【文档说明】6.4生活中的圆周运动高分突破20题-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册含解析.docx，共(21)页，1.236 MB，由envi的店铺上传

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必修二高分突破20题第六章圆周运动第四节：生活中的圆周运动一、单选题1．如图所示的四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a，汽车通过拱桥的最高点时重力提供向心力B．图b所示是一圆锥摆，合力沿绳指向悬点C．如图c，小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，合力指向圆心D

．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用2．如图所示，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，与转台间的动摩擦因数相同.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当转台旋转时，下列说法中正确的是（）A．若三个物体均未滑动，则B物体的

向心加速度最大B．若三个物体均未滑动，则B物体受的摩擦力最大C．若转速增加，则C物体最先滑动D．若转速增加，则A物体比B物体先滑动3．一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙两物体质量分别为M和

m（M>m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的倍，两物体用一根长为L（L<R）的轻绳连在一起，如图所示。若将甲物体放在转轴的位置，甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直，让圆盘从角速度为0开始转到，角速

度逐渐增大，两物体与圆盘不发生相对滑动，（两物体均可看作质点，重力加速度为g）则下列说法正确的是（）A．随着角速度的增大的过程中，物块m受到的摩擦力先增加再逐渐减少B．随着角速度的增大的过程中，物块M始终受到摩擦力C．则圆盘旋转的角速度最大不得

超过MgmgML+（）D．则圆盘旋转的角速度最大不得超过MgmgmL+（）4．对于下列图片的说法，正确的是（）A．图（a）中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度相同B．图（b）中，医务人员用离心机分离血清，血浆和红细胞均受到离心力的作用C．图（c）中，汽车在水

平路面转弯时，汽车受到重力、向心力、弹力三个力作用D．图（d）中，砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故5．如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做完整匀速圆周运动，a

b为水平直径，cd为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（）A．物块始终受到三个力作用B．在a、b两点，水平板对物块的作用力指向圆心C．物体全程所受的摩擦力大小不变D．物体全程所受合力大小不变6．质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置

，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（）A．受到向心力为2vmgmR+B．受到的摩擦力为2vmRC．受到的摩擦力为mgD．受到的合力方向斜向左上方7．有一种杂技表演叫“飞车走壁”

，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是（）A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大B．h越高，摩托车做圆周

运动的线速度将越大C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小D．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大8．如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，则（）A．A的线速度一定比B的线速度大B．A的角速度一定比B的角速度大C．A的加速度一定

比B的加速度小D．A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力小9．如图甲所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时受到杆的弹力F与速度平方2v的关系如乙图所示，则（）A．小球到达最高点的速度不可能为0B．当地的重力加速度大小为RbC．2vb时，

小球受到的弹力方向竖直向下D．2vc=时，小球受到的弹力方向竖直向下二、多选题10．某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为0.55kgm=的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳恰

好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离1.2mx=后落地。已知握绳的手离地面高度为1.0md=，手与球之间的绳长为0.55mr=，重力加速度210m/sg=，忽略空气阻力。则（）A．从

绳断到小球落地的时间为0.3sB．小球落地时的速度大小为4m/sC．绳子的最大拉力为16ND．绳子的最大拉力为21.5N11．如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为30°和60，有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说

法正确的是（）A．A、B球受到的支持力之比为3:3B．A、B球的向心力之比为3:1C．A、B球运动的角速度之比为1:1D．A、B球运动的线速度之比为1:112．市面上有一种自动计数的智能呼拉圈，深受女士喜爱。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿过轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳

，其模型简化如图乙所示。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，计数器显示在1min内转过的圈数，此时绳子与竖直方向夹角为。配重运动过程中认为腰带没有变形，下列说法正确的是（）A．若增大转速，腰受到腰带的摩擦力增大B．若增大转速，腰受到腰带的弹力增大C．保持匀速

转动时，腰给腰带的作用力大小不变D．若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为将减小13．如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，让小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时（

）A．小球的角速度发生突变B．小球的线速度发生突变C．如果钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断D．如果钉子的位置越靠近小球，绳就越不容易断14．如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做半径为R的圆周运动

，下列说法正确的是（）A．小球通过管道最低点时，小球对管道的压力一定大于自身重力B．小球通过管道最高点时，速度应不小于gRC．小球以大于gR的速度通过最高点时，小球对管道的压力一定竖直向上D．小球通过管道最高点时，对管道一定有压力三、解答题15

．我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图甲所示。若一质量为31.210kgm=的汽车，以10m/sv=的速度经过半径为40mR=的拱形桥最高点，如图乙所示，取210m/sg=。求（1）汽车对桥的压力NF大小；（2）为保证汽车安全经过桥顶，汽车经过桥顶的最大速度mv是多大？16．如图所示的水平转

