專題07 圓周運(yùn)動(dòng)——歷年高考物理真題精選之黃金30題（解析版）

1、歷年高考物理真題精選之黃金30題專題07 圓周運(yùn)動(dòng)一、單選題1（2017·浙江·高考真題）在G20峰會(huì)“最憶是杭州”的文化文藝演出中，芭蕾舞演員保持如圖所示姿勢(shì)原地旋轉(zhuǎn)，此時(shí)手臂上A、B兩點(diǎn)角速度大小分別為、，線速度大小分別為、，則（）ABCD【答案】 D【解析】可以把A、B兩點(diǎn)看成是同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則，由得，故D選項(xiàng)正確故選D2（2019·海南·高考真題）如圖，一硬幣（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于水平圓盤上，硬幣與豎直轉(zhuǎn)軸的距離為r，已知硬幣與圓盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），重力加速度大小為g。若硬幣與圓盤一起軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大

2、角速度為（ ）ABCD【答案】 B【解析】硬幣做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由靜摩擦力提供，則：，解得，即圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為，故選B.3（2020·全國(guó)·高考真題）如圖，一同學(xué)表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長(zhǎng)均為10 m，該同學(xué)和秋千踏板的總質(zhì)量約為50 kg。繩的質(zhì)量忽略不計(jì)，當(dāng)該同學(xué)蕩到秋千支架的正下方時(shí)，速度大小為8 m/s，此時(shí)每根繩子平均承受的拉力約為（）A200 NB400 NC600 ND800 N【答案】 B【解析】在最低點(diǎn)由知T=410N即每根繩子拉力約為410N，故選B。4（2020·浙江·高考真題）如圖所示，底部均有4個(gè)輪子的行李箱a豎立、b

3、平臥放置在公交車上，箱子四周有一定空間。當(dāng)公交車（）A緩慢起動(dòng)時(shí)，兩只行李箱一定相對(duì)車子向后運(yùn)動(dòng)B急剎車時(shí)，行李箱a一定相對(duì)車子向前運(yùn)動(dòng)C緩慢轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩只行李箱一定相對(duì)車子向外側(cè)運(yùn)動(dòng)D急轉(zhuǎn)彎時(shí)，行李箱b一定相對(duì)車子向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)【答案】 B【解析】A有題意可知當(dāng)公交車緩慢啟動(dòng)時(shí)，兩只箱子與公交車之間的有可能存在靜摩擦使箱子與公交車一起運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B急剎車時(shí)，由于慣性，行李箱a一定相對(duì)車子向前運(yùn)動(dòng)，故B正確；C當(dāng)公交車緩慢轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩只箱子與車之間的摩擦力可能提供向心力，與車保持相對(duì)靜止，故C錯(cuò)誤；D當(dāng)公交車急轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于需要向心力大，行李箱一定相對(duì)車子向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選B。5（2021&

4、#183;全國(guó)·高考真題）“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)向心加速度大小約為（）A10m/s2B100m/s2C1000m/s2D10000m/s2【答案】 C【解析】紐扣在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由向心加速度故選C。6（2021·北京·高考真題）如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤上距軸r處的P點(diǎn)有一質(zhì)量為m的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)。某時(shí)刻圓盤突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體由P點(diǎn)滑至圓盤上的某點(diǎn)停止

5、。下列說(shuō)法正確的是（）A圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體所受摩擦力的方向沿運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向B圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體運(yùn)動(dòng)一圈所受摩擦力的沖量大小為C圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體沿圓盤半徑方向運(yùn)動(dòng)D圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體整個(gè)滑動(dòng)過(guò)程所受摩擦力的沖量大小為【答案】 D【解析】A圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體所受摩擦力提供向心力，方向沿半徑方向，故A錯(cuò)誤；B圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體所受摩擦力根據(jù)動(dòng)量定理得，小物體運(yùn)動(dòng)一圈所受摩擦力的沖量為大小為0，故B錯(cuò)誤；C圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體沿切線方向運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，根據(jù)動(dòng)量定理可知，小物體整個(gè)滑動(dòng)過(guò)程所受摩擦力的沖量為大小為，故D正確。故選D。7

