圆周运动的“新情景问题”-高考复习解析版

专题05周运动

圆周运动是常见的运动形式之一，与实际情景相关的圆周运动主要有:

匀速圆周的运动学

齿轮或波带传动、玩具陀螺、雨刷器等

问题

情境

水平匀速圆周运动

命题飞机水平转弯、车辆转弯、“旋转飞椅”等

动动力学问题

特点

竖直圆周运动的动儿童公园的摩天轮、“魔力陀螺”、滚筒洗衣机脱、翻滚过山车、体操运

力学问题动员单杠、“反重力”磁性轨道车的玩具等

1.常见的三类传动方式及特点

(1)皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即以=如。

⑵摩擦传动和齿轮传动：如图丙、丁所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大

小相等，即VA=VBO

(3)同轴传动：如图戊、己所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，即口八="8,由。=c"知。与r

成正比。

2.水平面内的匀速圆周运动运动模型

运动向心力的来运动向心力的来

模型源示意图模型源示意图

飞机水火车§

平转弯场g转弯备

（二mgtan0I

mg

年mgtan0

飞车*

圆锥摆

mg走壁

Fn=mgtan0

/^=zngtan0

r=Zsine

、、、

汽车在水平一广5[7]

水平路/汽车转台

面转弯（光滑）F『m屏

1.12022•广东河源市•高三月考）如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的

匀速圆周运动.如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为，小滚筒半径为R,角速度大小为⑶重力

加速度为g,。、8分别为小衣物经过的最高位置和最低位置.下列说法正确的是（）

甲乙

A.衣物所受合力的大小始终为〃;苏及

B.衣物转到。位置时的脱水效果最好

C.衣物所受滚筒的作用力大小始终为mg

D.衣物在。位置对滚筒壁的压力比在〃位置的大

【答案】A

【解析1衣物在做匀速圆周运动故所受合外力F合二，n（jR

故A正确;.在。位置时满足N"+mg=mccrR

在b位置时满足N「mg=m（o~R

故在人位置时压力最大，脱水效果最好，故BCD错误。故选项A正确

2.（2022江苏省无锡市调研）某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水

坑很快会变大，善于思考的他结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的解

释是（）

A.车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态

B.把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大

C.车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大

D.坑洼路面与轮胎间的动摩擦区数比平直路面大

【答案】D

【解析】车辆上下颠簸过程中，可能在某些时刻加速度向上，贝J汽车处于超重状态，A正确，不合题意；

2

v

把坑看作凹陷的弧形，根据牛顿第二定律有FK-mg=m^-

则根据牛顿第三定律，把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大，B止确，不符合题意；车辆的驱

动轮出坑时，对地的摩擦力比平辟大，C正确，不符合题意；动摩擦因数由接触面的粗糙程度决定，而坑

洼路面可能比平直路面更光滑则动摩擦因数可能更小，D错误，符合题意。故选D。

3.（2022•广东省汕头市普通高考第一次模拟）如图是汕头市儿童公园的摩天轮，假设某乘客坐在座椅上随

座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平。下列说法正确的是（）

转轴

A.座舱转动过程，乘客的机械能守恒

B.座舱在最低点时，座椅对乘客的支持力大小小于重力

C.座舱在最高点时，座椅对乘客的支持力大小等于重力

D.座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力方向指向转轴

【答案】D

【解析】座舱转动过程，乘客的动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，选项A错误；座舱在最

低点时，根据F-mg=m—

可知，座椅对乘客的支持力大小大于重力，选项B错误；座舱最高点时・，根据〃吆一尸‘=〃!匕，可

r

知，座椅对乘客的支持力大小小于重力，选项C错误；座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力提供做圆周

运动的向心力，则所受的摩擦力方向指向转轴，选项D正确。

4.12022•广东佛山市第二次模拟）水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型，从

槽口水平流出的水初速度大小为%,垂直落在与水平面成30。角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为

