模型15 水平面內(nèi)的圓周運動（原卷版）-2025版高考物理熱點模型精-品講義

模型15水平面內(nèi)的圓周運動01模型概述01模型概述1.圓周運動的求解思路 (1)一審題：審題意，確定研究對象（以做圓周運動的物體為研究對象） (2)二確定：確定圓周運動的軌道平面，確定圓心 (3)三分析：①分析幾何關(guān)系，求半徑②分析物體的受力情況，畫出受力分析圖，確定向心力的來源（關(guān)鍵）③分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度等相關(guān)量，確定向心加速度的表達式 (4)列方程：根據(jù)牛頓運動定律合圓周運動知識列方程2.水平面內(nèi)圓周運動的動力學分析：運動模型汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺（光滑）圓錐擺向心力的來源圖示運動模型飛車走壁火車轉(zhuǎn)彎飛機水平轉(zhuǎn)彎向心力的來源圖示3.水平面內(nèi)的圓周運動常見的臨界問題：(1)物體恰好(沒有)發(fā)生相對滑動，靜摩擦力達到最大值．(2)物體恰好要離開接觸面，物體與接觸面之間的彈力為0.(3)繩子恰好斷裂，繩子的張力達到最大承受值．(4)物體所受支持力為0或繩子剛好伸直，繩子的張力恰好為0.02典題攻破02典題攻破1.水平面內(nèi)圓周運動的動力學分析【典型題1】（2024·四川成都·模擬預測）如圖，一水平圓盤繞豎直中心軸以角速度ω做勻速圓周運動，緊貼在一起的M、N兩物體（可視為質(zhì)點）隨圓盤做圓周運動，N恰好不下滑，M恰好不滑動，兩物體與轉(zhuǎn)軸距離為r，已知M與N間的動摩擦因數(shù)為μ1，M與圓盤面間的動摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。μ1與μ2應滿足的關(guān)系式為（）A． B． C． D．2.水平面內(nèi)圓周運動的臨界問題【典型題2】（2024·江蘇·模擬預測）如圖所示，AB為豎直放置的光滑圓筒，一根長細繩穿過圓筒后一端連著質(zhì)量的小球P，另一端和細繩BC（懸點為B）在結(jié)點C處共同連著質(zhì)量為的小球Q，長細繩能承受的最大拉力為60N，細繩BC能承受的最大拉力為27.6N。轉(zhuǎn)動圓筒使BC繩被水平拉直，小球Q在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，小球P處于靜止狀態(tài)，此時圓筒頂端A點到C點的距離，細繩BC的長度，重力加速度g取，兩繩均不可伸長，小球P、Q均可視為質(zhì)點。求：（1）當角速度ω多大時，BC繩剛好被拉直（結(jié)果可用根號表示）；（2）當角速度ω多大時，BC繩剛好被拉斷。03針對訓練03針對訓練一、單選題(本題共6小題。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1．（2024·陜西·三模）如圖所示，有一輛汽車在前擋風玻璃內(nèi)懸掛了一個掛件。當汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎時，司機發(fā)現(xiàn)掛件向右傾斜并且傾斜程度在緩慢減小，已知汽車的轉(zhuǎn)彎半徑一定，則下列說法正確的是（）A．汽車正在向右加速轉(zhuǎn)彎B．汽車正在向右減速轉(zhuǎn)彎C．汽車正在向左加速轉(zhuǎn)彎D．汽車正在向左減速轉(zhuǎn)彎2．（2024·遼寧·模擬預測）兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個小球，細線上端固定在同一點，若兩個小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則兩個擺球在運動過程中，相對位置關(guān)系示意圖正確的是圖中的（

）A． B．C． D．3．（2024·江蘇·高考真題）如圖所示，輕繩的一端拴一個蜂鳴器，另一端穿過豎直管握在手中。蜂鳴器在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，緩慢下拉繩子，使蜂鳴器升高到水平面內(nèi)繼續(xù)做勻速圓周運動。不計空氣阻力和摩擦力，與升高前相比，蜂鳴器（

）A．角速度不變B．線速度減小C．向心加速度增大D．所受拉力大小不變4．（2025·河北·模擬預測）如圖所示，一距地面高為0.80m、半徑為1.2m的水平圓盤上放置質(zhì)量分別為0.85kg、0.15kg的A和B兩個物體，用長為1.2m的輕繩連接，A物體在轉(zhuǎn)軸位置上，當圓盤繞其豎直軸以角速度ω0轉(zhuǎn)動時，A、B兩物體剛好相對圓盤靜止。兩物體均看作質(zhì)點，兩物體與圓盤之間的動摩擦因數(shù)均為0.2，g取10m/s2。某時刻輕繩突然斷裂，下列說法正確的是（）A．輕繩斷裂前，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為B．輕繩斷裂前，輕繩拉力的大小為0.3NC．B物體落到水平面的位置到豎直軸的距離為1.6mD．B物體落地時的速度大小為4m/s5．（2024·北京昌平·二模）如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊A、B（可視為質(zhì)點）放在水平圓盤上，A、B到轉(zhuǎn)軸的距離分別為l、．小木塊與圓盤之間的動摩擦因數(shù)均為，可以認為小木塊最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．若圓盤從靜止開始繞軸轉(zhuǎn)動，并緩慢地加速，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，用g表示重力加速度的大小，下列說法正確的是（

