物理二轮复习专项训练：力学专题 圆周运动问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：力学专题圆周运动问题一、单选题1．如图所示，小物体随圆盘一起绕中心O点在水平面内做匀速圆周运动。小物体加速度的方向指向（）A．O点 B．a C．b点 D．c点2．走马灯（如图所示），这一富有传统特色的工艺品，起源可以追溯到隋唐时期。其工作原理：点燃底部蜡烛，上升的热空气驱动扇叶旋转，带动纸片绕竖直转轴匀速转动，若我们观察到某一灯面上相邻纸马和纸片战士的图形交替的时间间隔为5s，四个纸片均匀分布，则该走马灯的角速度约为（）A． B．C． D．3．如图所示，餐桌上的转盘匀速转动，碗相对于转盘静止，则碗相对转盘的运动趋势是（）A．没有运动趋势 B．沿半径指向圆心C．沿轨迹切线方向 D．沿半径背离圆心4．某款自行车的链条传动装置，如图所示。在左、右两轮盘边缘P、Q两点的线速度分别为vP、vQ，角速度分别为ωP、ωQ，则（）A．ωP>ωQB．ωP<ωQC．vP>vQD．vP<vQ5．发射人造地球卫星时，火箭使卫星不断加速后以一定的速度进入预定轨道。我国有甘肃酒泉卫星发射中心和海南文昌卫星发射中心，如图所示。在发射大重量近地轨道卫星、地球同步轨道卫星和深空探测航天器时会选择文昌卫星发射中心，这样选址的主要优点是（

）A．文昌卫星发射中心偏离人口密集的地方B．文昌卫星发射中心的重力加速度较大C．文昌卫星发射中心自转角速度较大，卫星容易发射出去D．文昌卫星发射中心靠近赤道，自转线速度较大，发射时节省能量6．如图，小车沿固定的等距螺旋轨道向上做匀速率运动，轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，该小车（）A．角速度大小不变 B．向心力不变C．处于平衡状态 D．处于超重状态7．在我们云贵高原，公路总是左弯右拐的。如图所示，在高速公路的转弯处（）

A．路面外侧比内侧高B．路面外侧比内侧低C．汽车转弯时，向心力由地面给的摩擦力提供D．如果在平原地带，高速公路的转弯处就修建成水平的最好8．如图所示，质量为的小球（视为质点）在细绳和OP作用下处于平衡状态，细绳，与竖直方向的夹角均为。现剪断细绳OP，小球开始运动．重力加速度g取，则（

）A．细绳OP剪断前的拉力大小为B．细绳OP剪断瞬间，细绳的拉力大小为C．细绳OP剪断瞬间，小球的加速度大小为D．小球运动到最底点时对细绳的拉力大小为9．如图所示，电动打夯机由偏心轮（飞轮和配重物组成）、电动机和底座三部分组成。电动机、飞轮和底座总质量为M，配重物质量为m，配重物的重心到轮轴的距离为R，重力加速度为g。在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内匀速转动，皮带不打滑。当偏心轮上的配重物转到顶端时，底座刚好对地面无压力。下列说法正确的是（）

A．电动机轮轴与偏心轮转动角速度相同B．配重物转到顶点时处于超重状态C．偏心轮转动的角速度为D．打夯机对地面压力的最大值大于10．质量可以忽略的甲、乙两棒一端各固定一相同小球，另一端可以绕水平转轴在竖直平面内转动，如图所示，现将两棒由水平位置无初速度释放，转过θ角（）。已知甲棒较长，不计一切阻力，下列说法正确的是（

