新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專(zhuān)題24 圓周運(yùn)動(dòng)基本物理量、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、離心現(xiàn)象（原卷版）

專(zhuān)題24圓周運(yùn)動(dòng)基本物理量、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、離心現(xiàn)象導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1圓周運(yùn)動(dòng)基本物理量目標(biāo)2水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（圓錐擺、圓筒、轉(zhuǎn)彎模型和圓盤(pán)臨界模型）目標(biāo)3離心現(xiàn)象【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】圓周運(yùn)動(dòng)基本物理量1．勻速圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系2．三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)(1)皮帶傳動(dòng)（甲乙）：皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等。(2)齒輪傳動(dòng)（丙）：兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無(wú)打滑現(xiàn)象時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等。(3)同軸傳動(dòng)（?。簝奢喒潭ㄔ谕晦D(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等。3.向心力：（1）來(lái)源：向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力，在受力分析中要避免再另外添加一個(gè)向心力。（2）公式：Fn＝man＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝mr·eq\f(4π2,T2)＝mr·4π2f2＝mωv?！纠?】如圖所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當(dāng)A輪繞過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力作用，B輪也隨之無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn)，則a、b、c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的（）A．線速度大小之比為3∶2∶2B．角速度之比為3∶3∶2C．轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D．向心加速度大小之比為9∶6∶4【例2】如圖所示，某人坐在摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。人的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，當(dāng)座艙運(yùn)動(dòng)到與圓心等高處時(shí)，則座艙對(duì)人的作用力（）A．方向水平指向圓心，大小為mω2RB．方向豎直向上，大小為mgC．方向傾斜指向圓心的上方，大小為SKIPIF1<0D．方向傾斜指向圓心的下方，大小為SKIPIF1<0水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（圓錐擺、圓筒、轉(zhuǎn)彎模型和圓盤(pán)臨界模型）1．圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程：2.基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)模型運(yùn)動(dòng)模型圓錐擺模型mgmgθlT圓錐筒、圓碗和圓筒模型mgmgθ(lFNmgmgθRFN轉(zhuǎn)彎模型【例3】智能呼啦圈輕便類(lèi)觀，深受大眾喜愛(ài)。如圖甲所示，腰帶外側(cè)帶有軌道，將滑輪置于軌道內(nèi)，滑輪通過(guò)一根不可伸長(zhǎng)的繩子與配重連接，其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示。水平固定好腰帶，通過(guò)人體的微小扭動(dòng)，配重將在滑輪的帶動(dòng)下一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子與豎直方向夾角為SKIPIF1<0，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腰帶可看作不動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．若以更大的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則繩子上的拉力將增大B．若以更大的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則身體對(duì)腰帶的摩擦力將增大C．增大轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，繩子對(duì)配重的拉力不會(huì)對(duì)配重做功D．若增加配重，保持轉(zhuǎn)速不變，則繩子與豎直方向的夾角將減小【例4】如圖甲所示，途中火車(chē)要進(jìn)入某半徑為SKIPIF1<0的彎道，火車(chē)在軌道上的的截面圖如圖乙所示。已知兩軌間寬度為SKIPIF1<0，彎道內(nèi)外軌高度差是SKIPIF1<0，重力加速度為SKIPIF1<0。若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)輪緣與鐵軌間恰好無(wú)作用，則此時(shí)火車(chē)的速度為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03.