盘可绕竖直轴'OO旋转，盘上的水平杆上穿着两个小球A和B，质量分別为3m和2m，现将A和B分别置于距轴R和2R处，并用不可伸长的轻绳相连，细绳恰好伸直。已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是mf，试分析转盘的角速度从零逐渐缓慢增大（短时间内可近似认为是匀速转动），两

球与杆保持相对静止过程中，求满足下列条件下的大小。（1）绳中刚要出现张力时的1；（2）A、B中某个球所受的摩擦力刚要改变方向时的2，并指明是哪个球的摩擦力方向改变；（3）两球相对杆刚要滑动时的3。17．如图所示，在水平转台上放一个质量2.0kgM=的木块，它与台

面间的最大静摩擦力m6.0Nf=，绳的一端系住木块，另一端穿过转台的中心孔O（为光滑的）悬吊—质量1.5kgm=的小球，当转台以5.0rad/s=的角速度转动时，欲使木块相对转台静止，则木块到O孔的距离范围为多少？210m/sg=（）18．如图所示，一半径4

mR=的圆盘水平放置，在其边缘E点固定一个小桶，在圆盘直径DE的正上方平行放置一水平滑道BC，滑道右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上，高度差5mhAB=。为一竖直面内的光滑圆弧轨道，半径0.1mr=，且与水平滑道相切于B点。一质量0.2kgm=的滑块（可视为质点）从A点由静止

释放，当滑块经过B点时，对B点压力为52N，恰在此时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心的竖直轴匀速转动，最终物块由C点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道BC间的动摩擦因数为20.310m/sg=，，求：（1）滑块

到达B点时的速度。（2）水平滑道BC的长度。（3）圆盘转动的角速度应满足的条件。19．如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的轻绳刚好被拉直（绳上张力为零）。物体和转盘间的最大静磨擦力是其正压力的μ倍。求：（1）当112gr=时，绳上

的拉力多大？（2）当232gr=时，绳上的拉力多大？20．如图所示，水平转台上有一个小物块，用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为θ，系统静止时细绳绷直但张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为()tan

，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。物块随转台由静止开始缓慢加速转动，求：（1）绳中刚要出现拉力时转台的角速度1；（2）物块刚离开转台时转台的角速度2。参考答案：1．C【解析】【详解】A．汽车通过拱桥得最高点时，向心力方向向下，重力和支

持力的合力提供向心力，A错误；B．圆锥摆的合力指向圆心，B错误；C．小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力，指向圆心，C正确；D．火车速度过大时，外轨对外轮缘有挤压作用，D错误。故选C。2．C【解析】【详解】A．三个物体均未滑动时，角速度相同，根据2ar=

可知，半径越大向心加速度越大，故C的向心加速度最大，故A错误；B．物体匀速圆周运动由摩擦力提供向心力因此22AfmR=，2BfmR=，22CfmR=故B受到的摩擦力最小，故B错误；CD．物体恰好不滑动时，最大静摩擦力提供向心力，因此2mgrm=解得gr

=因此C物体最先达到临界值，最先滑动，AB同时滑动，故C正确，D错误。故选C。3．D【解析】【详解】AB．当圆盘角速度较小时，m的向心力由静摩擦力提供，绳子没拉力，由牛顿第二定律2mfmL=m受的静摩擦力随角速度增大而增大

，当角速度增大到1时，静摩擦力达到最大静摩擦力mg，角速度再增大，绳子拉力出现，由牛顿第二定律2TmgmL+=随着角速度增大，m受的摩擦力保持不变，一直为最大静摩擦力mg。则随着角速度的增大的过程中，物块m受到的摩擦力先增

加后保持不变，当绳子有力时，M开始受到摩擦力作用，故AB错误；CD．当绳子的拉力增大到等于甲的最大静摩擦力时，角速度达到最大，对m和M，分别有2TmgmL+==TMg联立可得=MgmgmL+（）故C错误，D正确。故选D。4．D【解析】【详解】A．图（a）中，大齿轮和小齿轮

上各点转动时线速度大小相同，但是方向不一定相同，选项A错误；B．图（b）中，医务人员用离心机分离血清，混合液不同部分做离心运动是由于外力不足以提供向心力造成的，不是受到离心力的作用，故B错误；C．图（c）中，汽车在水平路面转弯时，汽车受到重力、摩擦力、弹力三个力作用，其中的摩擦力提供汽车转

弯的向心力，选项C错误；D．图（d）中，砂轮上的各点之间的引力提供向心力，F=mrω2，砂轮转速越高，ω越大，需要的引力越大，则砂轮转速过高，会破裂而酿成事故，故D正确。故选D。5．D【解析】【详解】A．在c、d两点，物块只受到