）A．两棒转过相同角度θ时，两小球的线速度一样大B．两棒转过相同角度θ时，甲棒上小球的向心加速度较大C．两棒转过相同角度θ时，两棒转动的角速度一样大D．两棒转过相同角度θ时，运动时间的关系为二、多选题11．如图甲所示凸轮轴为汽车发动机上的重要部分，轮缘上各点到轴O的距离各不相同，凸轮轴围绕轴O转动。某同学在轮缘上取如图乙所示的a、b两点，并做出了a、b两点的速度方向，均沿着轮缘的切线方向，其中、与的夹角小于。下列判断正确的是（）。A．该同学做出的a点的速度方向是正确的B．该同学做出的b点的速度方向是正确的C．a点的线速度小于b点的线速度D．a、b两点角速度相同12．轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一小球，使小球在竖直平面内做匀速圆周运动。如图所示，图中P位置小球所受杆的作用力F的示意图可能正确的是（）A． B．C． D．13．关于曲线运动，以下说法正确的是（）A．曲线运动可能是匀变速运动B．做曲线运动的物体速度方向可能保持不变C．做曲线运动的物体加速度可能是变化的D．做圆周运动的物体加速度一定指向圆心14．如图，弹簧左端固定，将圆管弯成圆弧轨道分别与水平轨道相切于M、N点，质量为M=4kg的小球B静止在水平轨道上，将质量为m=2kg的小球A压缩弹簧后由静止释放，小球能从M点进入圆弧轨道，通过轨道的最高点P时恰好与圆管无弹力作用，之后从N点返回水平轨道，水平轨道足够长，两球间的碰撞为弹性碰撞，已知两球的大小相同且半径很小，圆弧轨道半径R=0.1m，不计一切摩擦和空气阻力，g取10m/s²。则（）A．释放小球A时弹簧内储存的弹性势能为10JB．两小球第一次碰撞后速度大小之比为1：2C．A小球再次返回轨道运动时与内轨道无弹力D．两小球至多能发生2次碰撞15．2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮进行授课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。在天宫课堂上，航天员老师在太空实验室中做如图所示的实验。一根长为L的不可伸长的轻绳，一端固定于O点，另一端系一质量为m的小球可视为质点。开始时，小球位于位置M，O、M间距离，绳子处于松弛状态。小球突然受到一瞬时冲量后以初速度垂直于OM向右运动，设在以后的运动中小球到达位置N，此时小球的速度方向与绳垂直，则小球从M运动到N的过程中，下列说法正确的是（）A．小球的机械能守恒 B．轻绳对小球做功不为零C．小球始终做匀速圆周运动 D．小球在N点时的速度大小为16．在某次娱乐节目中，质量为m的参赛者抓住绳子，以O点为圆心从最低点A荡到与竖直方向夹角的B点时松手并沿切线方向飞出，经过最高点C，之后落入水中，如图所示。若参赛者在空中经过最高点C时的速度大小为，绳长为，参赛者可视为质点，不计空气阻力和绳的质量，重力加速度为g。下列说法正确的是（

）A．在参赛者从B点运动到C点的过程中，动量的变化率不断减小B．参赛者在B点的速度大小为C．参赛者在B点时松手前瞬间受到绳子的作用力大小为D．若C点到水面的高度为C、B间高度的6倍，则参赛者从最高点落到水面的时间为三、填空题17．一物体绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周的半径为2m，若物体的线速度2m/s，则其角速度为________rad/s，周期为________s（π取3.14）。18．一圆锥摆摆长为l、摆锤质量为m，在水平面上作匀速圆周运动，摆线与铅直线夹角为，则：（1）摆线的张力T＝______________；（2）摆锤的速率v＝______________。19．如图所示，是带有一白点的黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转圈。在暗室中用每秒闪光次的频闪光源照射圆盘。当时，观察到白点每秒沿______（选填“顺”或“逆”）时针方向旋转；当时，白点转动一圈的时间为______s。20．