）A．圓盤對A的作用力大小大于A對圓盤的作用力大小B．當時，A所受摩擦力的大小為C．A、B所受摩擦力的大小始終相等D．B一定比A先開始滑動6．（2024·山東·模擬預測）某同學在游樂園體驗轉(zhuǎn)盤投球游戲。俯視圖如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤勻速旋轉(zhuǎn)的角速度為，籃筐在轉(zhuǎn)盤中心。該同學坐在轉(zhuǎn)盤上，將一球水平投出，出手點與籃筐的水平距離為r，豎直高度為h，若球能投進籃筐，球出手方向需沿半徑向后方偏一合適角度，球的出手速度為v。忽略空氣阻力，則（

）A．h、r不變，增大時，若要投中，需增大和vB．h、不變，r增大時，若要投中，需增大和vC．、r不變，h增大時，若要投中，需增大和vD．以上說法都不對二、多選題(本題共3小題。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得全分,選對但不全的得一半分,有選錯的得0分)7．（2024·河北保定·二模）如圖所示，鐵路拐彎處內(nèi)、外軌有一定的高度差，當質(zhì)量一定的火車以設(shè)計的速率在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎時，軌道對車輪的支持力大小為，當火車以實際速率在此彎道上轉(zhuǎn)彎時，軌道將施于車輪一個與枕木平行的側(cè)壓力F，下列說法正確的是（）A．若，側(cè)壓力F方向由外軌指向內(nèi)軌B．若，側(cè)壓力F方向由內(nèi)軌指向外軌C．若，軌道對車輪的支持力等于D．若，軌道對車輪的支持力大于8．（2024·廣東·三模）如圖所示，配有轉(zhuǎn)盤的中式圓餐桌是我國的傳統(tǒng)家具。質(zhì)量為m的小碗（可視為質(zhì)點）放在水平轉(zhuǎn)盤邊緣上隨轉(zhuǎn)盤一起由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動，若小碗與轉(zhuǎn)盤以及桌面間的動摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，轉(zhuǎn)盤的半徑為r，餐桌的半徑為R，重力加速度為g，轉(zhuǎn)盤與桌面的高度差不計，下列說法正確的是（）A．當轉(zhuǎn)盤的角速度增至時，小碗相對轉(zhuǎn)盤開始滑動B．小碗由靜止到即將滑動的過程中，轉(zhuǎn)盤對小碗做的功為C．若，小碗最終會從桌面滑落D．若小碗未滑離桌面，則R不會小于9．（2024·四川南充·三模）如圖，足夠大水平圓盤中央固定一光滑豎直細桿，質(zhì)量分別為2m和m的小球A、B用輕繩相連，小球A穿過豎直桿置于原長為l的輕質(zhì)彈簧上，彈簧勁度系數(shù)為，B緊靠一個固定在圓盤上且與OAB共面的擋板上，在緩慢增加圓盤轉(zhuǎn)速過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計一切摩擦，重力加速度為g，則（

）A．球離開圓盤后，彈簧彈力不變B．繩子越長小球飛離圓盤時的角速度就越大C．當角速度為時，彈簧長度等于D．當角速度為時，彈簧彈力等于三、計算題（本題共2小題。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）10．（2024·北京朝陽·二模）如圖所示，水平圓臺可以繞其中心軸轉(zhuǎn)動。在圓臺中心兩側(cè)放上甲、乙兩物體，兩物體的質(zhì)量均為m，均可視為質(zhì)點，甲、乙兩物體到圓臺中心距離分別為2R、R，其連線過圓臺中心。兩物體與圓臺間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。（1）若圓臺以某一角速度轉(zhuǎn)動時，甲、乙均未滑動。求兩物體的加速度之比；（2）若圓臺的角速度逐漸增大，請分析說明甲、乙兩物體誰先滑動；（3）若將甲、乙兩物體用不可伸長的輕繩連接，輕繩最初拉直而不張緊，緩慢增加圓臺的轉(zhuǎn)速，求兩物體剛要滑動時圓臺轉(zhuǎn)動的角速度ω。

11．（2024·江蘇徐州·三模）如圖所示，足夠大的光滑板固定在水平面內(nèi)，板上開有光滑的小孔，細線穿過小孔，將小球A、B、C拴接。小球A在光滑板上做勻速圓周運動，小球