專題28與實際相關的圓周運動(原卷版)

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓練第五章圓周運動專題28與實際情景相關的圓周運動第一部分知識點精講圓周運動是常見的運動形式之一，與實際情景相關的圓周運動主要有：傳動，車輛轉(zhuǎn)彎，圓錐擺、過山車等1.常見的三類傳動方式及特點(1)皮帶傳動：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對滑動時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。(2)摩擦傳動和齒輪傳動：如圖丙、丁所示，兩輪邊緣接觸，接觸點無打滑現(xiàn)象時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。(3)同軸傳動：如圖戊、己所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的物體，角速度相同，即ωA＝ωB，由v＝ωr知v與r成正比。2．水平面內(nèi)的勻速圓周運動運動模型運動模型向心力的來源示意圖運動模型向心力的來源示意圖飛機水平轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺飛車走壁汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(光滑)第二部分最新高考題精選1.（2021年高考廣東學業(yè)水平選擇性測試）由于高度限制，車庫出入口采用圖2所示的曲桿道閘，道閘由轉(zhuǎn)動桿OP與橫桿PQ鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個端點．在道閘抬起過程中，桿PQ始終保持水平．桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中，下列說法正確的是A.P點的線速度大小不變B.P點的加速度方向不變C.Q點在豎直方向做勻速運動D.Q點在水平方向做勻速運動2.（2021年6月浙江選考物理）質(zhì)量為m的小明坐在秋千上擺動到最高點時的照片如圖所示，對該時刻，下列說法正確的是（）A.秋千對小明的作用力小于B.秋千對小明的作用力大于C.小明的速度為零，所受合力為零D.小明的加速度為零，所受合力為零3(2020·全國卷Ⅰ·16)如圖1，一同學表演蕩秋千．已知秋千的兩根繩長均為10m，該同學和秋千踏板的總質(zhì)量約為50kg.繩的質(zhì)量忽略不計．當該同學蕩到秋千支架的正下方時，速度大小為8m/s，此時每根繩子平均承受的拉力約為()圖1A．200N B．400NC．600N D．800N4．（2019高考江蘇卷物理6）如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動．座艙的質(zhì)量為m，運動半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，則座艙（A）運動周期為（B）線速度的大小為ωR（C）受摩天輪作用力的大小始終為mg（D）所受合力的大小始終為mω2R5．（2018江蘇高考物理）火車以60m/s的速率轉(zhuǎn)過一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過了約10°．在此10s時間內(nèi)，火車（A）運動路程為600m （B）加速度為零（C）角速度約為1rad/s （D）轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4km6.（2018浙江4月選考）A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運動（如圖），在相同的時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4：3，運動方向改變的角度之比是3：2，則它們A.線速度大小之比為4：3

B.角速度大小之比為3：4

C.圓周運動的半徑之比為2：1

D.向心加速度大小之比為1：2

v=stω=θtv=rωr=vωa=vω7.（2018年11月浙江選考物理）一質(zhì)量為2.0×10A.汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時所需的向心力為1.4×104NC.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時汽車會發(fā)生側(cè)滑D.汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7.0m/s28.（2017年4月浙江選考）圖中給出了一段“S”形單行盤山公路的示意圖。彎道1、彎道2可看作兩個不同水平面上的圓弧，圓心分別為O1、O2，彎道中心線半徑分別為r1=10m，r2=20m，彎道2比彎道1高h=12m，有一直道與兩彎道圓弧相切。質(zhì)量m=1200kg的汽車通過彎道時做勻速圓周運動，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力時車重的1.25倍，行駛時要求汽車不打滑。（sin37°=0.6，sin53°=0.8）（1）求汽車沿彎道1中心線行駛時的最大速度v1；（2）汽車以v1進入直道，以P=30kW的恒定功率直線行駛了t=8.0s進入彎道2，此時速度恰為通過彎道中心線的最大速度，求直道上除重力以外的阻力對汽車做的功；（3）汽車從彎道1的A點進入，從同一直徑上的B點駛離，有經(jīng)驗的司機會利用路面寬度，用最短時間勻速安全通過彎道。設路寬d=10m，求此最短時間（A、B兩點都在軌道中心線上，計算時視汽車為質(zhì)點）。第三部分最新模擬題精選1.（2022浙江杭州九校聯(lián)考）杭州游樂園有一種叫做“快樂飛機”的游樂項目，模型如圖所示，已知模型飛機質(zhì)量為m，固定在長為L的旋臂上，旋臂與豎直方向夾角為，當模型飛機以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時，下列說法正確的是（）A．模型飛機受到重力、旋臂的作用力和向心力B．旋臂對模型飛機的作用力方向一定與旋臂垂直C．旋臂對模型飛機的作用力大小為D．若夾角θ增大后，則旋臂對模型飛機的作用力增大2.(2022福建泉州質(zhì)檢五)在2022年3月23日的“天宮課堂”上，航天員王亞平搖晃裝有水和油的小瓶，靜置后水和油混合在一起沒有分層。圖甲為航天員葉光富啟動“人工離心機”，即用繩子一端系住裝有水油混合的瓶子，以繩子的另一端O為圓心做如圖乙所示的圓周運動，一段時間后水和油成功分層（水的密度大于油的密度），以空間站為參考系，此時（）