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度水平转弯时，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，火车受到的_______________________（选填“重力”“支持力”或“支持力的水平分力”）提供火车转弯的向心力。当火车质量更大时，规定的行驶速度应_______________v（选填“大于”“等于”或“小于”）；当火车速率大于v时，外轨_______________（选填“会”或“不会”）受到轮缘的侧向挤压。四、解答题21．如图所示，一段水平的公路由两直道段以及圆形段环岛组成。一辆在上以速率行驶的汽车，接近环岛时以的加速度匀减速刹车，在以最大安全速率通过环岛后，在上以的加速度恢复到原速率继续行驶。已知环岛的半径为，段的长度是，橡胶轮胎与路面的动摩擦因数为0.7，认为汽车转弯所需向心力仅由轮胎所受径向摩擦力提供且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，问：（1）汽车需在距环岛多远处开始刹车？（2）汽车从刹车开始至恢复到原速率所用时间是多少？22．如图所示，曲线轨道AB（足够长）、水平直轨道BC、竖直圆环轨道CD、水平直轨道CE、竖直半圆形管道EFG间平滑连接，其中圆环轨道CD最低点C处的入口、出口靠近且相互错开。将一可视为质点、质量为的小滑块P从曲线轨道AB上某处由静止释放，其刚好能沿竖直圆环轨道的内侧通过最高点D。已知水平直轨道BC长为，其上铺设了特殊材料，其动摩擦因数为（x表示BC上一点至B点的距离），水平直轨道CE长为，动摩擦因数为，轨道其余部分的阻力及空气阻力不计。竖直圆环轨道CD的半径为，竖直半圆形管道EFG的半径可在间调节，半圆管道的内径远小于其半径、且比滑块尺寸略大，重力加速度g取，求：（1）小滑块P释放点的位置高度h；（2）P从管道G点水平抛出后落到水平面上时，其落地点至G点的最大水平距离。23．我国自主研发的“人体高速弹射装置”在3秒钟就能将一名质量的运动员从静止状态匀加速到速度，此后，运动员自己稍加施力便可保持该速度不变，匀速通过长度为45m的变道段，再进入半径的水平弯道做匀速圆周运动，已知加速段克服阻力做功为，运动员可视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取，已知，。求：（1）运动员加速段运动所受的阻力大小和弹射装置给运动员的作用力大小；（2）过水平弯道时，运动员受到地面作用力F的大小和方向；（3）运动员从P运动到Q的时间和位移大小（计算结果可以带根号）。24．某游乐场极限挑战装置可简化如图所示，该装置由倾角的斜轨道AB、水平直轨道BC、竖直圆轨道和足够长的水平直轨道CE平滑连接而成。质量m=2kg的小滑块从A点静止释放，恰好通过竖直圆轨道最高点D。已知h=30m，r=5m，LBC=8m，圆轨道CD左侧粗糙右侧光滑，小滑块与其余轨道间的动摩擦因数0.25，忽略空气阻力（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）。(1)求小滑块到达B点时的速度大小；(2)求小滑块从C点运动到D点克服摩擦力做了多少功；(3)若在C点左侧L1=5m处（未画出）的水平直轨道放有质量m1=3kg的另一小滑块，两者发生弹性碰撞，求两者碰撞后瞬间的速度及两者静止时相距的距离。25．如图所示，光滑水平地面上有一光滑薄木板AB，薄木板右侧连接一竖直光滑半圆细管轨道BCD，轨道半径为R，C点与轨道圆心O点等高，半圆轨道最高点D左侧连接一内壁光滑的细管DE，在细管的E端固定一轻质弹簧，整个装置质量为2m。