重力和支持力，在其他位置处物块受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，A错误；B．在a、b两点，水平板对物块的摩擦力方向指向圆心，但水平板对物块还有支持力的作用，它们的合力方向不指向圆心，B错误；CD．物块做匀速圆周运动，则物块所需向心力大小不变，且此向心力由物块所受合力提供，即

物块全程所受合力大小不变，在a、b点时，完全由静摩擦力提供向心力，而在别的位置不是，所以物块全程所受的摩擦力是会变化的，C错误，D正确。故选D。6．D【解析】【详解】A．在最低点，物体受到的向心力2nvFmR=故A错误；BC．根

据牛顿第二定律得，物体在最低点有2vNmgmR−=则2vNmgmR=+摩擦力2()vfNmgmR==+故BC错误；D．因为物体受到重力和支持力的合力竖直向上，摩擦力水平向左，根据平行四边形定则知，物体所受的合力方向斜向左上方，故D正确。故选D。7．B【解析】【详解】A．摩托车做匀速圆周运

动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡cosNmg=可知侧壁对摩托车的支持力与高度h无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，故A错误；B．根据牛顿第二定律可知2tanvmgmr=

解得tanvgr=高度h越大，r越大，摩托车运动的线速度越大，B正确；C．根据牛顿第二定律可知224tanmgmrT=解得2tanrTg=高度h越大，r越大，摩托车运动的周期越大，C错误；D．摩托车的

向心力大小为tanmg，大小不变，D错误。故选B。8．A【解析】【详解】ABC．设绳与竖直方向的夹角为，根据圆锥摆的向心力为22tansinsinvmgmLmmaL===得tanag=sintanvgL

=cosgL=A球细线与竖直方向的夹角较大，则A的加速度比B球的加速度大，两球Lcosθ相等，则两球的角速度相等，A球的轨道半径较大，细线与竖直方向的夹角较大，则线速度较大，即A的线速度比B的线速度大，故A正确，BC错误；D．根据竖直方向上平衡有cosFmg=A球与竖直方向的夹角较大，

则A所受细线的拉力较大，故D错误。故选A。9．D【解析】【详解】A．因杆既能提供支持力，又能提供拉力，则杆球模型的最高点临界条件是0v=，则有amg=即小球到达最高点的最小速度为0，故A错误；BC．由2Fv−图像可知，在20vb时，以较小速度通过最高点，杆提

供支持力，由牛顿第二定律有2vmgFmR−=可得2vFmgmR=−随着通过最高点速度增大，杆的支持力为正值（规定向上为正）逐渐减小，而当2vb=时，有0F=，即bmgmR=解得bgR=故BC均错误；D．由以上分析可知，在2bv时

，以较大速度通过最高点，杆提供拉力，由牛顿第二定律有2vmgFmR+=可得2vFmmgR=−拉力为负值表示方向向下，大小随着速度增大而增大，而2vcb=，则小球受到的弹力方向一定竖直向下，故D正确；故选D。10．AD【解析】【详解】A．从绳断到小球落地的时间为2()2(1.00.55)s

=0.3s10drtg−−==选项A正确；B．小球抛出时的水平速度01.2m/s=4m/s0.3xvt==则落地时的速度大小为202()5m/svvgdr=+−=选项B错误；CD．小球在圆周最低点时20vTmgmr−=解得绳子的最大拉力为22045.5N0.55N=21.5N0.

55vTmgmr=+=+选项C错误，D正确。故选AD。11．BD【解析】【详解】A．对小球A、B受力分析，受到重力和支持力，在竖直方向合力为零，则有NsinFmg=则有Nsin30AmgF=Nsin6

0BmgF=解得NN3sin602:31sin302ABFF===故A错误；B．受到重力和支持力，合力提供向心力，则有tan30AmgF=tan60BmgF=解得tan603:3:1tan3033ABFF===故B正确；C．小球运动轨道高度相同，则半径tanrh=根据2Fmr

=可得2tanFgmrh==解得:3:1AB=故C错误；D．根据tanrh=可得3tan3013tan6033ABrhrh===根据vr=可得::1:1ABAABBvvrr==故D正确。故选BD。12．BC【

解析】【详解】AB．若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角θ将增大，竖直方向mg=Tcosθ水平方向Tsinθ=Fn可知配重在竖直方向平衡，拉力T变大，向心力Fn变大，对腰带分析如图可得竖直方向f=Mg+Tcosθ