R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关

水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（）

A.水流在空中运动时间为，=生B.水流在空中运动时间为/=圆

g8

C.水车最大角速度接近出二当D.水车最大角速度接近。=圆

A

【答案】BC

【解析】水流垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上水平方向速度和竖直方向速度满足

tan30°=-^-,解得/=回

gig

故B正确，A错误；水流到水轮叶面上时的速度大小为y=+（m）2=2%

根据U=<yR,解得G=故C正确，D错误。

R

5.12022•广东新高考普通高中高三冲刺模拟）我国北方有一种玩具陀螺，用鞭子抽打会使它的转速加快。

有些陀螺是空心的，其表面带有一条狭长的缝隙，转起来后会嗡嗡作响。如图所示，。、氏c是旋转陀螺

上的三个点，到陀螺轴线的距离，；=以>4,下列判断正确的是（)

A.。、〃两点的线速度相同，向心加速度也相同

B.〃、〃、。三点的转速大小关系为%=%

C.a、b、c三点的向心加速度大小关系为

D.〃、〃、c三点的线速度大小关系为匕=%>匕

【答案】CD

【解析】。、。两点线速度、向心加速度大小相同,方向不同，A错误：a、b、C三点转速相等，B错误：同

轴转动则角速度相同，根据“=3。，a、b、c三点向心加速度大小关系为七=%,>4,C正确：根据尸①厂，

。、b、。三点线速度大小关系为匕=以>匕，D正确。

6.如图所示，圆桌桌面中间嵌着一可绕中心轴0转动的圆盘，A是圆盘边缘的一点，B是圆盘

内的一点。分别把A、3的角速度记为①八C”,线速度记为以、VB,向心加速度记为。小四，

周期记为八、TB,则（）

A.(OA>COB

C.ciA<aBD.TA<TB

【答案】B

【解析】因A、8两点同轴转动，则角速度相同，CDA=G）B，A错误；因为以>3，根据。=c"

可知，VA>VR,B正确：因为rQn?,根据。/可知，aA>aRtC错误：因=根据7

=可知，TA=TB,D错误。

7.（2022浙江杭州九校联考）杭州游乐园有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示，已知模型飞

机质量为阳，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为6,当模型飞机以角速度。绕中央轴在水平

面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是O

co

A.模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力

B.旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直

C.旋臂对模型飞机的作用力大小为

D.若夹角0增大后，则旋唇对模型飞机的作用力增大

【参考答案】CD

【名师解析】当模型飞机以角速度。绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，模型飞机受到重力、旋臂的

作用力，这两个力的合力提供向心力，旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直，选项AB错误；模型

飞机受到重力和旋臂的作用力，这两个力的合力沿水平方向指向圆心，提供向心力，所以旋臂对模型飞机的

作用力大小为小//+少,rsin］。,选项C正确；由F=/n标二"而Hi?万可知，若夹角0增大后，则旋

臂对模型飞机的作用力增大，选项D正确。

8.（2022•广东广州市综合测试）如图是某电力机车雨刷器的示意图.雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，

M、N为刮水片的两个端点，尸为刮水片与雨利臂的链接点，雨刮臂绕。轴转动的过程中，刮水片始终保

持竖直，下列说法正确的是（）

A.2点的线速度始终不变B.尸点的向心加速度不变

C.M、N两点的线速度相同D.M、N两点的运动周期不同

【答案】C

【解析】P点以O圆心做圆周运动，所以线速度与向心加速度方向变化，故AB错误；

由「刮水片始终保持竖直，所以刮水片各点的线速度与P点的相同，所以M、N两点的线速度相同，故C

正确；.刮水器上各点的周期相同，所以M、N两点的周期相同，故D错误。

9.（2022・四川•宜宾市教科所模拟预测）某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫做太阳轮，它是

