2026年高中物理高三选择题强化训练：圆周运动的综合性应用（解析版）

专题L9圆周运动的综合性应用

1.运球转身是运球中的一种基本方法，是篮球运动中重要进攻吱术之一。拉球转身的动作是难点，例如图

。所示为运动员为拉球转身的一瞬间，由于篮球规则规定手掌不能上翻，我们将此过程理想化为如图力所示

的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，绕着转轴（中枢脚所在直线）做圆周运动，假设

手掌和球之间的最大静摩擦因数为0.5,篮球质量为600克，宜径24厘米，手到转轴的距离为0.5米，则要

顺利完成此转身动作，篮球和手至少要有多大的速度（）

图储）图（/＞）

A.2.28m/sB.2.76m/s

C.3.16m/sD.3.52m/s

【答案】B

【详解】竖直方向上/=/=〃N水平方向上N=也—解得i=^^=2.76m/s,r=0.5m-；xC.24m=0.38m

故选Bo

2.石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯〃的制造成为可能，人类将有望通过“太

空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内有一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的

同步II星A的高度延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于降低成本发射绕地人造H星。如图所示.

假设某物体B乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处，与同高度运行的卫星C相比较（）

♦A

•....」同步卫星

A.B的线速度大于C的线速度

B.B的线速度等于C的线速度

C.若B突然脱离电梯，B将做离心运动

D.若B突然脱离电梯，B将做近心运动

【答案】D

【详解】AB.人造地球卫星轨道越高周期越大，由图可知C的周期小于同步卫星的周期即小于B的周期，

则C的角速度大于B的角速度，日公式口=-。知C的线速度大于B的线速度，则AB错误；

CD.若B突然脱离电梯，因其线速度小于同轨道的卫星的线速度，由万有引力公式/二可知所需向心

r

力小于万有引力，B将做近心运动，故C错误,D正确。故选D。

3.一片树叶落在雨伞上面，通过旋转雨伞可以将树叶甩出去.雨伞平面可以看作圆锥面，树叶可看作质点，

与伞柄的距离为心如图所示.雨伞的角速度。逐渐增大，达到豌时，树叶即将发生滑动.设最大静摩擦

力等于滑动摩擦力.已知重力加速度为g,则下列说法中正确的是（）

A.随着“增大，树叶受到的离心力大于向心力，最终脱离伞面

B.树叶滑动之前，随着回增大，树叶受到的支持力不变

C.树叶滑动之前，随着“增大，树叶受到的摩擦力变大

D.树叶与伞面之间的动摩擦因数〃=理

g

【答案】C

【详解】A.树叶被甩出去是因为指向圆心的合力小于所需要的向心力，发生离心现象，A错误;