6、（2018·天津·高考真題）滑雪運(yùn)動(dòng)深受人民群眾喜愛(ài)，某滑雪運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)）由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)B的過(guò)程中，由于摩擦力的存在，運(yùn)動(dòng)員的速率不變，則運(yùn)動(dòng)員沿AB下滑過(guò)程中（ ）A合外力做功一定大于零B所受摩擦力大小不變C合外力始終與速度垂直D機(jī)械能始終保持不變【答案】 C【解析】根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)分析物體受力情況，根據(jù)牛頓第二定律求解出運(yùn)動(dòng)員與曲面間的正壓力變化情況，從而分析運(yùn)動(dòng)員所受摩擦力變化；根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能變化情況，結(jié)合動(dòng)能定理分析合外力做功；根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，是否只有重力做功來(lái)判斷運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能是否守恒；因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員做曲線運(yùn)動(dòng)，

7、所以合力一定不為零，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員受力如圖所示，重力垂直曲面的分力與曲面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力的合力充當(dāng)向心力，故有，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速率恒定，且在減小，所以曲面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力越來(lái)越大，根據(jù)速率恒定可得可知摩擦力越來(lái)越小，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速率不變，質(zhì)量不變，即動(dòng)能不變，動(dòng)能變化量為零，根據(jù)動(dòng)能定理可知合力做功為零，C正確；因?yàn)榭朔Σ亮ψ龉?，機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤；8（2019·浙江·高考真題）一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)半徑為80m的彎道時(shí)，下列判斷正確的是（ ）A汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所

8、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(shí)所需的向心力為1.4×104NC汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑D汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2【答案】 D【解析】汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力，地面的支持力，以及地面給的摩擦力，其中摩擦力充當(dāng)向心力，A錯(cuò)誤；當(dāng)最大靜摩擦力充當(dāng)向心力時(shí)，速度為臨界速度，大于這個(gè)速度則發(fā)生側(cè)滑，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得，所以汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時(shí)，所需的向心力小于1.4×104N，汽車不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，BC錯(cuò)誤；汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度，即汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0m/s2，D正確9（2013&

9、#183;江蘇·高考真題）如圖所示，旋轉(zhuǎn)秋千中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是AA的速度比B的大BA與B的向心加速度大小相等C懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小【答案】 D【解析】根據(jù)A、B座椅同軸轉(zhuǎn)動(dòng)可推知它們轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，結(jié)合v=r可推知A、B速度的關(guān)系，再根據(jù)a=r2及A、B圓周運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系可推知向心加速度的大小關(guān)系，由F向=ma向及拉力與重力、向心力的關(guān)系可推知A、B纜繩的拉力大小因?yàn)閮勺蜛、B均繞著圓盤軸做圓周運(yùn)動(dòng)，故角速度A=B

10、，假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度很大，則A、B均會(huì)被甩起來(lái)，由于繩長(zhǎng)相等，不難推出A做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑小于B的半徑，由v=r可知A的速度比B的小，故A錯(cuò)誤；又由a=r2知，A的向心加速度一定小于B的向心加速度，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由F向=ma向，可知FA向FB向，對(duì)座椅進(jìn)行受力分析，如圖所示：拉力和重力的合力提供A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則有F向=mgsin，可知懸掛A的纜繩與豎直方向的夾角比B小，故C錯(cuò)誤；再由，可知懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小，故D項(xiàng)正確10（2014·安徽·高考真題）如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小