主动轮。从动轮称为行星轮，主动轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮一

周的齿数为〃/,行星轮一周的齿数为〃2,当太阳轮转动的角速度为①时、最外面的大轮转动的角

速度为（）

(0-------=-CD-------!——CD-------=-CO

B〃1+〃2C.々一〃2D.“I一”2

【答案】A

【解析】主动轮、行星轮与大轮分别用A、从C表示，由图可知，A与B为齿轮传动，所以线速

度大小相等，8与C也是齿轮传动，线速度也相等，所以A与8、。的线速度是相等的，则有

达=丛=以RB4R,

2冗RR&%,解得,2i,由图可知0=2&+%

A、B与C的线速度相同，得凡

Mc=-----M

联立可得仆+2%,故选项A正确。

10.（2022•广东汕头市第一中学模拟）如图为自行车气嘴灯及其结构图,弹簧一端固定在4端：另i端拴

接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光。卜.列说法正确的是（）

气嘴灯结构

A.安装时A端比B端更远离圆心

B.高速旋转时，重物由于受到离心力作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED灯发光

C.增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光

D.匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光

【答案】c

【解析】要使物体做离心运动，MN接触，则，应该A端靠近圆心，故A错误；转速越大，所需要的向心力

越大，弹簧拉伸越长，MN接触就会发光，不能说物体受到离心力，故B错误；在最低点时耳-机身=〃心2r

解得。=,增大质量，可以使LED灯在较低转速下也能发光，故C正确;

在最高点时8+伙？="?0》,匀速行驶时，最低点弹簧弹力大于最高点弹簧弹力，因此最高点不一定发

光，故D错误。

II.（2022•广东潮州市第二次模拟）2021年11月5日，占全球市场份额70%的无人机巨头大疆，发布迄

今为止影像质量最优异的消费级无人机Mavic3o下图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的

示意图。」知无人机的质量为〃b无人机的轨道距拍摄对象高度为/?,无人机与拍摄对象距离为〃无人机

飞行的线速度大小为3则无人机做匀速圆周运动时（）

A.角速度为上B.所受空气作用力为〃次

r

7

I）.绕行一周的周期为丁=织

C.向心加速度为

\Jr-h2

【答案】C

【解析】做圆周运动的半径口=《产一片

v

则角速度为口=7二.A错误：无人机做匀速圆周运动时，向心力为

F=«mg）2+小向

解得。=,所受空气作用力

B错误，C正确；根据丁二达二型左上匚，D错误。

vv

12.（2022•山东潍坊・高三阶段练习）2022年2月7日在首都体育馆举行的北京2022年冬奥会短道

速滑项目男子1000米决赛中，中国选手任子威夺得冠军，其比赛场地如图甲所示，场地周长111.12m,

其中直道长度为28.85m,弯道半径为8m。若一名质量为50kg的运动员以大小12m/s的速度进入

弯道，紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，如图乙所示，运动员可看作质点，重力加速度g取lOm/s2,