水平面內(nèi)的圓盤(pán)臨界模型①口訣：“誰(shuí)遠(yuǎn)誰(shuí)先飛”；②a或b發(fā)生相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)的各自臨界角速度：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0①口訣：“誰(shuí)遠(yuǎn)誰(shuí)先飛”；②輕繩出現(xiàn)拉力，先達(dá)到B的臨界角速度：SKIPIF1<0；③AB一起相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)時(shí)，臨界條件：隔離A：T=μmAg；隔離B：T+μmBg=mBω22rB整體：μmAg+μmBg=mBω22rBAB相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)的臨界條件：SKIPIF1<0①口訣：“誰(shuí)遠(yuǎn)誰(shuí)先飛”；②輕繩出現(xiàn)拉力，先達(dá)到B的臨界角速度：SKIPIF1<0；③同側(cè)背離圓心，fAmax和fBmax指向圓心，一起相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)時(shí)，臨界條件：隔離A：μmAg-T=mAω22rA；隔離B：T+μmBg=mBω22rB整體：μmAg+μmBg=mAω22rA+mBω22rBAB相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)的臨界條SKIPIF1<0①口訣：“誰(shuí)遠(yuǎn)誰(shuí)先飛”（rB>rA）；②輕繩出現(xiàn)拉力臨界條件：SKIPIF1<0；此時(shí)B與面達(dá)到最大靜摩擦力，A與面未達(dá)到最大靜摩擦力。此時(shí)隔離A：fA+T=mAω2rA；隔離B：T+μmBg=mBω2rB消掉T：fA=μmBg-(mBrB-mArA)ω2③當(dāng)mBrB=mArA時(shí)，fA=μmBg，AB永不滑動(dòng)，除非繩斷；④AB一起相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)時(shí)，臨界條件：1）當(dāng)mBrB>mArA時(shí)，fA↓=μmBg-(mBrB-mArA)ω2↑→fA=0→反向→fA達(dá)到最大→從B側(cè)飛出；2）當(dāng)mBrB<mArA時(shí)，fA↑=μmBg+(mArA-mBrB)ω2↑→fA達(dá)到最大→ω↑→T↑→fB↓→fB=0→反向→fB達(dá)到最大→從A側(cè)飛出；AB相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)的臨界條SKIPIF1<0臨界條件：①SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；②SKIPIF1<0，SKIPIF1<0臨界條件：①SKIPIF1<0②SKIPIF1<0【例5】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(pán)上，a與轉(zhuǎn)軸的距離為L(zhǎng)，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2L，木塊與圓盤(pán)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(pán)從靜止開(kāi)始繞軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用ω表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)一定比b先開(kāi)始滑動(dòng)B．SKIPIF1<0是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度C．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，a所受摩擦力大小為SKIPIF1<0D．a(chǎn)、b所受的靜摩擦力大小始終相等【例6】如圖所示，一圓盤(pán)可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，圓盤(pán)半徑為R，甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為M和m（M>m），它們與圓盤(pán)之間的最大靜摩擦力均為正壓力的μ倍，兩物體用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩連在一起，L<R。若將甲物體放在轉(zhuǎn)軸位置上，甲、乙連線正好沿半徑方向拉直，要使兩物體與圓盤(pán)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)的角速度最大不得超過(guò)（兩物體看作質(zhì)點(diǎn)）（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例7】如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相等、可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊A和B放在轉(zhuǎn)盤(pán)上，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩連接，最大靜摩擦力均為各自重力的K倍，A與轉(zhuǎn)軸的距離為L(zhǎng)，整個(gè)裝置能繞通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)中心的轉(zhuǎn)軸SKIPIF1<0轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)，繩恰好伸直但無(wú)彈力?，F(xiàn)讓該裝置從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使角速度緩慢增大，重力加速度為g，下列正確的是（）A．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，繩子一定無(wú)彈力B．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，A、B相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)會(huì)滑動(dòng)C．SKIPIF1<0在SKIPIF1<0范圍內(nèi)增大時(shí)，A所受摩擦力大小一直變大D．SKIPIF1<0在SKIPIF1<0范圍內(nèi)增大時(shí)，B所受摩擦力大小變大【例8】如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體A、B通過(guò)輕繩連接，轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)繩中無(wú)拉力，A、B的質(zhì)量分別為m、2m，A、B與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，A、B離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為1.5r、r，當(dāng)兩物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法中正確的是（）A．