一半径略小于细管半径、质量为m的小球，以初速度v0从薄木板A端滑上木板。已知重力加速度为g，小球可以看作质点。求：（1）若，求小球第一次运动到半圆细管轨道B点时对轨道的压力大小；（2）若，求整个轨道装置获得的最大速度大小；（3）若，求轻质弹簧获得的最大弹性势能。《2026届高三物理二轮复习专项训练：力学专题圆周运动问题》参考答案题号123457891011答案ABDADACDDAD题号1213141516答案BDACBCBDBCD1．A【详解】做匀速圆周运动的物体，切向方向加速度为0，只受到向心加速度，方向应指向圆心。故选A。2．B【详解】根据题意可知，每隔5s纸片马和纸片战士交替一次，即走马灯转过的角度为90°，根据角速度定义式可得故选B。3．D【详解】碗随转盘一起做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，方向始终指向圆心，则物体相对于转盘的运动趋势是沿半径背离圆心。故选D。4．A【详解】CD．由于P、Q两点属于链条转动，所以P、Q两点的线速度是相等，即vP=vQ，故CD错误；AB．根据由图可知Q点到轴心的距离比较大，即故选A。5．D【详解】A．卫星发射中心都是偏离人口密集的地方，所以不是文昌卫星发射中心的主要优点，A错误；B．文昌卫星发射中心靠近赤道，重力加速度较小，B错误；C．地球上任何地点自转角速度均相同，C错误；D．由于发射大重量的卫星需要的能量较大，文昌卫星发射中心靠近赤道，自转线速度较大，所以发射加速时需要的能量较小，可以节省能量，D正确。故选D。6．A【详解】ABC．小车沿固定的等距螺旋轨道向上做匀速率运动，根据可知角速度不变；小车做曲线运动，具有向心加速度，向心力大小不变，方向不断变化，小车所受合外力不为零，其运动过程中处于非平衡状态，故A正确，BC错误；D．轨道等螺距，且小车的速率不变，所以小车运动过程在竖直方向的速度不变，小车在竖直方向没有加速度，所以小车既不处于超重状态，也不处于失重状态，故D错误。故选A。7．A【详解】ABC．车辆拐弯时根据提供的合外力与车辆实际所需向心力的大小关系可知，拐弯处总是内侧低于外侧，重力与支持力以及侧向摩擦力的合力提供向心力，当达到临界速度时，重力与支持力提供向心力，故A正确，BC错误；D．在平原地带，高速公路的转弯处修建成水平，则侧向摩擦力提供向心力，对轮胎的要求较高，轮胎容易损坏，故在平原地带，高速公路的转弯处也修建成内地外高的，故D错误。故选A。8．C【详解】A．细绳OP剪断前，小球在两细绳拉力和重力的作用下处于平衡状态，三力互成角，由对称性知两细绳拉力大小相等且都等于重力大小，即故A错误；B．细绳OP剪断瞬间，沿半径方向有，速度为0，则向心力大小为0，有解得故B错误；C．细绳OP剪断瞬间，沿切线方向由牛顿第二定律得解得故C正确；D．小球从开始运动到最低点的过程，由动能定理得在最低点由牛顿第二定律得联立解得由牛顿第三定律知小球对细绳的拉力大小为，故D错误。故选C。9．D【详解】A．电动机轮轴与偏心轮通过皮带传动，线速度相等，根据电动机轮轴与偏心轮半径不同，故电动机轮轴与偏心轮转动角速度不相同，故A错误；B．配重物转到顶点时，具有向下的加速度，故配重物处于失重状态，故B错误；C．当偏心轮上的配重物转到顶端时，底座刚好对地面无压力，有对配重物有解得偏心轮转动的角速度为故C错误；D．在最低点，打夯机对地面压力最大，对配重物有对打夯机有解得根据牛顿第三定律可知，打夯机对地面压力的最大值大于，故D正确。故选D。10．D【详解】A．根据动能定理有所以则甲球的速度比乙球大，故A错误；B．向心加速度为根据A项可知两球向心加速度相等，故B错误；C．