新高考物理一輪復習分層提升練習專題24 圓周運動基本物理量、水平面內的圓周運動、離心現(xiàn)象（原卷版）

專題24圓周運動基本物理量、水平面內的圓周運動、離心現(xiàn)象導練目標導練內容目標1圓周運動基本物理量目標2水平面內的圓周運動（圓錐擺、圓筒、轉彎模型和圓盤臨界模型）目標3離心現(xiàn)象【知識導學與典例導練】圓周運動基本物理量1．勻速圓周運動各物理量間的關系2．三種傳動方式及特點(1)皮帶傳動（甲乙）：皮帶與兩輪之間無相對滑動時，兩輪邊緣線速度大小相等。(2)齒輪傳動（丙）：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。(3)同軸傳動（?。簝奢喒潭ㄔ谕晦D軸上轉動時，兩輪轉動的角速度大小相等。3.向心力：（1）來源：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，也可以是幾個力的合力或某個力的分力，在受力分析中要避免再另外添加一個向心力。（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A輪繞過其中心的豎直軸轉動時，由于摩擦力作用，B輪也隨之無滑動地轉動起來．a、b、c分別為三輪邊緣的三個點，則a、b、c三點在運動過程中的（）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做勻速圓周運動。人的質量為m，運動半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，當座艙運動到與圓心等高處時，則座艙對人的作用力（）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水平面內的圓周運動（圓錐擺、圓筒、轉彎模型和圓盤臨界模型）1．圓周運動動力學分析過程：2.基礎運動模型運動模型圓錐擺模型mgmgθlT圓錐筒、圓碗和圓筒模型mgmgθ(lFNmgmgθRFN轉彎模型【例3】智能呼啦圈輕便類觀，深受大眾喜愛。如圖甲所示，腰帶外側帶有軌道，將滑輪置于軌道內，滑輪通過一根不可伸長的繩子與配重連接，其簡化模型如圖乙所示。水平固定好腰帶，通過人體的微小扭動，配重將在滑輪的帶動下一起在水平面內做勻速圓周運動，繩子與豎直方向夾角為SKIPIF1<0，運動過程中腰帶可看作不動，下列說法正確的是（）A．若以更大的轉速勻速轉動，則繩子上的拉力將增大B．若以更大的轉速勻速轉動，則身體對腰帶的摩擦力將增大C．增大轉速的過程中，繩子對配重的拉力不會對配重做功D．若增加配重，保持轉速不變，則繩子與豎直方向的夾角將減小【例4】如圖甲所示，途中火車要進入某半徑為SKIPIF1<0的彎道，火車在軌道上的的截面圖如圖乙所示。已知兩軌間寬度為SKIPIF1<0，彎道內外軌高度差是SKIPIF1<0，重力加速度為SKIPIF1<0。若火車轉彎時輪緣與鐵軌間恰好無作用，則此時火車的速度為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03.水平面內的圓盤臨界模型①口訣：“誰遠誰先飛”；②a或b發(fā)生相對圓盤滑動的各自臨界角速度：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0①口訣：“誰遠誰先飛”；②輕繩出現(xiàn)拉力，先達到B的臨界角速度：SKIPIF1<0；③AB一起相對圓盤滑動時，臨界條件：隔離A：T=μmAg；隔離B：T+μmBg=mBω22rB整體：μmAg+μmBg=mBω22rBAB相對圓盤滑動的臨界條件：SKIPIF1<0①口訣：“誰遠誰先飛”；②輕繩出現(xiàn)拉力，先達到B的臨界角速度：SKIPIF1<0；③同側背離圓心，fAmax和fBmax指向圓心，一起相對圓盤滑動時，臨界條件：隔離A：μmAg-T=mAω22rA；隔離B：T+μmBg=mBω22rB整體：μmAg+μmBg=mAω22rA+mBω22rBAB相對圓盤滑動的臨界條SKIPIF1<0①口訣：“誰遠誰先飛”（rB>rA）；②輕繩出現(xiàn)拉力臨界條件：SKIPIF1<0；此時B與面達到最大靜摩擦力，A與面未達到最大靜摩擦力。此時隔離A：fA+T=mAω2rA；隔離B：T+μmBg=mBω2rB消掉T：fA=μmBg-(mBrB-mArA)ω2③當mBrB=mArA時，fA=μmBg，AB永不滑動，除非繩斷；④AB一起相對圓盤滑動時，臨界條件：1）當mBrB>mArA時，fA↓=μmBg-(mBrB-mArA)ω2↑→fA=0→反向→fA達到最大→從B側飛出；2）當mBrB<mArA時，fA↑=μmBg+(mArA-mBrB)ω2↑→fA達到最大→ω↑→T↑→fB↓→fB=0→反向→fB達到最大→從A側飛出；AB相對圓盤滑動的臨界條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，兩個質量均為m的小木塊a和b（可視為質點）放在水平圓盤上，a與轉軸的距離為L，b與轉軸的距離為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軸緩慢地加速轉動，用ω表示圓盤轉動的角速度，下列說法正確的是（）A．