则运动员在弯道上受到冰面最大作用力的大小最接近的值为（）

终点线:起跑线

甲乙

A.500NB.900NC.1030ND.2400N

【答案】C

【解析】动员在水平面内做匀速圆周运动需要的向心力为

K=机匕=900N

r

竖直方向受力平衡

&=mg=500N

所以运动员受到冰面的作用力

尸=历万点030N,故选项c正确。

13.有一种新式健身“神器”——能自动计数的智能呼啦圈深受健身爱好者的喜爱,如图甲所示，智能呼啦

圈腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其简化模型

如图乙所示。已知配重（可视为质点）质量〃?=0.6kg,绳长为L=0.5m,悬挂点到腰带中心的距离为

水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重做水平匀速圆周运动，计数器能显示在Imin内

转动圈数，在某一段时间内绳子始终与竖直方向夹角为。。配重运动过程中腰带可看作不动，重力加速度

取g=10m/s2,sin53°=0.8,sin37°=0.6,下列说法正确的是（）

A.匀速转动时，配重受到的合尢为零

B.若增大转速，腰受到腰带的弹力不变

C.若8=53。配重的角速度是120rad/s

D.若8=37。则配重的角速度为也rad/s

3

【答案】D

【解析】匀速转动时，配重做曲线运动，所受合力不为零，A错误；若增大转速，配重做圆周运动的半径

变大，绳与竖直方向的夹角夕将增大，根据牛顿第二定律可得

mg=Tcos。；Tsin0=£可知，增大转速，绳中张力丁增大，对接带受力分析如图所示

腰带受到腰的支持力为N=7sin6即增大转速，腰带受到腰的弹力增大，根据作用力与反作用力，腰受到

腰带的弹力增大，B错误。示意图如图所示

gtan®

配重做圆周运动的半径为,•=%+Asin0根据牛顿第二定律可得mgtan0=〃?苏/•解得。=

?o+Ls\nO

当。=53。时，解得或曙，C错误；当"37。时，解.得。普―D正确。故选D。

14.（2022福建泉州质检五）在2022年3月23日的“天宫课堂”上，航天员王亚平摇晃装有水和油的小瓶，

静置后水和油混合在一起没有分层。图甲为航天员叶光富启动“人工离心机”，即用绳子一端系住装有水

油混合的瓶子，以绳子的另一端。为圆心做如图乙所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层（水的密

度大于油的密度），以空间站为参考系，此时（）

9

\

\c

、、，i

s

i

甲乙

A.水和油的线速度大小相等

B.水和油的向心加速度大小相等

C.水对油的作用力大于油对水的作用力

D.水对油有指向圆心的作用力

【答案】D

【蟀析】水的密度大于油的密度，所以混合液体中取半径相同处体积相等的水和油的液体小球，水球的质量

更大，根据耳弓=〃W2r可知，水球需要的向心力更大，故当水油分层后水在瓶底，油在表面，水和油做圆

周运动的半径不相同，角速度相同，根据口二。厂知，水比油的半耳大时，线速度也大，A错误；根据知=3》

知，角速度相同时，水的半径大，向心加速度也就大，B错误；水耐油的作用力和油对水的作用力是一对相

互作用力，根据牛顿第三定律，此二力大小相等方向相反，C错误；油做圆周运动的向心力由水提供，故水

对油有指向圆心的作用力，D正确；

15.（2022北京西城期末）有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目（如图所示）。钢绳的一端系着座椅，另一

端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖宜轴转动。当转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖宜平

面内。将游客和座椅看作•个质点，不计钢绳的重力，以下分析正确的是（）

A.旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力

B.根据口=口，•可知，坐在外侧的游客旋转的线速度更大

C.根据「二〃皿2r可知，“飞椅”转动的角速度越大，旋转半径越小

1）.若“飞椅”转动的角速度变大，钢绳上的拉力大小不变

【参考答案】B

【名师解析工旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力作用，向心力是重力和拉力的合力，故A错误；

根据U=可知，坐在外侧的游客的旋转半径较大，线速度更大，故B正确：

“飞椅”转动的角速度越大，“飞椅”做圆周运动所需的向心力越大，向心力由重力与拉力的合力提供，

则钢绳上的拉力变大，钢绳与竖直方向的夹角变大，旋转半径变大，故CD错误。

16.（2022浙江台州质检）火车轨道的转弯处外轨高于内轨，如图所示。若已知某转弯处轨道平面与水平

面夹角为。，弯道处的圆弧半径为心在该转弯处规定的安全行驶的速度为%则下列说法中正确的是

A.该转弯处规定的安全行驶的速度为jRgtan®

B.该转弯处规定的安全行驶的速度为♦=J&sin。

C.当实际行驶速度大于u时，轮缘挤压内轨

D.当实际行驶速度小于u时，轮缘挤压外轨

【参考答案】A

【名师解析】

火车以某一速度U经过弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力,

如图所示

根据牛顿第二定律得mgtan0=m%

解得v二JgRtan。,故A正确，B错误；

当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心方，火车有离

心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向外，故C错误；

当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋

势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向内，故D错误。

17.（2022•广东惠州市二模）如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为〃7的人随车在竖直平面内

