2026年高考总复习优化设计一轮复习物理（广西版）-第3节　圆周运动

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第3节圆周运动第四章2026内容索引0102强基础增分策略增素能精准突破强基础增分策略一、描述圆周运动的主要物理量

快慢

相切m/s转动快慢rad/s一圈圈数sr/sr/min方向快慢圆心ω2rm/s2方向大小圆心mω2rN二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动

不变不变不变改变改变合力指向圆心不指向圆心Fn

方向Ft

大小易错辨析

(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。(

)(2)物体做匀速圆周运动时,其角速度大小是不变的。(

)(3)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的。(

)(4)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(

)(5)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。(

)×√××√应用提升1.(2024辽宁卷)“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图,当篮球在指尖上绕轴转动时,球面上P、Q两点做圆周运动的(

)A.半径相等B.线速度大小相等C.向心加速度大小相等D.角速度大小相等D解析

本题考查定轴转动的运动学特点——角速度相等。选项D正确。

三、离心运动1.定义

做离心运动的物体并没有受到一个离心力的作用做

的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供做圆周运动所需

的情况下,将做逐渐远离圆心的运动。

2.本质做圆周运动的物体,由于本身的

,总有沿着圆周

飞出去的倾向。

圆周运动向心力惯性切线方向3.受力特点(1)当Fn=mω2r时,物体做

运动。

(2)当Fn=0时,物体沿

方向飞出。

(3)当Fn<mω2r时,物体逐渐

圆心,做离心运动。

(4)当Fn>mω2r时,物体将逐渐靠近圆心,做近心运动。圆周切线远离易错辨析

(6)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出。(

)(7)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是由于摩托车受沿转弯半径向外的离心力的作用。(

)××应用提升2.(2024江苏卷)生产陶瓷的工作台匀速转动,台面上掉有陶屑,陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面够大),则(

)A.离轴OO'越远的陶屑质量越大B.离轴OO'越近的陶屑质量越大C.只有工作台边缘有陶屑D.离轴最远的陶屑距离轴不超过某一值RD解析

陶屑随工作台匀速转动,静摩擦力提供向心力,当所需向心力大于最大静摩擦力,即μmg<mω2R时,陶屑将滑动,所以离轴最远的陶屑距离轴不超过某一值R,且离轴远近与质量无关,D正确。增素能精准突破考点一圆周运动的运动学分析[自主探究]1.圆周运动各物理量间的关系

2.常见的三种传动方式及特点【对点演练】1.A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们的(

)A.线速度大小之比为4∶3B.角速度之比为3∶4C.圆周运动的半径之比为2∶1D.向心加速度大小之比为1∶2A

2.某自行车的传动结构示意图如图所示,其中Ⅰ是半径为r1的牙盘(大齿轮),Ⅱ是半径为r2的飞轮(小齿轮),Ⅲ是半径为r3的后轮。若某人在匀速骑行时每秒踩脚踏板转n圈,则下列判断正确的是(

)答案

D解析

脚踏板与牙盘同轴转动,二者角速度相等,每秒踩脚踏板n圈,因为转动一圈,相对圆心转过的角度为2π,所以角速度ω1=2πn,A项错误,牙盘边缘与飞轮边缘线速度的大小相等,据v=rω可知,飞轮边缘上的线速度

ACD

考点二圆周运动的动力学分析[师生共研]1.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。常见的匀速圆周运动模型如下:2.向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置。(2)分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力,就是向心力。3.“一、二、三、四”求解圆周运动问题

【典例突破】典例1.(多选)右图为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90m的大圆弧和r=40m的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心O、O'距离L=100m。赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍。假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动。要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g取10m/s2,π=3.14),则赛车(

)A.在绕过小圆弧弯道后加速B.在大圆弧弯道上的速率为45m/sC.在直道上的加速度大小为5.63m/s2D.通过小圆弧弯道的时间为5.58s思维点拨

该题是一个多过程圆周运动问题,首先分清过程,明确过程之间的关系,比如:因为最大径向静摩擦力一样,向心力最大值一样,所以在大弯道上的最大速度大于小弯道上的最大速度,要想时间最短,可在绕过小圆弧弯道后加速。答案

AB解析

如图所示,设直道分别为AB和CD段,作BE平行于OO',根据几何知识可得BE=100

m,AE=50

m,AB=50

m,设赛车在大圆弧上的速度为vA,根据牛顿第二定律,2.25

mg=m,可得vA=45

m/s,设赛车在小圆弧上的速度为vB,考题点睛

考点考向点睛向心力的来源向心力供需关系规律:摩擦力提供向心力,由Fn=Ffm=知大弯道最大速度大于小弯道最大速度,所以过小弯道后加速,然后再过大弯道时间最短方法:分段分析综合考虑【对点演练】4.(多选)(2024山东德州阶段练)如图所示的三幅图表示的是有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是(