A.水和油的線速度大小相等 B.水和油的向心加速度大小相等C.水對油的作用力大于油對水的作用力 D.水對油有指向圓心的作用力3.（2022浙江臺州質(zhì)檢）火車軌道的轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，如圖所示。若已知某轉(zhuǎn)彎處軌道平面與水平面夾角為θ，彎道處的圓弧半徑為R。在該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v，則下列說法中正確的是（）A.該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v=B.該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v=C.當實際行駛速度大于v時，輪緣擠壓內(nèi)軌D.當實際行駛速度小于v時，輪緣擠壓外軌4.(2022天津河西區(qū)二模)汽車在水平地面轉(zhuǎn)彎時，坐在車里的小云發(fā)現(xiàn)車內(nèi)掛飾偏離了豎直方向，如圖所示。設轉(zhuǎn)彎時汽車所受的合外力為F，關于本次轉(zhuǎn)彎，下列圖示可能正確的是（）A. B.C. D.5.（2022浙江臺州質(zhì)檢）有一棵大樹將要被伐倒的時候，有經(jīng)驗的伐木工人就會雙眼緊盯樹梢，根據(jù)樹梢的運動情形就能判斷大樹正在朝哪個方向倒下，從而避免被倒下的大樹砸傷．從物理知識的角度來解釋，以下說法正確的是()A.樹木開始倒下時，樹梢的角速度最大，易于判斷B.樹木開始倒下時，樹梢的線速度最大，易于判斷C.樹木開始倒下時，樹梢的周期較大，易于判斷D.伐木工人的經(jīng)驗缺乏科學依據(jù)6.（2022北京西城期末）有一種叫“旋轉(zhuǎn)飛椅”的游樂項目（如圖所示）。鋼繩的一端系著座椅，另一端固定在水平轉(zhuǎn)盤上。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。將游客和座椅看作一個質(zhì)點，不計鋼繩的重力，以下分析正確的是（）

A.旋轉(zhuǎn)過程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力B.根據(jù)可知，坐在外側(cè)的游客旋轉(zhuǎn)的線速度更大C.根據(jù)可知，“飛椅”轉(zhuǎn)動的角速度越大，旋轉(zhuǎn)半徑越小D.若“飛椅”轉(zhuǎn)動的角速度變大，鋼繩上的拉力大小不變7.（2022廣東深圳名校聯(lián)考）如圖所示，下列有關生活中圓周運動實例分析，其中說法正確的是（）A.甲圖中，汽車通過凹形橋的最低點時，速度不能超過B.乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動過程中，在最低處水對桶底的壓力最大C.丙圖中，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時，內(nèi)軌對內(nèi)輪緣會有擠壓作用D.丁圖中，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A、B兩位置小球向心加速度相等8．(多選)(2022·陜西渭南市聯(lián)考)如圖所示為賽車場的一個“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點的半圓，內(nèi)外半徑分別r和2r；一輛質(zhì)量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達A′B′線，有如圖所示的①②③三條路線，其中路線③是以O′為圓心的半圓，OO′＝r.賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力均為Fmax.選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大)，則()A．賽車經(jīng)過路線②③時的位移相等B．選擇路線②賽車的速率最小C．選擇路線③賽車所用時間最長D．三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等11.(13分)2018年安徽省四座水電站已完成綠色小水電站創(chuàng)建工作。綠色小水電站水輪機的示意圖如圖所示,讓水從水平放置的水管流出,水流軌跡與下邊放置的輪子邊緣相切,水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板,可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動。當該裝置工作穩(wěn)定時