專題08圓周運(yùn)動(dòng)-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題08圓周運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)（5年5考）2024年高考遼寧卷：“指尖轉(zhuǎn)球”。2024年高考江蘇卷第8題：生產(chǎn)陶瓷的工作臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。2024年高考江蘇卷：細(xì)繩穿過豎直的管子拴住一個(gè)小球，讓小球在A高度處做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2023年高考江蘇卷第13題：雜技“轉(zhuǎn)碟”。2024年高考廣東卷：在細(xì)繩的拉動(dòng)下，半徑為r的卷軸可繞其固定的中心點(diǎn)O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。2024年高考江西卷：雪地轉(zhuǎn)椅。2023年高考福建卷：離心測(cè)速器。1.圓周運(yùn)動(dòng)中高考考查頻率較高的主要是：水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)和車輛轉(zhuǎn)彎。2.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)模型主要有：圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)（2023年高考江蘇卷第13題）；圓錐擺（2024年高考江蘇卷）；實(shí)際情景（2024年高考江西卷：雪地轉(zhuǎn)椅；2023年高考福建卷：離心測(cè)速器；024年高考遼寧卷：“指尖轉(zhuǎn)球”）等。3.車輛轉(zhuǎn)彎主要包括：火車轉(zhuǎn)彎。汽車轉(zhuǎn)彎，飛機(jī)轉(zhuǎn)彎、滑冰轉(zhuǎn)彎等?？键c(diǎn)2車輛轉(zhuǎn)彎（5年3考）2023年新高考福建卷：滑冰轉(zhuǎn)彎。2022年高考上海卷：運(yùn)動(dòng)員滑雪轉(zhuǎn)彎。2022年高考遼寧物理：北京冬奧會(huì)短道速滑轉(zhuǎn)彎?？键c(diǎn)01水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)1.（2024高考遼寧卷）“指尖轉(zhuǎn)球”是花式籃球表演中常見的技巧。如圖，當(dāng)籃球在指尖上繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球面上P、Q兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的（）A.半徑相等 B.線速度大小相等C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等【答案】D【解析】由題意可知，球面上P、Q兩點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故角速度大小相等，故D正確；由圖可知，球面上P、Q兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的關(guān)系為，故A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，球面上P、Q兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的關(guān)系為，故B錯(cuò)誤；根據(jù)可知，球面上P、Q兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的關(guān)系為，故C錯(cuò)誤。2.（2024年高考江蘇卷第8題）生產(chǎn)陶瓷的工作臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，臺(tái)面面上掉有陶屑，陶屑與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同（臺(tái)面足夠大），則A.離軸OO’越遠(yuǎn)的陶屑質(zhì)量越大B.離軸OO’越近的陶屑質(zhì)量越大C.只有平臺(tái)邊緣有陶屑D..離軸最遠(yuǎn)的陶屑距離不超過某一值R【參考答案】D【名師解析】由μmg=mRω2，解得離軸最遠(yuǎn)的陶屑距離不超過某一值R=μg/ω2，D正確。3.（2024年高考江蘇卷）如圖所示，細(xì)繩穿過豎直的管子拴住一個(gè)小球，讓小球在A高度處做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用力將細(xì)繩緩慢下拉，使小球在B高度處做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切摩擦，則（）A線速度vA>vB B.角速度ωA<ωBC.向心加速度aA<aB D.向心力FA>FB【答案】AD【解析】設(shè)繩子與豎直方向的夾角為θ，對(duì)小球受力分析有Fn=mgtanθ=ma由題圖可看出小球從A高度到B高度θ增大，則由Fn=mgtanθ=ma可知aB>aA，F(xiàn)B>FA故C錯(cuò)誤，D正確；再根據(jù)題圖可看出，A、B位置在同一豎線上，則A、B位置的半徑相同，則根據(jù)可得vA>vB，ωA>ωB故A正確，B錯(cuò)誤。4.（2024年高考廣東卷）如圖所示，在細(xì)繩的拉動(dòng)下，半徑為r的卷軸可繞其固定的中心點(diǎn)O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。卷軸上沿半徑方向固定著長度為l的細(xì)管，管底在O點(diǎn)。細(xì)管內(nèi)有一根原長為、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，彈簧底端固定在管底，頂端連接質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的插銷。當(dāng)以速度v勻速拉動(dòng)細(xì)繩時(shí)，插銷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若v過大，插銷會(huì)卡進(jìn)固定的端蓋。使卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)停止。忽略摩擦力，彈簧在彈性限度內(nèi)。要使卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)不停止，v的最大值為（）A. B. C. D.【參考答案】.A【名師解析】要使卷軸一直轉(zhuǎn)動(dòng)不停止，kl/2=mω2l，ωr=v,聯(lián)立解得v=r，A正確。5.（2024高考甘肅卷）電動(dòng)小車在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.小車的動(dòng)能不變 B.小車的動(dòng)量守恒C.小車的加速度不變 D.小車所受的合外力一定指向圓心【答案】AD【解析】做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度大小不變，故動(dòng)能不變，故A正確；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度方向時(shí)刻在改變，故動(dòng)量不守恒，故B錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體加速度大小不變，方向時(shí)刻在改變，故C錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力一定指向圓心，故D正確。6.（2024年高考江西卷）雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂項(xiàng)目，其中心傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動(dòng)。如圖（a）、（b）所示，傳動(dòng)裝置有一高度可調(diào)的水平圓盤，可繞通過中心O點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤邊緣A處固定連接一輕繩，輕繩另一端B連接轉(zhuǎn)椅（視為質(zhì)點(diǎn)）。轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，其角速度與圓盤角速度相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。（1）在圖（a）中，若圓盤在水平雪地上以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后在水平雪地上繞O點(diǎn)做半徑為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求與之間夾角的正切值。（2）將圓盤升高，如圖（b）所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后在水平雪地上繞點(diǎn)做半徑為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子與豎直方向的夾角為，繩子在水平雪地上的投影與的夾角為。求此時(shí)圓盤的角速度?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）轉(zhuǎn)椅做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)輕繩拉力為T，轉(zhuǎn)椅質(zhì)量為m，受力分析可知輕繩拉力沿切線方向的分量與轉(zhuǎn)椅受到地面的滑動(dòng)摩擦力平衡，沿徑向方向的分量提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故可得聯(lián)立解得（2）設(shè)此時(shí)輕繩拉力為，沿和垂直豎直向上的分力分別為，對(duì)轉(zhuǎn)椅根據(jù)牛頓第二定律得沿切線方向豎直方向聯(lián)立解得7.（2023高考全國甲卷）一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑成反比，則n等于A.1B.2C.3D.4【參考答案】C【命題意圖】本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】根據(jù)題述，F(xiàn)∞r(nóng)n，T∞1/r，由F=mr可得rn=r·r2，即n=3，C正確。8.（2023年高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試第13題）“轉(zhuǎn)碟”是傳統(tǒng)的雜技項(xiàng)目，如圖所示，質(zhì)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(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)角速度為時(shí)，碟子邊緣看似一個(gè)光環(huán)。求此時(shí)發(fā)光物體的速度大小和受到的靜摩擦力大小f?！緟⒖即鸢浮?；【名師解析】發(fā)光體的速度發(fā)光體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則靜摩擦力充當(dāng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則靜摩擦力大小為9.（2023年高考福建卷）一種離心測(cè)速器的簡化工作原理如圖所示。細(xì)桿的一端固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的O點(diǎn)，并可隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。桿上套有一輕質(zhì)彈簧，彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與套在桿上的圓環(huán)相連。當(dāng)測(cè)速器穩(wěn)定工作時(shí)，圓環(huán)將相對(duì)細(xì)桿靜止，通過圓環(huán)的位置可以確定細(xì)桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。已知細(xì)桿長度，桿與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角a始終為，彈簧原長，彈簧勁度系數(shù)，圓環(huán)質(zhì)量；彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不計(jì)（1）若細(xì)桿和圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，求圓環(huán)到O點(diǎn)的距離；（2）求彈簧處于原長時(shí)，細(xì)桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大??；（3）求圓環(huán)處于細(xì)桿末端P時(shí)，細(xì)桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小?！緟⒖即鸢浮浚?）0.05m；（2）；（3）【名師解析】（1）當(dāng)細(xì)桿和圓環(huán)處于平衡狀態(tài)，對(duì)圓環(huán)受力分析得根據(jù)胡克定律得彈簧彈力沿桿向上，故彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧此時(shí)的長度即為圓環(huán)到O點(diǎn)的距離（2）若彈簧處于原長，則圓環(huán)僅受重力和支持力，其合力使得圓環(huán)沿水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律得由幾何關(guān)系得圓環(huán)此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為聯(lián)立解得（3）圓環(huán)處于細(xì)桿末端P時(shí)，圓環(huán)受力分析重力，彈簧伸長，彈力沿桿向下。根據(jù)胡克定律得對(duì)圓環(huán)受力分析并正交分解，豎直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，則有，由幾何關(guān)系得聯(lián)立解得11．．（2022年6月浙江選考）下列說法正確的是A．鏈球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關(guān)【參考答案】B【命題意圖】本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)、慣性、空氣阻力及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】鏈球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中加速度大小不變，方向改變，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量是慣性大小的量度，可知足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大，B正確；乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小變化，C錯(cuò)誤；籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反，D錯(cuò)誤。12.（2023高考湖北卷）如圖為某游戲裝置原理示意圖。水平桌面上固定一半圓形豎直擋板，其半徑為2R、內(nèi)表面光滑，擋板的兩端A、B在桌面邊緣，B與半徑為R的固定光滑圓弧軌道在同一豎直平面內(nèi)，過C點(diǎn)的軌道半徑與豎直方向的夾角為60°。小物塊以某一水平初速度由A點(diǎn)切入擋板內(nèi)側(cè)，從B點(diǎn)飛出桌面后，在C點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道內(nèi)側(cè)，并恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D。