专题25水平面内圆周运动（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第五章  圆周运动专题25  水平面内圆周运动第一部分  知识点精讲1．水平面内的匀速圆周运动向心力的来源向心力可以是重力、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。2．水平面内的匀速圆周运动运动模型运动模型向心力的来源示意图运动模型向心力的来源示意图飞机水平转弯火车转弯圆锥摆飞车走壁汽车在水平路面转弯水平转台(光滑)两种圆锥摆模型：(1)单圆锥摆模型(如图甲所示)：满足mg tan θ＝mω2L sin θ＝mL sin θ，解得ω＝ ，T＝2π。(2)双圆锥摆模型(如图乙所示)：P、Q随旋转圆盘绕中心轴匀速转动，则它们做圆周运动的角速度相等，故它们的线速度、向心加速度均与轨道半径成正比，且在竖直方向上受到的合力为零。　 　　3. 水平面内圆周运动临界问题的分析方法几何分析目的是确定圆周运动的圆心、半径等运动分析目的是确定圆周运动的线速度、角速度、向心加速度等受力分析目的是通过力的合成与分解，表示出物体做圆周运动时，外界所提供的向心力第二部分 最新高考题精选1．（2021新高考北京卷）如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是A．圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向B．圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为C．圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动D．圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 2．（2021高考新课程I卷山东卷）如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（    ）A．             B．      C．              D． 第三部分 最新模拟题精选1. （2022浙江台州质检）如图，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，在其内壁上有两个质量相同的小球（可视为质点）A和B，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面。A、B两球与O点的连线与竖直线间的夹角分别为和，则（　　）A. A、B两球所受弹力的大小之比为3：4 B. A、B两球运动的周期之比为4：3C. A、B两球的线速度大小之比为3：8 D. A、B两球的转速之比为2. （2022湖南长沙周南中学模拟）如图所示，冬奥会上甲、乙两运动员在水平冰面上滑冰，恰好同时到达虚线PQ，然后分别沿半径为和（）的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。甲、乙两运动员的质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。则下列判断中正确的是（　　）
A. 在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的长B. 在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等C. 在冲刺时，甲一定先到达终点线D. 在冲刺时，乙到达终点线时的速度较大3.（2022浙江台州质检） 2020年新冠疫情突然来袭，无人机成战“疫”利器。无人机在某次作业过程中在空中盘旋，可看成匀速圆周运动，已知无人机的质量为m，以恒定速率v在空中水平盘旋，如图所示，圆心为O，其做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，关于空气对无人机的作用力方向和大小的说法正确的是（　　）A. 竖直向上，F＝mgB. 竖直向上，F＝mC. 斜向右上方，F＝mD. 斜向右上方，F＝m4. （2022湖南衡阳期中） 如图，矩形金属框竖直放置，其中、足够长，且杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过杆，金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对杆静止，若，则与以匀速转动时相比，以匀速转动时（　　）
 A. 小球的高度一定降低 B. 弹簧弹力的大小一定不变C. 小球对杆压力的大小一定变大 D. 小球所受合外力的大小一定变大5． （2021广东惠州第三次调研）如图所示,为一种圆锥筒状转筒，左右各系着一长一短的绳子挂着相同的小球，转筒静止时绳子平行圆锥面，当转筒中心轴开始缓慢加速转动,不计空气阻力，则下列说法正确的是A．角速度慢慢增大，一定是线长的那个球先离开圆锥筒B． 角速度达到一定值的时候两个球一定同时离开圆锥筒C．两个球都离开圆锥筒后，它们一定高度相同D．两个球都离开圆锥筒时两端绳子的拉力一定相同6．(2022·湖北荆州市名校联考)如图5所示，质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O，且在O点下方竖直距离h＝1 m处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长L1＝3 m，L2＝2 m，则A、B两小球(　　)图5A．周期之比T1∶T2＝2∶3B．角速度之比ω1∶ω2＝3∶2C．线速度大小之比v1∶v2＝2∶D．向心加速度大小之比a1∶a2＝8∶37．（2022河北普通高中第一次联考）如图为用于超重耐力训练的离心机。航天员需要在高速旋转的座舱内完成超重耐力训练。这种训练的目的是为了锻炼航天员在承受巨大过载的情况下仍能保持清醒，并能进行正确操作。离心机拥有长18m的巨型旋转臂，在训练中产生8g的向心加速度，航天员的质量为，可视为质点，，则下列说法正确的是A．离心机旋转的角速度为B．离心机旋转的角速度为C．座椅对航天员的作用力约为5600ND．座椅对航天员的作用力约为5644N8. （2021北京东城期末）如图所示一个小球在力F作用下以速度v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因说法正确的是A．沿a轨迹运动，可能是F减小了一些B．沿 b轨迹运动，一定是v减小了C．     沿 c轨迹运动，可能是v减小了       D．沿 b轨迹运动，一定是F减小了 9.（2022江苏名校联考）某校社团开设了糕点制作课，糕点师傅在糕点制作“裱花”演示时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径20 cm的蛋糕，在蛋糕上每隔2 s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上10个奶油，则下列说法中正确的是(　　)A. 圆盘转动的转速约为20 r/minB. 圆盘转动的角速度大小为  rad/sC. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为  m/sD. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为  m/s2 10（2022郑州名校联考）(12分)翼型飞行器有很好的飞行性能，其原理是通过对降落伞的调节，使空气升力和空气阻力都受到影响，同时通过控制动力的大小而改变飞行器的飞行状态。已知飞行器的动力F始终与飞行方向相同，空气升力F1与飞行方向垂直，大小与速度的平方成正比，即F1＝C1v2；空气阻力F2与飞行方向相反，大小与速度的平方成正比，即F2＝C2v2。其中C1、C2相互影响，可由飞行员调节，满足如图甲所示的关系。飞行员和装备的总质量为m＝90 kg。(重力加速度取g＝10 m/s2)(1)若飞行员使飞行器以速度v1＝10 m/s在空中沿水平方向匀速飞行，如图乙所示。结合甲图计算，飞行器受到的动力F为多大？(2)若飞行员使飞行器在空中的某一水平面内做匀速圆周运动，如图丙所示，在此过程中调节C1＝5.0 N·s2/m2，机翼中垂线和竖直方向夹角为θ＝37°，求飞行器做匀速圆周运动的半径r和速度v2大小。(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)