根据可知角速度为可知两棒转过相同角度θ时，乙棒转动的角速度较大，故C错误；D．根据角速度的计算公式可知，两棒转过相同角度θ时，运动时间的关系为，故D正确；故选D。11．AD【详解】AB．根据线速度方向沿轨迹切线方向，可知a、b两点的线速度方向分别与、垂直，故A正确，B错误；D．a、b两点为同轴转动的物体上的两点，故有相同的角速度，故D正确；C．由图可知a点离轴心的距离更大，根据可知a点的线速度大于b点的线速度，故C错误。故选AD。12．BD【详解】小球在竖直平面内做匀速圆周运动，说明小球受到的合力完全提供向心力，即重力与F的合力指向圆心O，故只有BD符合要求。故选BD。13．AC【详解】A．曲线运动可能是匀变速运动，比如平抛运动，故A正确；B．做曲线运动的物体速度方向时刻发生变化，故B错误；C．做曲线运动的物体加速度方向与速度方向一定不在同一直线上，加速度可能是变化的，故C正确；D．做匀速圆周运动的物体加速度一定指向圆心，做变速圆周运动的物体加速度不一定指向圆心，故D错误。故选AC。14．BC【详解】A．小球在最高点P时恰好与圆管无弹力作用，有代入数据解得释放小球A时弹簧内储存的弹性势能为A错误；B．小球A与B碰前的速度以水平向右为正方向，则AB碰撞过程根据动量守恒有mv0=mv1+Mv2机械能守恒有代入数据联立解得即两小球第一次碰撞后速度大小之比为1：2，B正确；C．A小球再次返回轨道运动时能上升的高度为h，则解得，可知小球不能越过与圆心等高的位置，则与内轨道无弹力，C正确；D．小球A返回到水平面时的速度大小仍为，因小于小球B的速度，则两球不可能再发生第二次碰撞，D错误。故选BC。15．BD【详解】AC．因空间站内的物体都处于完全失重状态，小球以初速度先向右做匀速直线运动至轻绳恰好伸直，轻绳在绷紧瞬间产生拉力，使小球沿绳方向的速度立刻减为零，只剩下垂直于绳方向的速度分量，即此时小球的机械能有损失，之后小球绕O点以速度大小做半径为L的匀速圆周运动，故AC错误；BD．因小球在N点时已做匀速圆周运动，其速度大小为又故因轻绳在细紧瞬间造成小球机械能的损失，故轻绳对小球做功不为零，故BD正确。故选BD。16．BCD【详解】A．参赛者从B点运动到C点的过程中,仅受重力的作用，动量的变化率故A错误；B．设参赛者在B点的速度大小为，由题意得解得故B正确；C．参赛者在B点由牛顿第二定理得解得故C正确；D．在参赛者从B点运动到C点的过程中，由动能定理得代入数据解得参赛者从最高点落到水面做自由落体运动解得故D正确。故选BCD。17．16.28【详解】[1]根据匀速圆周运动线速度与角速度的关系可得[2]周期为18．【详解】[1]小球受力情况如图所示由几何关系可得[2]小球做圆周运动的向心力为半径为联立可得19．逆【详解】[1]由于光源的闪光周期小于白点做圆周运动的周期，光源每次闪光时，白点都没有来得及回到前一次闪光时的位置，即都在前一次闪光时位置的左侧，光源连续闪光，白点的位置就连续向左逆时针移到，所以白点逆时针旋转；[2]白点的频率为，白点的角速度为光源的频率为，光源的角速度为设白点转动一圈的时间为t，则解得20．支持力的水平分力等于会【详解】（1）[1]当内、外轨均不会受到轮缘的挤压，由重力和支持力的合力或支持力的水平分力提供向心力（2）[2]则有解得则v与质量无关；当火车质量更大时，规定的行驶速度应等于v。（3）[3]当火车速率大于v时，支持力的水平分力不足以提供所需的向心力，则外轨将会受到轮缘的侧向挤压。21．（1）25.5m；（2）8.5s【详解】（1）根据题意，汽车进入环岛后做匀速圆周运动，当以最大速率行驶时有代入数据解得汽车在环岛行驶的最大速率为汽车在进入环岛前的速度汽车进入环岛前刹车距离为（2）汽车进入环岛前刹车时间汽车在环岛行驶的时间汽