11、物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止，物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），盤面與水平面間的夾角為30°，g取10m/s2則的最大值是（ ）Arad/sBrad/sC1.0rad/sD0.5rad/s【答案】 C【解析】隨著角速度的增大，小物體最先相對(duì)于圓盤發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的位置為轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)對(duì)小物體有，解得，此即為小物體在最低位置發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界角速度，故選C11（2013·上海·高考真題）秋千的吊繩有些磨損在擺動(dòng)過(guò)程中，吊繩最容易斷裂的時(shí)候是秋千A在下擺過(guò)程中B在上擺過(guò)程中C擺到最高點(diǎn)時(shí)D擺到最低點(diǎn)時(shí)【答案】 D【解析】單擺在擺動(dòng)的過(guò)程中，靠徑向

12、的合力提供向心力，通過(guò)牛頓第二定律分析哪個(gè)位置拉力最大因?yàn)閱螖[在擺動(dòng)過(guò)程中，靠徑向的合力提供向心力，設(shè)單擺偏離豎直位置的夾角為，則有：Tmgcos=m，因?yàn)樽畹忘c(diǎn)時(shí)，速度最大，最小，則繩子的拉力最大，所以擺動(dòng)最低點(diǎn)時(shí)繩最容易斷裂故D正確，A、B、C錯(cuò)誤故選D12（2021·廣東·高考真題）由于高度限制，車庫(kù)出入口采用圖所示的曲桿道閘，道閘由轉(zhuǎn)動(dòng)桿與橫桿鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個(gè)端點(diǎn)。在道閘抬起過(guò)程中，桿始終保持水平。桿繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）AP點(diǎn)的線速度大小不變BP點(diǎn)的加速度方向不變CQ點(diǎn)在豎直方向做

13、勻速運(yùn)動(dòng)DQ點(diǎn)在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)【答案】 A【解析】A由題知桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°，則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則P點(diǎn)的線速度大小不變，A正確；B由題知桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°，則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)的加速度方向時(shí)刻指向O點(diǎn)，B錯(cuò)誤；CQ點(diǎn)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)與P點(diǎn)相同，相對(duì)于O點(diǎn)在豎直方向的位置y關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為y = lOP×sin（ + t）則可看出Q點(diǎn)在豎直方向不是勻速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；DQ點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)在水平方向的位置x關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為x = lOP×cos（ + t）

14、 + lPQ則可看出Q點(diǎn)在水平方向也不是勻速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。故選A。13（2021·浙江·高考真題）質(zhì)量為m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（）A秋千對(duì)小明的作用力小于B秋千對(duì)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【答案】 A【解析】在最高點(diǎn)，小明的速度為0，設(shè)秋千的擺長(zhǎng)為l，擺到最高點(diǎn)時(shí)擺繩與豎直方向的夾角為 ，秋千對(duì)小明的作用力為F，則對(duì)人，沿?cái)[繩方向受力分析有由于小明的速度為0，則有沿垂直擺繩方向有解得小明在最高點(diǎn)的加速度為所以A正確；BCD錯(cuò)誤；故選A。14（2014·上海

15、83;高考真題）如圖，帶有一白點(diǎn)的黑色圓盤，可繞過(guò)其中心，垂直于盤面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30圈在暗室中用每秒閃光31次的頻閃光源照射圓盤，觀察到白點(diǎn)每秒沿A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)31圈B逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)31圈C順時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈D逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈【答案】 D【解析】帶有一白點(diǎn)的黑色圓盤，可繞過(guò)其中心，垂直于盤面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30圈，即f0=30Hz，在暗室中用每秒閃光31次的頻閃光源照射圓盤，即f=31Hz，f0f2f0，所以觀察到白點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，f-f0=f=1Hz，所以觀察到白點(diǎn)每秒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈故選D二、多選題15（2017·全國(guó)·高考真題）如圖，一光滑大圓

16、環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過(guò)程中，大圓環(huán)對(duì)它的作用力（）A一直不做功B一直做正功C一定指向大圓環(huán)圓心D可能背離大圓環(huán)圓心【答案】 AD【解析】AB大圓環(huán)光滑，則大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力總是沿半徑方向，與速度方向垂直，故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力一直不做功，A正確，B錯(cuò)誤；CD小環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在大環(huán)的上半部分運(yùn)動(dòng)時(shí)，大環(huán)對(duì)小環(huán)的支持力背離大環(huán)圓心，運(yùn)動(dòng)到大環(huán)的下半部分時(shí)，支持力指向大環(huán)的圓心，C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。16（2019·江蘇·高考真題）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(yùn)動(dòng)座