繩中無(wú)拉力時(shí)，A、B物體受到的摩擦力大小相等B．當(dāng)繩中有拉力時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)大于SKIPIF1<0C．若轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為SKIPIF1<0，則A、B一起相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)向B離心的方向滑動(dòng)D．物體A所受的摩擦力方向一定指向圓心【例9】如圖所示，粗糙水平圓盤(pán)上，質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起，隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)物體間最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，則下列說(shuō)法正確的是（）A．B的向心力與A的向心力相等B．盤(pán)對(duì)B的摩擦力是B對(duì)A的摩擦力的3倍C．A有沿半徑向外滑動(dòng)的趨勢(shì)，B有沿半徑向內(nèi)滑動(dòng)的趨勢(shì)D．增大圓盤(pán)轉(zhuǎn)速，要使A、B保持相對(duì)靜止一起相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng)，則A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0大于B與盤(pán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0【例10】如圖所示，在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M=2.0kg的木塊，它與臺(tái)面間的最大靜摩擦力Ffm=6.0N，繩的一端系住木塊，另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O（為光滑的）懸吊一質(zhì)量m=1.0kg的小球，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以ω=5.0rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，欲使木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則它到O孔的距離可能是（

）A．6cm B．15cmC．30cm D．34cm離心現(xiàn)象受力特點(diǎn)：1.當(dāng)Fn=mω2r時(shí),物體做圓周運(yùn)動(dòng)。

2.當(dāng)Fn=0時(shí),物體沿切線方向飛出。

3.當(dāng)Fn<mω2r時(shí),物體逐漸遠(yuǎn)離圓心,做離心運(yùn)動(dòng)。

4.當(dāng)Fn>mω2r時(shí),物體將逐漸靠近圓心,做近心運(yùn)動(dòng)。【例11】如圖甲，滾筒洗衣機(jī)脫水時(shí)，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內(nèi)做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖乙，一件小衣物（可理想化為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m，滾筒半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，a、b分別為小衣物經(jīng)過(guò)的最高位置和最低位置．下列說(shuō)法正確的是（）A．衣物所受合力的大小始終為mω2RB．衣物轉(zhuǎn)到b位置時(shí)的脫水效果最好C．衣物所受滾筒的作用力大小始終為mgD．衣物在a位置對(duì)滾筒壁的壓力比在b位置的大【多維度分層專(zhuān)練】1．如圖所示，小球A可視為質(zhì)點(diǎn)，裝置靜止時(shí)輕質(zhì)細(xì)線AB水平，輕質(zhì)細(xì)線AC與豎直方向的夾角37°。已知小球的質(zhì)量為m，細(xì)線AC長(zhǎng)l，B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等。裝置能以任意角速度繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且小球始終在SKIPIF1<0平面內(nèi)，那么在角速度SKIPIF1<0從零緩慢增大的過(guò)程中（）（重力加速度g取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）A．兩細(xì)線張力均增大B．細(xì)線AB中張力一直變小，直到為零C．細(xì)線AC中張力一直增大D．當(dāng)AB中張力為零時(shí)，角速度可能為SKIPIF1<02．如圖所示，當(dāng)列車(chē)以恒定速率通過(guò)一段水平圓弧形彎道時(shí)，乘客發(fā)現(xiàn)在車(chē)廂頂部懸掛玩具小熊的細(xì)線與車(chē)廂側(cè)壁平行，同時(shí)觀察放在桌面上水杯內(nèi)的水面（桌面與車(chē)廂底板平行）。已知此彎道路面的傾角為θ，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。則下列判斷不正確的是（）A．列車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心加速度大小為gtanθB．列車(chē)的輪緣與軌道均無(wú)側(cè)向擠壓作用C．水杯受到指向桌面外側(cè)的靜摩擦力D．水杯內(nèi)水面與桌面平行3．2022年2月5日，由曲春雨、范可新、張雨婷、武大靖、任子威組成的短道速滑混合接力隊(duì)奪得中國(guó)在本次冬奧會(huì)的首枚金牌如圖所示，若將武大靖在彎道轉(zhuǎn)彎的過(guò)程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎時(shí)冰刀嵌入冰內(nèi)從而使冰刀受與冰面夾角為SKIPIF1<0（蹬冰角）的支持力，不計(jì)一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說(shuō)法正確的是（）A．武大靖轉(zhuǎn)彎時(shí)速度的大小為SKIPIF1<0B．武大靖轉(zhuǎn)彎時(shí)速度的大小為SKIPIF1<0C．