小物塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g，忽略空氣阻力，小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)。求：（1）小物塊到達(dá)D點(diǎn)的速度大??；（2）B和D兩點(diǎn)的高度差；（3）小物塊在A點(diǎn)的初速度大小?！緟⒖即鸢浮浚?）；（2）0；（3）【名師解析】（1）由mg=m，解得：（2）小物塊由C到D，由機(jī)械能守恒定律，+mgR（1+cos60°）=解得將小球在C點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道的速度沿水平方向和豎直方向分解，則有，聯(lián)立解得：h=1.5R（3）由解得對(duì)小物塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程，由動(dòng)能定理，μmgπ·2R=-解得8．（2023高考北京卷）在太空實(shí)驗(yàn)室中可以利用勻速圓周運(yùn)動(dòng)測(cè)量小球質(zhì)量．如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一待測(cè)小球，使其繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用力傳感器測(cè)得繩上的拉力為F，用停表測(cè)得小球轉(zhuǎn)過n圈所用的時(shí)間為t，用刻度尺測(cè)得O點(diǎn)到球心的距離為圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R．下列說法正確的是（）A．圓周運(yùn)動(dòng)軌道可處于任意平面內(nèi)B．小球的質(zhì)量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏大D．若測(cè)R時(shí)未計(jì)入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小【參考答案】A【名師解析】由于在太空實(shí)驗(yàn)室中，任何物體都處于完全失重狀態(tài)，所以圓周運(yùn)動(dòng)軌道可以處于任意平面內(nèi)，A正確；由勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，F(xiàn)=mR，T=t/n，聯(lián)立解得：m=，B錯(cuò)誤；若誤將n-1圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏小，C錯(cuò)誤；若測(cè)R時(shí)沒有計(jì)入小球半徑，則所得質(zhì)量偏大，D錯(cuò)誤。2．（2022年6月浙江選考）下列說法正確的是A．鏈球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關(guān)【參考答案】B【命題意圖】本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)、慣性、空氣阻力及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】鏈球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中加速度大小不變，方向改變，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量是慣性大小的量度，可知足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大，B正確；乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小變化，C錯(cuò)誤；籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反，D錯(cuò)誤。3.．（2022高考北京卷）我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實(shí)驗(yàn)，提高了青少年科學(xué)探索的興趣。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：細(xì)繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。無論在“天宮”還是在地面做此實(shí)驗(yàn)，（）A．小球的速度大小均發(fā)生變化B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細(xì)繩的拉力對(duì)小球均不做功D．細(xì)繩的拉力大小均發(fā)生變化【參考答案】C【命題意圖】此題考查對(duì)功的定義的理解及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥拷o小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。無論在“天宮”還是在地面做此實(shí)驗(yàn)，細(xì)繩的拉力與小球的速度位移方向垂直，根據(jù)功的定義可知細(xì)繩的拉力對(duì)小球均不做功，選項(xiàng)C正確?？键c(diǎn)02車輛轉(zhuǎn)彎1（2023年新高考福建卷）清代乾隆的《冰嬉賦》用“躄躠”（可理解為低身斜體）二字揭示了滑冰的動(dòng)作要領(lǐng)。短道速滑世界紀(jì)錄由我國運(yùn)動(dòng)員武大靖創(chuàng)造并保持。在其創(chuàng)造紀(jì)錄的比賽中，（1）武大靖從靜止出發(fā)，先沿直道加速滑行，前用時(shí)。該過程可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求此過程加速度大小；（2）武大靖途中某次過彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)可視為半徑為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小為。已知武大靖的質(zhì)量為，求此次過彎時(shí)所需的向心力大??；（3）武大靖通過側(cè)身來調(diào)整身體與水平冰面的夾角，使場(chǎng)地對(duì)其作用力指向身體重心而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過彎，如圖所示。求武大靖在（2）問中過彎時(shí)身體與水平面的夾角的大小。（不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小取，、、、）【參考答案】（1）；（2）；（3）【命題意圖】此題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥浚?）設(shè)武大靖運(yùn)動(dòng)過程的加速度大小為，根據(jù)解得（2）根據(jù)解得過彎時(shí)所需的向心力大小為（3）設(shè)場(chǎng)地對(duì)武大靖的作用力大小為，受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律可得解得可得2.（2022年高考上海卷）運(yùn)動(dòng)員滑雪時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，已知該運(yùn)動(dòng)員滑行的速率保持不變，角速度為ω，向心加速度為a，則A。ω變小，a變小B。ω變小，a變大C。ω變大，a變小D。ω變大，a變大【參考答案】D【命題意圖】本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)+模型思想+微元思想【名師解析】運(yùn)動(dòng)員滑行的速率不變，做勻速率曲線運(yùn)動(dòng)，每一小段的運(yùn)動(dòng)都可以視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)v=ωr可知，r減小，角速度ω增大；根據(jù)向心加速度公式a=v2/r可知，r減小，向心加速度變大，選項(xiàng)D正確。3（2022年高考遼寧物理）2022年北京冬奧會(huì)短道速滑混合團(tuán)體2000米接力決賽中，我國短道速滑隊(duì)奪得中國隊(duì)在本屆冬奧會(huì)的首金。（1）如果把運(yùn)動(dòng)員起跑后進(jìn)入彎道前的過程