=Mg+mg水平方向N=Tsinθ=Fn故腰受到腰带的摩擦力不变，腰受到腰带的弹力增大，故A错误，B正确；C．匀速转动时，腰给腰带的作用力是支持力N和摩擦力f的合力，两个力的大小均不变，则其合力大小不变，故C正确；D．因对配重而言2tansin

mgml=即2cosgl=则若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为将不变，选项D错误。故选BC。13．AC【解析】【详解】B．当细绳碰到钉子后的瞬间，沿速度方向没有力作用，故小球的线速度不变，选项B错误；A．根据公式vr=可得，速度不变，半径

减小，所以角速度增大，选项A正确；CD．根据牛顿第二定律有2vFmgmr−=解得2vFmgmr=+r变小，拉力变大。如果钉子的位置越靠近小球，半径就越小，绳就越容易断，选项故C正确，D错误。故选AC。14．AC【解析】【

详解】A．在最低点NFFmg=−向可知最低点管道对小球的支持力大于小球重力，根据牛顿第三定律，小球对管道的压力等于管道对小球的支持力，故小球对管道的压力一定大于自身重力，A正确；BCD．小球通过管道最高点时只要速度大于

等于零均可，在最高点，当只由重力提供向心力时，可知速度为gR，此时轨道对小球无作用力，当vgR时，轨道对小球的作用力竖直向下，外轨对小球有作用力，当vgR时，轨道对小球的作用力竖直向上，内轨对小球有作用力，故BD错误，C正确。故选AC。15．（1）9000N；（2）20m/s【解析】【详解】（

1）汽车过拱形桥最高点时2vmgFmR−=代入数据解得9000NF=由牛顿第三定律得，汽车对桥的压力NF大小N9000NFF==（2）为保证汽车安全经过桥顶，汽车经过桥顶的最大速度mv时2mvmgmR=代入数据解得m20m/sv=

16．（1）m12fmR；（2）m3fmR；（3）m2fmR【解析】【详解】（1）当ω较小时，A、B的向心力由静摩擦力提供，根据牛顿第二定律有2A3fmR=2B22fmR=可知在绳子张力出现前，B的静摩擦力一直

比A大，所以绳中刚要出现张力时B的静摩擦力达到最大。对B球2m122fmR=解得m11=2fmR（2）当绳上出现张力以后，对B球2m4fTmR+=对A球2A3fTmR+=当ω增大时，T增大，fA减小，当fA减小到0时，A球的摩擦力方向改变。对A球2

3TmR=对B球2m4fTmR+=联立解得m2=3fmR（3）当ω再增大时，fA将改向向外，直至随B球一起向B球一侧滑动。刚要滑动时，对A球2m33TfmR−=对B球2m34fTmR+=联立解得m32=fmR17．0.18m0.42mr【解析】【详解】转台以一定

的角速度ω匀速转动，有2nFMr=可知木块所需的向心力与做圆周运动的半径r成正比。当在离O点最近处1rr=时，木块有靠近O点的运动趋势，这时摩擦力沿半径向外，刚好达到最大静摩擦力fm2m1mgfMr−=

得m120.18mmgfrM−==当木块在离O点最远处r=r2时，有远离O点的运动趋势，这时摩擦力的方向指向O点，且达到最大静摩擦力fm2m2mgfMr+=得m220.42mmgfrM+==则木块能够

相对转台静止，木块到O孔的距离范围为0.18m0.42mr18．（1）5m/s；（2）1.5m；（3）1.5rad/s1,2,3)nn==(【解析】【详解】（1）滑块到达B点时，由牛顿第二定律得2NBFgvmrm−=

解得vB=5m/s（2）从C到E做平抛运动，在水平方向R=vCt竖直方向212hgt=联立解得4m/sCv=从B到C222BCvvgx−=解得BC间的距离x=1.5m（3）从B到C用时11s3BCvvtg−==从C到E的时间t2=1s由题意知122ttn+=解

得1221.5rad/snntt==+(n=1、2、3…)19．（1）FT1=0；（2）T254Fmg=【解析】【详解】（1）设转动过程中物体与盘间恰好达到最大静摩擦力时转动的角速度为ω0，则μmg=mrω02解得0gr=因为1012

gr=所以物体所需向心力小于物体与盘间的最大摩擦力，则物与盘产生的摩擦力还未达到最大静摩擦力，细绳的拉力仍为0，即FT1=0（2）因为2032gr=所以物体所需向心力大于物与盘间的最大静摩擦力，则细绳将对物体施

加拉力FT2，由牛顿第二定律得2T22Fmgmr+=解得T254Fmg=20．（1）1singL=；（2）2cosgL=【解析】【详解】（1）当物块与转台间达到最大静摩擦力时，绳中要出现拉力

，由牛顿第二定律得21sinmgmL=解得1singL=（2）物块刚离开转台时，物体和转台之间恰好无相互作用力，有0N=，0f=对物块有22sinsinTmL=cosTmg=联立解得2cosgL=