a一定比b先開始滑動B．SKIPIF1<0是b開始滑動的臨界角速度C．當SKIPIF1<0時，a所受摩擦力大小為SKIPIF1<0D．a、b所受的靜摩擦力大小始終相等【例6】如圖所示，一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內運動，圓盤半徑為R，甲、乙兩物體的質量分別為M和m（M>m），它們與圓盤之間的最大靜摩擦力均為正壓力的μ倍，兩物體用長為L的輕繩連在一起，L<R。若將甲物體放在轉軸位置上，甲、乙連線正好沿半徑方向拉直，要使兩物體與圓盤不發(fā)生相對滑動，則圓盤旋轉的角速度最大不得超過（兩物體看作質點）（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例7】如圖所示，兩個質量相等、可視為質點的木塊A和B放在轉盤上，用長為L的細繩連接，最大靜摩擦力均為各自重力的K倍，A與轉軸的距離為L，整個裝置能繞通過轉盤中心的轉軸SKIPIF1<0轉動，開始時，繩恰好伸直但無彈力?，F(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉動，使角速度緩慢增大，重力加速度為g，下列正確的是（）A．當SKIPIF1<0時，繩子一定無彈力B．當SKIPIF1<0時，A、B相對于轉盤會滑動C．SKIPIF1<0在SKIPIF1<0范圍內增大時，A所受摩擦力大小一直變大D．SKIPIF1<0在SKIPIF1<0范圍內增大時，B所受摩擦力大小變大【例8】如圖所示，水平轉臺上的小物體A、B通過輕繩連接，轉臺靜止時繩中無拉力，A、B的質量分別為m、2m，A、B與轉臺間的動摩擦因數(shù)均為μ，A、B離轉臺中心的距離分別為1.5r、r，當兩物體隨轉臺一起勻速轉動時，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列說法中正確的是（）A．繩中無拉力時，A、B物體受到的摩擦力大小相等B．當繩中有拉力時，轉臺轉動的角速度應大于SKIPIF1<0C．若轉臺轉動的角速度為SKIPIF1<0，則A、B一起相對轉臺向B離心的方向滑動D．物體A所受的摩擦力方向一定指向圓心【例9】如圖所示，粗糙水平圓盤上，質量相等的A、B兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻速圓周運動，設物體間最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，則下列說法正確的是（）A．B的向心力與A的向心力相等B．盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的3倍C．A有沿半徑向外滑動的趨勢，B有沿半徑向內滑動的趨勢D．增大圓盤轉速，要使A、B保持相對靜止一起相對圓盤滑動，則A、B之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0大于B與盤之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0【例10】如圖所示，在水平轉臺上放一個質量M=2.0kg的木塊，它與臺面間的最大靜摩擦力Ffm=6.0N，繩的一端系住木塊，另一端穿過轉臺的中心孔O（為光滑的）懸吊一質量m=1.0kg的小球，當轉臺以ω=5.0rad/s的角速度轉動時，欲使木塊相對轉臺靜止，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：1.當Fn=mω2r時,物體做圓周運動。

2.當Fn=0時,物體沿切線方向飛出。

3.當Fn<mω2r時,物體逐漸遠離圓心,做離心運動。

4.當Fn>mω2r時,物體將逐漸靠近圓心,做近心運動?！纠?1】如圖甲，滾筒洗衣機脫水時，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內做順時針的勻速圓周運動。如圖乙，一件小衣物（可理想化為質點）質量為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)過的最高位置和最低位置．下列說法正確的是（）A．衣物所受合力的大小始終為mω2RB．衣物轉到b位置時的脫水效果最好C．衣物所受滾筒的作用力大小始終為mgD．衣物在a位置對滾筒壁的壓力比在b位置的大【多維度分層專練】1．如圖所示，小球A可視為質點，裝置靜止時輕質細線AB水平，輕質細線AC與豎直方向的夾角37°。已知小球的質量為m，細線AC長l，B點距C點的水平和豎直距離相等。裝置能以任意角速度繞豎直軸轉動，且小球始終在SKIPIF1<0平面內，那么在角速度SKIPIF1<0從零緩慢增大的過程中（）（重力加速度g取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）A．兩細線張力均增大B．細線AB中張力一直變小，直到為零C．細線AC中張力一直增大D．當AB中張力為零時，角速度可能為SKIPIF1<02．