17、艙的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)半徑為R，角速度大小為，重力加速度為g，則座艙A運(yùn)動(dòng)周期為B線速度的大小為RC受摩天輪作用力的大小始終為mgD所受合力的大小始終為m2R【答案】 BD【解析】由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由公式，解得：，故A錯(cuò)誤；由圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的關(guān)系可知，故B正確；由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以座艙受到摩天輪的作用力是變力，不可能始終為，故C錯(cuò)誤；由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力提供向心力可得：，故D正確17（2015·上海·高考真題）小球用輕繩懸掛在O點(diǎn)，在水平恒力F=mgtan作用下，小球從靜止開始由A經(jīng)B向C運(yùn)動(dòng)則小球（ ）A先加速后減速B在B點(diǎn)加速度為零C在C點(diǎn)速度為零D

18、在C點(diǎn)加速度為gtan【答案】 ACD【解析】AC設(shè)小球擺到的最大角度為，根據(jù)動(dòng)能定理得：又解得，即在C點(diǎn)的速度為零?？芍∏蛳燃铀俸鬁p速，AC正確；B小球在B點(diǎn)的速度不為零，所以小球在B點(diǎn)有向心加速度，所以加速度不為零，B錯(cuò)誤；D在C點(diǎn)時(shí)，速度為零，小球受重力和拉力，垂直繩子方向的合力為零，則小球所受的合力為根據(jù)牛頓第二定律可知，在C點(diǎn)的加速度為gtan，D正確。故選ACD。18（2015·浙江浙江·高考真題）如圖所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r一輛質(zhì)量為m的賽車通過(guò)AB線經(jīng)彎道到達(dá)線，有如圖所示的、三條路線，其中路線是

19、以為圓心的半圓，賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過(guò)彎道（所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大），則（   ）A選擇路線，賽車經(jīng)過(guò)的路程最短B選擇路線，賽車的速率最小C選擇路線，賽車所用時(shí)間最短D、三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等【答案】 ACD【解析】選擇路線，經(jīng)歷的路程s1=2r+r，選擇路線，經(jīng)歷的路程s2=2r+2r，選擇路線，經(jīng)歷的路程s3=2r，可知選擇路線，賽車經(jīng)過(guò)的路程最短，故A正確根據(jù)得，選擇路線，軌道半徑最小，則速率最小，故B錯(cuò)誤根據(jù)知，通過(guò)、三條路線的最大速率之比為，根據(jù)，由三

20、段路程可知，選擇路線，賽車所用時(shí)間最短，故C正確根據(jù)知，因?yàn)樽畲笏俾手葹?，半徑之比?：2：2，則三條路線上，賽車的向心加速度大小相等故D正確故選ACD19（2016·浙江·高考真題）如圖所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“梨形”賽道，兩個(gè)彎道分別為半徑R=90 m的大圓弧和r=40 m的小圓弧，直道與彎道相切大、小圓弧圓心O、O距離L=100 m賽車沿彎道路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在彎道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時(shí)間最短（發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大，重力加速度g=10 m/s2，=3.14），則賽車（ ）

