專題08圓周運動考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1水平面內圓周運動（5年5考）2024年高考遼寧卷：“指尖轉球”。2024年高考江蘇卷第8題：生產陶瓷的工作臺勻速轉動。2024年高考江蘇卷：細繩穿過豎直的管子拴住一個小球，讓小球在A高度處做水平面內的勻速圓周運動。2023年高考江蘇卷第13題：雜技“轉碟”。2024年高考廣東卷：在細繩的拉動下，半徑為r的卷軸可繞其固定的中心點O在水平面內轉動。2024年高考江西卷：雪地轉椅。2023年高考福建卷：離心測速器。1.圓周運動中高考考查頻率較高的主要是：水平面內圓周運動和車輛轉彎。2.水平面內圓周運動模型主要有：圓盤轉動（2023年高考江蘇卷第13題）；圓錐擺（2024年高考江蘇卷）；實際情景（2024年高考江西卷：雪地轉椅；2023年高考福建卷：離心測速器；024年高考遼寧卷：“指尖轉球”）等。3.車輛轉彎主要包括：火車轉彎。汽車轉彎，飛機轉彎、滑冰轉彎等?？键c2車輛轉彎（5年3考）2023年新高考福建卷：滑冰轉彎。2022年高考上海卷：運動員滑雪轉彎。2022年高考遼寧物理：北京冬奧會短道速滑轉彎。考點01水平面內圓周運動1.（2024高考遼寧卷）“指尖轉球”是花式籃球表演中常見的技巧。如圖，當籃球在指尖上繞軸轉動時，球面上P、Q兩點做圓周運動的（）A.半徑相等 B.線速度大小相等C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等【答案】D【解析】由題意可知，球面上P、Q兩點轉動時屬于同軸轉動，故角速度大小相等，故D正確；由圖可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的半徑的關系為，故A錯誤；根據可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的線速度的關系為，故B錯誤；根據可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的向心加速度的關系為，故C錯誤。2.（2024年高考江蘇卷第8題）生產陶瓷的工作臺勻速轉動，臺面面上掉有陶屑，陶屑與桌面間的動摩擦因數處處相同（臺面足夠大），則A.離軸OO’越遠的陶屑質量越大B.離軸OO’越近的陶屑質量越大C.只有平臺邊緣有陶屑D..離軸最遠的陶屑距離不超過某一值R【參考答案】D【名師解析】由μmg=mRω2，解得離軸最遠的陶屑距離不超過某一值R=μg/ω2，D正確。3.（2024年高考江蘇卷）如圖所示，細繩穿過豎直的管子拴住一個小球，讓小球在A高度處做水平面內的勻速圓周運動，現用力將細繩緩慢下拉，使小球在B高度處做水平面內的勻速圓周運動，不計一切摩擦，則（）A線速度vA>vB B.角速度ωA<ωBC.向心加速度aA<aB D.向心力FA>FB【答案】AD【解析】設繩子與豎直方向的夾角為θ，對小球受力分析有Fn=mgtanθ=ma由題圖可看出小球從A高度到B高度θ增大，則由Fn=mgtanθ=ma可知aB>aA，FB>FA故C錯誤，D正確；再根據題圖可看出，A、B位置在同一豎線上，則A、B位置的半徑相同，則根據可得vA>vB，ωA>ωB故A正確，B錯誤。4.（2024年高考廣東卷）如圖所示，在細繩的拉動下，半徑為r的卷軸可繞其固定的中心點O在水平面內轉動。卷軸上沿半徑方向固定著長度為l的細管，管底在O點。細管內有一根原長為、勁度系數為k的輕質彈簧，彈簧底端固定在管底，頂端連接質量為m、可視為質點的插銷。當以速度v勻速拉動細繩時，插銷做勻速圓周運動。若v過大，插銷會卡進固定的端蓋。使卷軸轉動停止。忽略摩擦力，彈簧在彈性限度內。要使卷軸轉動不停止，v的最大值為（）A. B. C. D.【參考答案】.A【名師解析】要使卷軸一直轉動不停止，kl/2=mω2l，ωr=v,聯立解得v=r，A正確。5.（2024高考甘肅卷）電動小車在水平面內做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）A.小車的動能不變 B.小車的動量守恒C.小車的加速度不變 D.