BC.树叶滑动之前，受力分析如图1所示

在竖直方向受力平衡，有/sin6+Ncose=，〃g在水平方向，有Jcos0-Nsin0=""R联立解得支持力

"="央8$夕-〃〃/心也。随角速度（0的增大而减小；摩擦力/=〃{"访，+〃?3%8$。随角速度CO的增大而增大，

B错误，C正确：

D.雨伞的角速度达到g时.，树叶刚好发生滑动，此时在竖直方向有了sine+Ncos9=，心

在水平方向有加―嗝R再由〜小，可得〃=£=嗯*嘿岩＞皿翳=遮

Nmgcos0-Ksin0mgcos0g

D错误。故选C。

4.如图所示有竖直平面内的!圆轨道，轨道内外两侧均光滑，半径为R,质量为加的小滑块以H、彩初速

4

度分别在轨道最高点的内侧和外侧运动，以下关于滑块是否脱离轨道的说法正确的是（）

A.不管在轨道的内侧还是外侧运动，只要最高点不脱离则其它点一定不会脱离轨道

B.不管在轨道的内侧还是外侧运动，只要最高点的速度大于等于我，一定不会脱离轨道

C.在轨道的内侧最高点的速度匕之阚、外侧最高点的速度岭=。，都不会脱离轨道

D.在轨道的内侧只要匕〈我一定脱离轨道，外侧无论匕多大都会脱离轨道

【答案】D

【详解】当小滑块在轨道内侧运动时，受力分析如图

小geos0

v2

小滑块所受指向轨道圆心的合力提供向心力,故cos0+F、=in—从最高点滑下来,由机械能守恒定律

R

+，噂R（l—cos。）联立得耳=2〃?g+皿一3〃吆8§。所以当居之。时，小滑块能够不脱离轨道在

22R

22

轨道内侧运动，需满足2mg+cos。当〃=0。时，cos〃最大，所以需满足2〃吆+空>>3mg解得小滑

RR

块在轨道内侧运动不脱离轨道的条件是w之阚当小滑块在轨道外侧运动时，受力分析如图

小滑块所受指向轨道圆心的合力提供向心力，故，摩COS0-加匕从最高点滑下来，由机械能守恒定律

R

；，小=1"时+mgR（l-cos6）联立得4=3mgcos0-2mg-些所以当耳时，小滑块能够不脱离轨道在

22R

轨道外侧运动，需满足2〃吆+等W3/〃gcos0当心90°时，cos。最小，所以需满足2〃田+誓40显然以无解，

所以无论小滑块以多大的速度在轨道外侧从最高点滑出，都会脱离轨道，所以A、B、C错误。故选D。

5.图甲为小明的磁带录音机的磁带盒，可简化为图乙所示的传动模型，A、B为缠绕磁带的两个轮子，两轮

的半径均为广，在放音结束时磁带全部绕到了B轮上，磁带的外缘半径R=3r。小明现在进行倒带，使磁带

全部绕到A轮上。倒带时A轮是主动轮，其角速度是恒定的，B轮是从动轮倒带结束后小明再以正常速度

放音（当磁带从放音头经过时，磁带上的磁信息被读取），宜到磁带全部播放完。己知该磁带的厚度均匀，

放音时不会卡带。则下列说法错误的是（）

AB

图甲图乙

A.倒带结束前一瞬间A、B两轮的角速度之比为1:3

B.倒带过程中A轮的磁带边缘的线速度变小

C.倒带结束后以止常速度放音时，磁带边缘的线速度大小恒定

D.倒带结束后小明以正常速度放音时，他发觉磁带A轮的外缘半径由最初的R=3厂减小到2厂历时20分钟，

于是他推断磁带的外缘半径由2,•减小到「的时间为12分钟

【答案】B

【详解】A.由题意，在倒带结束时，磁带全部绕到了A轮上，磁带的外缘半径R=3r,而线速度-相等，

则有〃/=稣，.解得幺■=《=:故倒带结束时A、B两轮的角速度之比为1:3,A正确，不符合题意；

B.在A轮转动的过程中，角速度恒定，随着磁带的倒回，A轮隹磁带边缘的半径变大，根据喙=加入可知A

轮的磁带边缘的线速度增大，B错误，符合题意；

C.倒带结束后以正常速度放音时，磁带边缘的线速度大小必须恒定，否则放音时将失真，C正确，不符合

题意；

D.设磁带开始半径为R,磁带厚度为"，匀速走带时的速度为叭对4=20min过程有了⑶>⑵>=（%）d

对，2过程有乃（2，）2-不，=（%间联立解得4=12min,D正确，不符合题意。故选B。

6.偏心振动轮广泛应用于生活中的各个领域，如手机振动器、按摩仪、混凝土平板振动机等。如图甲，某

工人正操作平板振动机进行水泥路面的压实作业.平板振动机中偏心振动轮的简化图如图乙所示，轮上有

一质量较大的偏心块。若偏心轮绕转轴。在竖直面内转动则当偏心块的中心运动到图中哪一位置时，振动

机对路面压力最大（）

甲乙

A.PB.QC.MD.N

【答案】A

【详解】对偏心轮边缘的一点，转到最低点P时满足/-〃吆=〃，1r可得地面对振动机的支持力

/=/咫+〃依。•此时路面对振动机的支持力最大，根据牛顿第三定律可知振动机对路面压力最大。

故选A。

7.如图甲所示是古代用牛车灌溉时的场景，其简化图如图乙所示，已知A、B、C三个圆的半径分别为公仆小

C每转一圈能将8个相同竹筒中的水（质量均为小）灌溉到农田中，已知牛每分钟牵引中柱转动〃圈，则一

个小时内该牛车对农田灌溉水的质量为（）

甲乙

480〃460/1r.60〃〃480〃9

A.巾B.。用C.帆D.--------与〃

rc

【答案】A

【详解】根据图乙可知,中柱和A的转速相同,有vA斗J北"A和4边缘的线速度大小相等，有vA=vB

A

B和C的角速度相同，则有为-4则C的转速为〃c—J-rnr/s则一个小时内牛车对农田灌溉水的质量

,n

为&=3600x=480〃-小故选Ao

8.如图所示，水平放置的圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，质量分别为加八〃%的物块A、B（均视为质

点）放置在圆盘上随圆盘一起做匀速圆周运动的半径分别为，八灰，与圆盘间的动摩擦因数分别为〃八〃“，

最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使转盘转速逐渐缓慢增大，则A比6先滑动的条件一定是（）

A.B.人＜小C.葭。＜为％D.

【答案】D

【详解】A.由牛顿第二定律与圆周运动规律：当A刚要相对圆盘滑动时必叫g=〃?W"当3刚要相对圆盘

滑动时〃“网=〃2依/可得a=维，。/=幺适两物块相对圆盘开始滑动的临界角速度与质量叫、叫无

rArB

关，A错误；

BCD.当A比8先滑动时，则有成＜就即9”整理可得4通＜4然故BC错误，D正确。故选D。

9.如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制，其结构如图内所示，弹簧一端固定在顶部，

另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速度达到一定值时，P拉伸弹簧后使触点力、8接触，从而接通电

路使气嘴灯发光。触点8与车轮圜心距离为R,车轮静止且气嘴灯在最低点时触点力、8距离为一，已知P

与触点力的总质量为〃?，弹簧劲度系数为七重力加速度大小为g,不计接触式开关中的一切摩擦，小物块

P和触点/、〃均视为质点，则（）

接

触

式

开

关

度为

角速

最小

动的

速转

轮匀

，车

直发光

嘴灯一

要使气

C.

珠潸

度为』

小角速

动的最

匀速转

，车轮

直发光

嘴灯一

要使气

D.

】AC

【答案

次

=〃?3

有以

，则

度最小

的角速

速转动

车轮匀

，此时

时发光

最低点

运动到

气嘴灯

B.当

解】A

【详

误;

'B错

正确

故A

=礁

得①

车轮

发光，

灯一直

使气嘴

.即要

上网

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2犬

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2〃名

以+

，则

能发光

高点时

动到最

嘴灯运

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CD

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。

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。故

错误

确，D

C正

,故

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速度为

最小角

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匀速

过定

绳绕

的轻

够长

过足

侧通