21、A在繞過(guò)小圓弧彎道后加速B在大圓弧彎道上的速率為45 m/sC在直道上的加速度大小為5.63 m/s2D通過(guò)小圓弧彎道的時(shí)間為5.85 s【答案】 AB【解析】設(shè)經(jīng)過(guò)大圓弧的速度為v，經(jīng)過(guò)大圓弧時(shí)由最大靜摩擦力提供向心力，由可知，代入數(shù)據(jù)解得：，故B正確；設(shè)經(jīng)過(guò)小圓弧的速度為v0，經(jīng)過(guò)小圓弧時(shí)由最大靜摩擦力提供向心力，由可知，代入數(shù)據(jù)解得：，由幾何關(guān)系可得直道的長(zhǎng)度為：再由代入數(shù)據(jù)解得：a=650m/s，故C錯(cuò)誤；設(shè)R與OO'的夾角為，由幾何關(guān)系可得：，小圓弧的圓心角為：120°，經(jīng)過(guò)小圓弧彎道的時(shí)間為，故D錯(cuò)誤在彎道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，賽車不打滑，繞賽道一圈時(shí)間最短，則在彎道

22、上都由最大靜摩擦力提供向心力，速度最大，由BC分析可知，在繞過(guò)小圓弧彎道后加速，故A正確；20（2018·江蘇·高考真題）火車以60m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)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(guò)了約10°。在此10s時(shí)間內(nèi)，火車（）A運(yùn)動(dòng)路程為600mB加速度為零C角速度約為1rad/sD轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4km【答案】 AD【解析】A本題考查勻速圓周的概念，意在考查考生的理解能力，圓周運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)故選項(xiàng)A正確；B火車轉(zhuǎn)彎是圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，所以合力不為零，加速度不為零，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD由于角度與弧度的換算關(guān)系所以由題意得圓周運(yùn)動(dòng)的角速度又所以

23、故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。21（2013·全國(guó)·高考真題）公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶如圖所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為vc時(shí)，汽車恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，則在該彎道處A路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B車速只要低于vc，車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C車速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)D當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，vc的值變小【答案】 AC【解析】路面應(yīng)建成外高內(nèi)低，此時(shí)重力和支持力的合力指向內(nèi)側(cè)，可以提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力，故A正確車速低于v0，所需的向心力減小，此時(shí)摩擦力可以指向外側(cè)，減小提供的力，車輛不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)故B錯(cuò)誤當(dāng)速

24、度為v0時(shí)，靜摩擦力為零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于v0時(shí)，摩擦力指向內(nèi)側(cè)，只有速度不超出最高限度，車輛不會(huì)側(cè)滑故C正確當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，由于支持力和重力不變，則v0的值不變故D錯(cuò)誤故選AC22（2014·全國(guó)·高考真題）如圖，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說(shuō)法正確的是（）Ab一定比a先開始滑動(dòng)Ba、b所受的摩擦力始終相等C是b開始滑動(dòng)的臨界角速

25、度D當(dāng)時(shí)，a所受摩擦力的大小為kmg【答案】 AC【解析】B小木塊都隨水平轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)之前，角速度相等，靜摩擦力提供向心力即由于木塊b的半徑大，所以發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)前木塊b的靜摩擦力大，選項(xiàng)B錯(cuò)。C隨著角速度的增大，當(dāng)靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力時(shí)木塊開始滑動(dòng)，則有代入兩個(gè)木塊的半徑，小木塊a開始滑動(dòng)時(shí)的角速度木塊b開始滑動(dòng)時(shí)的角速度選項(xiàng)C正確。A根據(jù)，所以木塊b先開始滑動(dòng)，選項(xiàng)A正確。D當(dāng)角速度，木塊b已經(jīng)滑動(dòng)，但是所以木塊a達(dá)到臨界狀態(tài)，摩擦力還沒(méi)有達(dá)到最大靜摩擦力，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AC。23（2021·河北·高考真題）如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、

26、足夠長(zhǎng)，且桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球穿過(guò)桿，金屬框繞軸分別以角速度和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球均相對(duì)桿靜止，若，則與以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比，以勻速轉(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【答案】 BD【解析】對(duì)小球受力分析，設(shè)彈力為T，彈簧與水平方向的夾角為，則對(duì)小球豎直方向而可知為定值，T不變，則當(dāng)轉(zhuǎn)速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯(cuò)誤，B正確；水平方向當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力FN背離轉(zhuǎn)軸，則即當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí)，F(xiàn)N指向轉(zhuǎn)軸即則因 ，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的壓力不一定變大。