若武大靖轉(zhuǎn)彎速度變大則需要增大蹬冰角D．若武大靖轉(zhuǎn)彎速度變大則需要減小蹬冰角4．圖示為運(yùn)動(dòng)員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景，轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧，運(yùn)動(dòng)員始終與自行車(chē)在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，只有當(dāng)?shù)孛鎸?duì)車(chē)的作用力通過(guò)車(chē)（包括人）的重心時(shí)，車(chē)才不會(huì)傾倒。設(shè)自行車(chē)和人的總質(zhì)量為M，輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A．車(chē)受到地面的支持力方向與車(chē)所在平面平行B．轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為SKIPIF1<0C．轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)與地面間的靜摩擦力一定為μMgD．轉(zhuǎn)彎速度越大，車(chē)所在平面與地面的夾角越小5．如圖所示，在水平圓盤(pán)同一直徑圓心兩側(cè)放著兩可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A和B，A的質(zhì)量是B質(zhì)量的3倍，B到圓心的距離是A到圓心距離的3倍，B與圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)是A與圓盤(pán)間動(dòng)摩擦因數(shù)的3倍，若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸00′緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)。則下列判斷正確的是（）A．A物體將先滑動(dòng)B．B物體將先滑動(dòng)C．若兩物體之間用細(xì)線連接且細(xì)線剛好伸直，則在細(xì)線斷前，整體會(huì)向B端移動(dòng)D．若兩物體之間用細(xì)線連接且細(xì)線剛好伸直，則在細(xì)線斷前，整體不會(huì)移動(dòng)6．兩個(gè)質(zhì)量分別為2m和m的小木塊a和b（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在水平圓盤(pán)上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為L(zhǎng)，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2L，a、b之間用長(zhǎng)為L(zhǎng)的強(qiáng)度足夠大的輕繩相連，木塊與圓盤(pán)間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(pán)從靜止開(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)輕繩剛好伸直但無(wú)張力，用ω表示圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)比b先達(dá)到最大靜摩擦力B．a(chǎn)、b所受的摩擦力始終相等C．ω=SKIPIF1<0是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度D．當(dāng)ω=SKIPIF1<0時(shí)，a所受摩擦力的大小為SKIPIF1<07．如圖所示，質(zhì)量為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的物體A、B用輕繩連接放在水平圓盤(pán)上，A、B距圓盤(pán)中心轉(zhuǎn)軸距離相等，此時(shí)細(xì)線伸直且恰無(wú)張力，A、B與圓盤(pán)間動(dòng)摩擦因數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。若圓盤(pán)從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，且在角速度ω緩慢增大的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．無(wú)論SKIPIF1<0、SKIPIF1<0大小關(guān)系如何，A、B一定同時(shí)達(dá)到最大靜摩擦力B．當(dāng)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)，A先達(dá)到最大靜摩擦力C．當(dāng)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)，隨角速度的緩慢增大，B的摩擦力方向?qū)l(fā)生改變D．當(dāng)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)，隨角速度的緩慢增大，A、B將向B的一側(cè)發(fā)生滑動(dòng)8．如圖所示，疊放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體A、B、C能隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B、C的質(zhì)量分別為3m、2m、m，A與B、B與轉(zhuǎn)臺(tái)、C與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，B、C離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為r、1.5r。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，以下說(shuō)法正確的是（）A．B對(duì)A的摩擦力一定為3μmg B．C與轉(zhuǎn)臺(tái)間的摩擦力大于A與B間的摩擦力C．轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度一定滿足：SKIPIF1<0 D．轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度一定滿足：SKIPIF1<09．如圖，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊A、B用輕繩相連，放在水平圓盤(pán)上，A恰好處于圓盤(pán)中心，B與轉(zhuǎn)軸的距離為l。木塊與圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