旋转，重力加速度大小为g,下列说法正确的是（）

A.过山车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有架险带，人就会掉下来

B.人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力

C.人在最低点时对座位的压力等于机g

D.人在最低点时对座位的压力大于机g

【答案】D

【解析】过山车在最高点时人处于倒坐状态，但是向心力是靠重力与坐椅的支持力提供，速度越大支持力越

2

大,所以没有保险带，人也不会掉下来，则A错误；人在最高点时，由牛顿第二定律可得〃2g+N=〃2二，

当速度为y=J防时，支持力为mg,由牛顿第三定律可得，人在最高点时对座位可以产生大小为mg的压

力，所以B错误；人在最低点时，由牛顿第二定律可得N-〃电=〃?匕，则人在最低点时对座位的压力大

r

于mg,所以C错误；D正确。

18.（2022•黑龙江省八校联考）如图所示，我国男子体操运动员运动员张成龙用一只手抓住单杠，伸

展身体，以单杠为轴做圆周运动。如图甲所示，张成龙运动到最高点时，用力传感器测得张成龙与单杠间

弹力大小为凡用速度传感器记录他在最高点的速度大小为心得到F-v2图像如图乙所示。g取10m/s2,

则下列说法中错误的是（）

A.张成龙的质量为65kg

B.张成龙的重心到单杠的距离为0.9m

C.当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向上

D.当张成龙在最高点的速度为4m/s时，张成龙受单杠的弹力方向向下

【答案】C

【蟀析】对张成龙在最高点进行受力分析，当速度为零时，有广〃嘈=0结合图像解得质量加=65kg,所以

2

选项A正确：当F=0时，由向心力公式可得〃唔二"-结合图像可解得/?=09m故张成龙的重心到单杠的

R

距离为0.9m,所以选项B正确；.当张成龙在最高点的速度为4m/s时，设拉力大小为F,方向竖直向

下，由牛顿第二定律得+F=m匕，代入解得F>0,方向竖直向下，说明张成龙受单杠的拉力作用，

R

方向竖直向下，所以选项C错误.D错误国外一个团队挑战看人能不能在竖直的圆内测完整跑完一圈，团

队搭建了19.（2022届四川省成都市第三次诊断考试）如图，游乐园中某海盗船在外力驱动下启动，某时

刻撤去驱动力，此后船自由摆动，当悬臂水平时•，船的速度恰好为零。若A、B、。处质量相等的乘客

始终相对船静止，且以相同的半径随船摆动，摆动装置(含乘客)的重心位于圆弧AC的中点B,ZAOC

=60。，不计一切阻力，重力加速度大小为g,则海盗船在自由摆动过程中()