如圖所示，當列車以恒定速率通過一段水平圓弧形彎道時，乘客發(fā)現(xiàn)在車廂頂部懸掛玩具小熊的細線與車廂側壁平行，同時觀察放在桌面上水杯內的水面（桌面與車廂底板平行）。已知此彎道路面的傾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g。則下列判斷不正確的是（）A．列車轉彎時的向心加速度大小為gtanθB．列車的輪緣與軌道均無側向擠壓作用C．水杯受到指向桌面外側的靜摩擦力D．水杯內水面與桌面平行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奪得中國在本次冬奧會的首枚金牌如圖所示，若將武大靖在彎道轉彎的過程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運動，轉彎時冰刀嵌入冰內從而使冰刀受與冰面夾角為SKIPIF1<0（蹬冰角）的支持力，不計一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說法正確的是（）A．武大靖轉彎時速度的大小為SKIPIF1<0B．武大靖轉彎時速度的大小為SKIPIF1<0C．若武大靖轉彎速度變大則需要增大蹬冰角D．若武大靖轉彎速度變大則需要減小蹬冰角4．圖示為運動員在水平道路上轉彎的情景，轉彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧，運動員始終與自行車在同一平面內。轉彎時，只有當?shù)孛鎸嚨淖饔昧νㄟ^車（包括人）的重心時，車才不會傾倒。設自行車和人的總質量為M，輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．車受到地面的支持力方向與車所在平面平行B．轉彎時車不發(fā)生側滑的最大速度為SKIPIF1<0C．轉彎時車與地面間的靜摩擦力一定為μMgD．轉彎速度越大，車所在平面與地面的夾角越小5．如圖所示，在水平圓盤同一直徑圓心兩側放著兩可視為質點的物體A和B，A的質量是B質量的3倍，B到圓心的距離是A到圓心距離的3倍，B與圓盤間的動摩擦因數(shù)是A與圓盤間動摩擦因數(shù)的3倍，若圓盤從靜止開始繞轉軸00′緩慢地加速轉動。則下列判斷正確的是（）A．A物體將先滑動B．B物體將先滑動C．若兩物體之間用細線連接且細線剛好伸直，則在細線斷前，整體會向B端移動D．若兩物體之間用細線連接且細線剛好伸直，則在細線斷前，整體不會移動6．兩個質量分別為2m和m的小木塊a和b（可視為質點）放在水平圓盤上，a與轉軸OO′的距離為L，b與轉軸的距離為2L，a、b之間用長為L的強度足夠大的輕繩相連，木塊與圓盤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。若圓盤從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動，開始時輕繩剛好伸直但無張力，用ω表示圓盤轉動的角速度，下列說法正確的是（）A．a比b先達到最大靜摩擦力B．a、b所受的摩擦力始終相等C．ω=SKIPIF1<0是b開始滑動的臨界角速度D．當ω=SKIPIF1<0時，a所受摩擦力的大小為SKIPIF1<07．如圖所示，質量為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的物體A、B用輕繩連接放在水平圓盤上，A、B距圓盤中心轉軸距離相等，此時細線伸直且恰無張力，A、B與圓盤間動摩擦因數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。若圓盤從靜止開始轉動，且在角速度ω緩慢增大的過程中，下列說法正確的是（）A．無論SKIPIF1<0、SKIPIF1<0大小關系如何，A、B一定同時達到最大靜摩擦力B．當SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時，A先達到最大靜摩擦力C．當SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時，隨角速度的緩慢增大，B的摩擦力方向將發(fā)生改變D．當SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時，隨角速度的緩慢增大，A、B將向B的一側發(fā)生滑動8．如圖所示，疊放在水平轉臺上的小物體A、B、C能隨轉臺一起以角速度ω勻速轉動，A、B、C的質量分別為3m、2m、m，A與B、B與轉臺、C與轉臺間的動摩擦因數(shù)都為μ，B、C離轉臺中心的距離分別為r、1.5r。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，以下說法正確的是（）A．B對A的摩擦力一定為3μmg B．C與轉臺間的摩擦力大于A與B間的摩擦力C．轉臺的角速度一定滿足：SKIPIF1<0 D．轉臺的角速度一定滿足：SKIPIF1<09．如圖，兩個質量均為m的小木塊A、B用輕繩相連，放在水平圓盤上，A恰好處于圓盤中心，B與轉軸的距離為l。木塊與圓盤間的動摩擦