27、則C錯(cuò)誤；根據(jù)可知，因角速度變大，則小球受合外力變大。則D正確。故選BD。三、解答題24（2015·江蘇·高考真題）一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小環(huán)通過(guò)鉸鏈連接，輕桿長(zhǎng)均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上，套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長(zhǎng)為L(zhǎng)，裝置靜止時(shí)，彈簧長(zhǎng)為，轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，求（1）彈簧的勁度系數(shù)k；（2）AB桿中彈力為零時(shí)，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；（3）彈簧長(zhǎng)度從緩慢縮短為的過(guò)程中，外界對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置所做的功W【答案】 （1）；

28、（2）；（3）【解析】（1）裝置靜止時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為1小環(huán)受到彈簧的彈力小環(huán)受力平衡F彈1=mg+2T1cos1小球受力平衡F1cos1+T1cos1=mgF1sin1=T1sin1解得（2）設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為2小環(huán)受到彈簧的彈力F彈2=k（x-L）小環(huán)受力平衡F彈2=mg解得對(duì)小球F2cos2=mg且解得（3）彈簧長(zhǎng)度為時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F3、T3，OA桿與彈簧的夾角為3小環(huán)受到彈簧的彈力小環(huán)受力平衡2T3cos3=mg+F彈3且對(duì)小球F3cos3=T3cos3+mg解得整個(gè)過(guò)程彈簧彈性勢(shì)

29、能變化為零，則彈力做的功為零，由動(dòng)能定理：解得25（2017·浙江·高考真題）如圖1所示，游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車可以底朝上在豎直圓軌道上運(yùn)行，可抽象為圖2的模型。傾角為的直軌道AB、半徑R=10m的光滑豎直圓軌道和傾角為的直軌道EF，分別通過(guò)水平光滑銜接軌道BC、平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接，E、G間的水平距離l=40m?，F(xiàn)有質(zhì)量m<500kg的過(guò)山車，從高h(yuǎn)=40m的A點(diǎn)靜止下滑，經(jīng)最終停在G點(diǎn)，過(guò)山車與軌道AB、EF的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，與減速直軌道FG的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，過(guò)山車可視為質(zhì)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)中不脫離軌道，求（1）過(guò)山車運(yùn)動(dòng)至圓軌道最低點(diǎn)C時(shí)的速度大??；（2

30、）過(guò)山車運(yùn)動(dòng)至圓軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道的作用力；（3）減速直軌道FG的長(zhǎng)度x。（已知，）【答案】 （1）；（2）7000N，豎直向上；（3）30m【解析】（1）設(shè)過(guò)山車到達(dá)C點(diǎn)的速度為vC，由動(dòng)能定理可得代入數(shù)據(jù)可得（2）設(shè)過(guò)山車到達(dá)D點(diǎn)的速度為，由動(dòng)能定理可得由牛頓第二定律可得聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得FD=7000N由牛頓第三定律可知，過(guò)山車對(duì)軌道的作用力大小為7000N，方向豎直向上。（3）過(guò)山車從A到達(dá)G點(diǎn)的過(guò)程，由動(dòng)能定理可得代人數(shù)據(jù)可得，減速直軌道FG的長(zhǎng)度為x=30m26（2013·重慶·高考真題）如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)

31、軸與過(guò)陶罐球心O的對(duì)稱軸OO重合轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止，它和O點(diǎn)的連線與OO之間的夾角為60°重力加速度大小為g（1）若=0，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求0；（2）=（1±k）0，且0k<<1，求小物塊受到的摩擦力大小和方向【答案】 （1）（2）當(dāng)時(shí)，摩擦力方向沿罐壁切線向下，大小為；當(dāng)時(shí)，摩擦力方向沿罐壁切線向下，大小為；【解析】（1）對(duì)小物塊受力分析如圖甲所示：由于小物塊在豎直方向上沒(méi)有加速度，只在水平面上以O(shè)1為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)N的水平分力F1提供向心力，所以有：，代入