小車所受的合外力一定指向圓心【答案】AD【解析】做勻速圓周運動的物體速度大小不變，故動能不變，故A正確；做勻速圓周運動的物體速度方向時刻在改變，故動量不守恒，故B錯誤；做勻速圓周運動的物體加速度大小不變，方向時刻在改變，故C錯誤；做勻速圓周運動的物體所受的合外力一定指向圓心，故D正確。6.（2024年高考江西卷）雪地轉椅是一種游樂項目，其中心傳動裝置帶動轉椅在雪地上滑動。如圖（a）、（b）所示，傳動裝置有一高度可調的水平圓盤，可繞通過中心O點的豎直軸勻速轉動。圓盤邊緣A處固定連接一輕繩，輕繩另一端B連接轉椅（視為質點）。轉椅運動穩定后，其角速度與圓盤角速度相等。轉椅與雪地之間的動摩擦因數為，重力加速度為g，不計空氣阻力。（1）在圖（a）中，若圓盤在水平雪地上以角速度勻速轉動，轉椅運動穩定后在水平雪地上繞O點做半徑為勻速圓周運動。求與之間夾角的正切值。（2）將圓盤升高，如圖（b）所示。圓盤勻速轉動，轉椅運動穩定后在水平雪地上繞點做半徑為的勻速圓周運動，繩子與豎直方向的夾角為，繩子在水平雪地上的投影與的夾角為。求此時圓盤的角速度?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）轉椅做勻速圓周運動，設此時輕繩拉力為T，轉椅質量為m，受力分析可知輕繩拉力沿切線方向的分量與轉椅受到地面的滑動摩擦力平衡，沿徑向方向的分量提供圓周運動的向心力，故可得聯立解得（2）設此時輕繩拉力為，沿和垂直豎直向上的分力分別為，對轉椅根據牛頓第二定律得沿切線方向豎直方向聯立解得7.（2023高考全國甲卷）一質點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于A.1B.2C.3D.4【參考答案】C【命題意圖】本題考查勻速圓周運動及其相關知識點。【解題思路】根據題述，F∞rn，T∞1/r，由F=mr可得rn=r·r2，即n=3，C正確。8.（2023年高考江蘇學業水平選擇性考試第13題）“轉碟”是傳統的雜技項目，如圖所示，質量為m的發光物體放在半徑為r的碟子邊緣，雜技演員用桿頂住碟子中心，使發光物體隨碟子一起在水平面內繞A點做勻速圓周運動。當角速度為時，碟子邊緣看似一個光環。求此時發光物體的速度大小和受到的靜摩擦力大小f。【參考答案】；【名師解析】發光體的速度發光體做勻速圓周運動，則靜摩擦力充當做圓周運動的向心力，則靜摩擦力大小為9.（2023年高考福建卷）一種離心測速器的簡化工作原理如圖所示。細桿的一端固定在豎直轉軸上的O點，并可隨軸一起轉動。桿上套有一輕質彈簧，彈簧一端固定于O點，另一端與套在桿上的圓環相連。當測速器穩定工作時，圓環將相對細桿靜止，通過圓環的位置可以確定細桿勻速轉動的角速度。已知細桿長度，桿與豎直轉軸的夾角a始終為，彈簧原長，彈簧勁度系數，圓環質量；彈簧始終在彈性限度內，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不計（1）若細桿和圓環處于靜止狀態，求圓環到O點的距離；（2）求彈簧處于原長時，細桿勻速轉動的角速度大?。唬?）求圓環處于細桿末端P時，細桿勻速轉動的角速度大小?！緟⒖即鸢浮浚?）0.05m；（2）；（3）【名師解析】（1）當細桿和圓環處于平衡狀態，對圓環受力分析得根據胡克定律得彈簧彈力沿桿向上，故彈簧處于壓縮狀態，彈簧此時的長度即為圓環到O點的距離（2）若彈簧處于原長，則圓環僅受重力和支持力，其合力使得圓環沿水平方向做勻速圓周運動。根據牛頓第二定律得由幾何關系得圓環此時轉動的半徑為聯立解得（3）圓環處于細桿末端P時，圓環受力分析重力，彈簧伸長，彈力沿桿向下。根據胡克定律得對圓環受力分析并正交分解，豎直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，則有，由幾何關系得聯立解得11．．（2022年6月浙江選考）下列說法正確的是A．鏈球做勻速圓周運動過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關【參考答案】B【命題意圖】本題考查勻速圓周運動、慣性、空氣阻力及其相關知識點?！