)A.如图甲,小球受到重力、绳子拉力和向心力B.如图甲,A、B在同一水平面内,A的角速度比B大C.如图乙,两小球在光滑且固定的圆锥筒内做匀速圆周运动,A的线速度比B大D.如图丙,A、B绳长相同,B的周期比A小CD

A

6.火车转弯时,如果铁路弯道的内、外轨一样高,则外轨对轮缘(如图甲所示)挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力(如图乙所示),但是靠这种办法得到向心力,铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨(如图丙所示),内外铁轨平面与水平面倾角为θ。当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压。设此时的速度大小为v,重力加速度为g,以下说法正确的是(

)A.当火车速率大于v时,内轨将受到轮缘的挤压B.当火车质量改变时,规定的行驶速度也将改变D.按规定速度行驶时,支持力小于重力

C解析

当火车转弯的速度大于v时,重力和支持力的合力不足以提供其做圆周运动的向心力,车轮会挤压外轨道,选项A错误。设火车的质量为m,转弯半径为R,当火车以速度v行驶时,是重力和支持力的合力恰好提供向心力,如图所示。在竖直方向上:Fcos

θ=mg①考点三水平面内圆周运动的临界极值问题[名师破题]水平面内圆周运动的临界极值问题通常有两类,一类是与摩擦力有关的临界问题,一类是与弹力有关的临界问题。1.与摩擦力有关的临界极值问题物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间的静摩擦力恰好达到最大静摩擦力。2.与弹力有关的临界极值问题压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零;绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。3.解决此类问题的一般思路首先要考虑达到临界条件时物体所处的状态;其次分析该状态下物体的受力特点;最后结合圆周运动知识,列出相应的动力学方程综合分析。【典例突破】典例2.如图所示,餐桌中心是一个半径为r=1.5m的圆盘,圆盘可绕中心轴转动,近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。已知放置在圆盘边缘的小物体与圆盘的动摩擦因数为μ1=0.6,与餐桌的动摩擦因数为μ2=0.225,餐桌离地高度为h=0.8m。设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。(1)为使小物体不滑到餐桌上,圆盘的角速度ω的最大值为多少?(2)缓慢增大圆盘的角速度,小物体从圆盘上甩出,为使小物体不滑落到地面,餐桌半径R的最小值为多大?(3)若餐桌半径R'=r,则在圆盘角速度缓慢增大时,小物体从圆盘上被甩出后滑落到地面上的位置到从圆盘甩出点的水平距离L为多少?思路突破

(1)对小物体在圆盘上时进行动力学分析,由牛顿第二定律和向心加速度公式求ω的最大值。(2)对小物体在桌面上时进行动力学分析,由牛顿第二定律和运动学公式求R的最小值。(3)对小物体进行运动分析,由运动学公式和平抛运动规律求解L。(4)小物体离开圆盘时的速度方向沿圆盘的切线方向,小物体离开圆盘的速度方向与小物体离开餐桌的速度方向相同,这两点如果分析不清会导致后面的解答完全错误。答案

(1)2rad/s

(2)2.5m

(3)2.1m解析

(1)由题意可得,当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时,圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力,所以随着圆盘转速的增大,小物体受到的静摩擦力增大。当静摩擦力最大时,小物体即将滑落,此时圆盘的角速度达到最大,则有Ffm=μ1FN=mrω2,FN=mg【对点演练】7.(2024安徽合肥一中模拟)港珠澳大桥总长约55km,是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的陆海大桥,设计时速100km/h。如图所示,该路段是港珠澳大桥的一段半径r=150m的圆弧形弯道,总质量为m=1800kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=90km/h做匀速圆周运动(汽车可视为质点,路面视为水平且不考虑车道的宽度)。

D

8.如图所示,三个可视为质点的、相同的木块A、B和C放在转盘上,质量均为m,C放在A的上面,A和B两者用长为l的细绳连接,木块与转盘、木块与木块之间的动摩擦因数均为k,A放在距离转轴l处,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时,绳恰好伸直,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,以下说法正确的是(

)答案

B

考点四竖直面内圆周运动的“轻绳”和“轻杆”模型[名师破题]1.“绳、杆”模型涉及临界问题分析

2.分析思路

【典例突破】典例3.如图所示,轻杆长3L,在杆两端分别固定质量均为m的球A和球B,光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点,外界给系统一定能量后,杆和球在竖直平面内转动,球B运动到最高点时,杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