32、數(shù)據(jù)得：；（2） 當(dāng) 時(shí)，由向心力公式知，越大，所需要的越大，此時(shí)不足以提供向心力了，物塊要做離心運(yùn)動(dòng)，但由于受摩擦阻力的作用，物塊不致于沿罐壁向上運(yùn)動(dòng)故摩擦力的方向沿罐壁向下，如圖乙所示，對(duì)進(jìn)行分解，此時(shí)向心力由的水平分力和的水平分力的合力提供：， ，將數(shù)據(jù)代入得到：；當(dāng)時(shí)，由向心力公式知，越小，所需要的越小，此時(shí)超過(guò)所需要的向心力了，物塊要做向心運(yùn)動(dòng)，但由于受摩擦阻力的作用，物塊不致于沿罐壁向下運(yùn)動(dòng)故摩擦力的方向沿罐壁向上，則對(duì)進(jìn)行分解，此時(shí)向心力由的水平分力和的水平分力 的合力提供：，將數(shù)據(jù)代入得到：。27（2020·天津·高考真題）長(zhǎng)為l的輕繩上端固定，下端系著質(zhì)量

33、為的小球A，處于靜止?fàn)顟B(tài)。A受到一個(gè)水平瞬時(shí)沖量后在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好能通過(guò)圓周軌跡的最高點(diǎn)。當(dāng)A回到最低點(diǎn)時(shí)，質(zhì)量為的小球B與之迎面正碰，碰后A、B粘在一起，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，并能通過(guò)圓周軌跡的最高點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求（1）A受到的水平瞬時(shí)沖量I的大??；（2）碰撞前瞬間B的動(dòng)能至少多大？【答案】 （1）；（2）【解析】（1）A恰好能通過(guò)圓周軌跡的最高點(diǎn)，此時(shí)輕繩的拉力剛好為零，設(shè)A在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，由牛頓第二定律，有A從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，取軌跡最低點(diǎn)處重力勢(shì)能為零，設(shè)A在最低點(diǎn)的速度大小為，有由動(dòng)量定理，有聯(lián)立式，得（2）設(shè)兩球粘在一起時(shí)速度大小為

34、，A、B粘在一起后恰能通過(guò)圓周軌跡的最高點(diǎn)，需滿足要達(dá)到上述條件，碰后兩球速度方向必須與碰前B的速度方向相同，以此方向?yàn)檎较?，設(shè)B碰前瞬間的速度大小為，由動(dòng)量守恒定律，有又聯(lián)立式，得碰撞前瞬間B的動(dòng)能至少為28（2020·江蘇·高考真題）如圖所示，鼓形輪的半徑為R，可繞固定的光滑水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。在輪上沿相互垂直的直徑方向固定四根直桿，桿上分別固定有質(zhì)量為m的小球，球與O的距離均為。在輪上繞有長(zhǎng)繩，繩上懸掛著質(zhì)量為M的重物。重物由靜止下落，帶動(dòng)鼓形輪轉(zhuǎn)動(dòng)。重物落地后鼓形輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為。繩與輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，忽略鼓形輪、直桿和長(zhǎng)繩的質(zhì)量，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。求：（1）重物落地后，小球線速度的大小v；（2）重物落地后一小球轉(zhuǎn)到水平位置A，此時(shí)該球受到桿的作用力的大小F；（3）重物下落的高度h?！敬鸢浮?（1）；（2）；（3）【解析】（1）由題意可知當(dāng)重物落地后鼓形輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系可知小球的線速度為（2）小球勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)在水平位置時(shí)設(shè)桿對(duì)球的作用力為F，合力提供向心力，則有結(jié)合（1）可解得桿對(duì)球的作用力大小為（3）設(shè)重物下落高度為H，重物下落過(guò)程中對(duì)重物、鼓形輪和小球組成的系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知而