汽車(chē)中駕駛員的重力G=800N,汽車(chē)的速度可以達(dá)到需要的任意值，且汽車(chē)不離開(kāi)地面的前

提下，下列分析中正確的是（）

A.汽車(chē)的速度越大，則汽車(chē)對(duì)橋面的壓力也越大

B.不論汽車(chē)的行駛速度如何，駕駛員對(duì)座椅壓力大小都等于800N

C.不論汽車(chē)的行駛速度如何，駕駛員對(duì)座椅的壓力大小都小于他自身的重力

D.如果某時(shí)刻汽車(chē)的速度增大到使汽車(chē)對(duì)橋面壓力為零，則此時(shí)駕駛員會(huì)有超重的感覺(jué)

解析：選C汽車(chē)的重力和橋面對(duì)汽車(chē)的支持力的合力提供汽車(chē)的向心力，則有G—凡

2

=4，V越大，則K越小，由牛頓第三定律知汽車(chē)對(duì)橋面的壓力越小，故A錯(cuò)誤；同理對(duì)駕

駛員受力分析可知B錯(cuò)誤；因?yàn)轳{駛員的一部分重力用于提供駕駛員做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心

力，所以駕駛員對(duì)座椅的壓力小于他自身的重力，故C正確；如果汽車(chē)的速度增大到使汽車(chē)

2

對(duì)橋面的壓力為零，說(shuō)明汽車(chē)和駕駛員的重力全部用于提供做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，處于

完全失重狀態(tài)，此時(shí)駕駛員會(huì)有失重的感覺(jué)，故D錯(cuò)誤。

7.（2021?河北高考）（多選）如圖，矩形金屬框拗在豎直放置，其中助K30

掰足夠長(zhǎng)，且加桿光滑。一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量M

為山的小球，小球穿過(guò)A0桿。金屬框繞必V軸分別以角速度。和o'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

時(shí)，小球均相對(duì)戶(hù)。桿靜止。若＞3則與以。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比，以。，N

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（）

A.小球的高度一定降低

B.彈簧彈力的大小一定不變

C.小球?qū)U壓力的大小一定變大

D.小球所受合外力的大小一定變大

解析：選BD對(duì)小球受力分析，設(shè)彈簧彈力為尸彈，彈簧與水平方向的夾角為。，則對(duì)

小球在豎直方向，F(xiàn)彈?sin0—mg,而產(chǎn)哪=萬(wàn)一4l，可知。為定值，/祁不變，則當(dāng)

cos

轉(zhuǎn)速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，水平方向

桿對(duì)小球的彈力尺背離轉(zhuǎn)軸，則77Mcos。-R=m3‘r,即氏=/和cos0—m^r,當(dāng)轉(zhuǎn)速較

大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力指向轉(zhuǎn)軸，尸彈cos。+尺'—m（^'~r,即A'1i一尸彈cos0,

則因＞。，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的壓力的大小不一定變大，C錯(cuò)誤；根據(jù)尸

可知，因角速度變大，則小球所受合外力一定變大，D正確。

8.（2022?安徽池州月考）如圖所示，一質(zhì)量///=1kg的小球用長(zhǎng)L=0.5m的細(xì)線(xiàn)懸掛

在。點(diǎn)，。點(diǎn)距地面的高度〃=lm?，F(xiàn)使小球繞0。軸在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知細(xì)線(xiàn)的

拉力7=12.5N,取尸10m/s2,不計(jì)空氣阻力。

（1）求小球的線(xiàn)速度大小力

（2）在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，若細(xì)線(xiàn)突然斷裂，則細(xì)線(xiàn)斷裂后小球做平拋運(yùn)動(dòng)的落地點(diǎn)與

?！c(diǎn)之間的距離s為多少？

解析：（1）設(shè)細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角為

有Teosa=mg

對(duì)小球，根據(jù)牛頓第二定律得周…一中^

聯(lián)立解得-1.5m/so

（2）小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有

3

//—Acosa—'^gt

水平方向上有x=vt

落地點(diǎn)與。點(diǎn)之間的距離s為

s-yjvt2+Zsina2=0.6m。

答案：（1）1.5m/s（2）0.6m

二、強(qiáng)化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性

9.如圖所示為旋轉(zhuǎn)脫水拖把結(jié)構(gòu)圖。把拖把頭放置于脫水桶中，手握固定套桿向下運(yùn)動(dòng),

固定套桿就會(huì)給旋轉(zhuǎn)桿施加驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿、拖把頭和脫水桶一起轉(zhuǎn)動(dòng)，把拖把上的水

甩出去。旋轉(zhuǎn)桿上有長(zhǎng)度為35cm的螺桿，螺桿的螺距（相鄰螺紋之間的距離）為d=5cm,

拖把頭的托盤(pán)半徑為10cm,拖布條的長(zhǎng)度為6cm,脫水桶的半徑為12cm。某次脫水時(shí)，

固定套桿在1s內(nèi)勻速下壓了35cm,該過(guò)程中拖把頭勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.拖把頭的周期為7s

B.拖把頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為14nrad/s

C.緊貼脫水桶內(nèi)壁的拖布條上附著的水最不容易甩出

D.旋轉(zhuǎn)時(shí)脫水桶內(nèi)壁與托盤(pán)邊緣處的點(diǎn)向心加速度之比為5:6

解析：選B每轉(zhuǎn)動(dòng)一周固定套桿向下運(yùn)動(dòng)5cm,故拖把頭轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為s,故A

錯(cuò)誤；拖把頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為0=2:=14"rad/s,故B正確；拖布條

上所有位置角速度相同，越靠近脫水桶內(nèi)壁的位置轉(zhuǎn)動(dòng)半徑越大，需要的向心力越大，

水越容易被甩出，故C錯(cuò)誤；托盤(pán)和脫水桶內(nèi)壁的半徑之比為5：6,由可知，脫水

桶內(nèi)壁與托盤(pán)邊緣處的點(diǎn)向心加速度之比為6：5,故D錯(cuò)誤。

10.一光滑圓錐固定在水平地面上，其圓錐角為74°,圓錐底面的圓心為0'。用一根

長(zhǎng)為0.5m的輕繩一端系一質(zhì)量為0.1kg的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），另一端固定在光滑圓錐頂上

。點(diǎn)，。點(diǎn)距地面高度為0.75m,如圖所示，如果使小球在光滑圓錐表面上做圓周運(yùn)動(dòng)。

（1）當(dāng)小球的角速度為4rad/s時(shí)，求輕繩中的拉力大小。

4

5

(2)逐漸增加小球的角速度，若輕繩受力為耳N時(shí)會(huì)被拉斷，求當(dāng)輕繩斷裂后小球落地點(diǎn)

O

與0'點(diǎn)間的距離。(5=10m/s,sin37°=0.6,cos370=0.8)

解析：(1)當(dāng)小球在圓錐表面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，

據(jù)牛頓第二定律可得：

Tsin37"一汽cos37°=?a>2Zsin370①

Teos37°+Ksin37°=推盤(pán))

小球剛要離開(kāi)圓錐表面時(shí)，支持力為零，求得：

%=5rad/s6=1.25N

當(dāng)小球的角速度為4rad/s時(shí)，小球在圓錐表面上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)公式①②可求得：7=