A.水平时，船对。处乘客的作用力为零

B.OA水平时，B处乘客的加速度大小为/=0-5g

C.A处乘客从图示位置运动至最低点的过程中，始终处于失重状态

D.A、〃处乘客分别运动至最低点时，船对乘客竖直方向的作用力大小之比为以■=理

FB2

【答案】D

【解析】设乘客质量为〃？，根据力的分解可知，水平时，船对C处乘客的作用力为

〃吆COS30。，故A错误；04水平时，8处乘客的加速度大小

〃产mgsin60。二与故B错误；A处乘客从图示位置运动至最低点的过程中，当向心加速度在竖直

m2

方向的分量大于切向加速在竖直方向分晟时，4处乘客处「超重状态，故C错误；设整体质量为A7,A处

乘客分别运动至最低点时.，根据动能定理得

MgL(cos30°-cos60)0=-

在最低点，对A处乘客F-mg=m—

AL

解得FA=y/3mg

B处乘客分别运动至最低点时，根据动能定理得AfeL(l-cos60°)=；Mv1

2

最低点，对8处乘客Fl{-mg=m—

解得FB=2mg

可得，=等，故D正确。

20.（2022.宁夏・石嘴山市第三中学三模）如图所示为波轮式洗衣机的工作原理示意图，当甩衣桶在电机的带

动下高速旋转时，衣服紧贴在甩衣桶器壁上，从而迅速将水甩出。衣服（带水，可视为质点）质量为机，衣

服和器壁的动摩擦因数约为〃，甩衣桶的半径为「，洗衣机的外桶的半径为七当角速度达到4时，衣服上

的水恰好被甩出，假设滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

外筒

A.衣服（带水）做匀变速曲线运动

B.电动机的角速度至少为时，衣服才掉不下来

C.当3=/时，水滴下落高度逝二）-打到外筒上

物产

D.当0=/时，水滴下落高度亚二J打到外筒上

【答案】BD

【解析】衣服（带水）做变速曲线运动，因为其向心加速度也是变化的，A错误;

B.竖直方向，根据平衡条件有

mg=/.iN

由于弹力提供向心力，由牛顿第二定律有

N=rncerr

联立解得。二」力-,,B正确;

当①=豌时，水滴打到外筒上，则水滴下落高度为万，根据平抛运动规律有

,1，

〃二六厂

x=vt

r;+x2=R~

联立解得/?="2%-一产’,C错误，D正确。

故选BD。

%：%=4：1,故甲球受到细绳妁拉力等于乙球受到细绳的拉力，D正确。

21.(2022・辽宁・模拟预测)如图中所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了

魔法一样，被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动的模型，如图乙所示。在竖

直面内固定的强磁性圆轨道半径R=°』m,A、〃两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道

外侧做完整的圆周运动，圆轨道对质点的强磁性引力始终指向圆心°且大小恒为产。质点从A点由

静止释放，通过8点时对轨道的压力为其重力的5倍。质点以不同速度丫通过A点时，对轨道的压力

久与其速度的平方3的关系图像如图丙所示，不计摩擦和空气阻力，质点质量川=50g,重力加速

度g=l()m/s,求：

(1)圆轨道对质点的强磁性引力尸的大小。

(2)图丙中横、纵坐标上的截距八的值大小。

【解析】(1)质点从A点运动到△点的过程，根据动能定理可得

mg•2R=gmv]}

质点通过/，点时.根据牛顿第二定律可得

F-mg-N=m

RHN=5mg

联立解得/fOmgnSN

,FV2

Fr+ing-/\=m—

（2）质点通过A点时，根据牛顿第二定律可得R

代入数据可得及=5.5—0.5/

当用=0时,可得/=llm，s.

结合图丙可知工=11,当声=0时，可得氐=5.5N

结合图丙可知=5.5

22.（2022・山西太原•二模）随着北京冬奥会的举办，全国各地掀起了冰雪运动的热潮。如图所示,

3

某“雪地转转”的水平转杆长为2L可绕过其中点。的竖直轴转动，杆距雪面高为4，杆的端点

53

A通过长度为"的细绳系着位于水平雪地的轮胎。为方便观测，在杆上距转轴口的3点通过长

度为"细线系一个小“冰墩墩”。某次游戏时，游客坐在轮胎上（可视为质点），在转杆带动下在

雪地中快速旋转，观测到系冰墩墩的细线偏离竖直方向的夹角为9。。已知游客和轮胎的总质量为

M，不考虑空气阻力及轮胎受到雪地的摩擦阻力，取§由9。=匕119。=0.16,重力加速度为g,求：

（1）转杆转动的角速度；

（2）地面对轮胎弹力的大小。

叵-Mg

【答案】（1）2L；（2）8

【解析】（1）设转杆转动的加速度为明冰墩墩