窘忸}思路】鏈球做勻速圓周運動過程中加速度大小不變，方向改變，A錯誤；根據質量是慣性大小的量度，可知足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大，B正確；乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小變化，C錯誤；籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反，D錯誤。12.（2023高考湖北卷）如圖為某游戲裝置原理示意圖。水平桌面上固定一半圓形豎直擋板，其半徑為2R、內表面光滑，擋板的兩端A、B在桌面邊緣，B與半徑為R的固定光滑圓弧軌道在同一豎直平面內，過C點的軌道半徑與豎直方向的夾角為60°。小物塊以某一水平初速度由A點切入擋板內側，從B點飛出桌面后，在C點沿圓弧切線方向進入軌道內側，并恰好能到達軌道的最高點D。小物塊與桌面之間的動摩擦因數為，重力加速度大小為g，忽略空氣阻力，小物塊可視為質點。求：（1）小物塊到達D點的速度大?。唬?）B和D兩點的高度差；（3）小物塊在A點的初速度大小?！緟⒖即鸢浮浚?）；（2）0；（3）【名師解析】（1）由mg=m，解得：（2）小物塊由C到D，由機械能守恒定律，+mgR（1+cos60°）=解得將小球在C點沿圓弧切線方向進入軌道的速度沿水平方向和豎直方向分解，則有，聯立解得：h=1.5R（3）由解得對小物塊從A運動到B的過程，由動能定理，μmgπ·2R=-解得8．（2023高考北京卷）在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質量．如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一待測小球，使其繞O做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為F，用停表測得小球轉過n圈所用的時間為t，用刻度尺測得O點到球心的距離為圓周運動的半徑R．下列說法正確的是（）A．圓周運動軌道可處于任意平面內B．小球的質量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質量偏大D．若測R時未計入小球半徑，則所得質量偏小【參考答案】A【名師解析】由于在太空實驗室中，任何物體都處于完全失重狀態，所以圓周運動軌道可以處于任意平面內，A正確；由勻速圓周運動規律，F=mR，T=t/n，聯立解得：m=，B錯誤；若誤將n-1圈記作n圈，則所得質量偏小，C錯誤；若測R時沒有計入小球半徑，則所得質量偏大，D錯誤。2．（2022年6月浙江選考）下列說法正確的是A．鏈球做勻速圓周運動過程中加速度不變B．足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大C．乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變D．籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關【參考答案】B【命題意圖】本題考查勻速圓周運動、慣性、空氣阻力及其相關知識點?！窘忸}思路】鏈球做勻速圓周運動過程中加速度大小不變，方向改變，A錯誤；根據質量是慣性大小的量度，可知足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大，B正確；乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小變化，C錯誤；籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反，D錯誤。3.．（2022高考北京卷）我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學探索的興趣。某同學設計了如下實驗：細繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗，（）A．小球的速度大小均發生變化B．小球的向心加速度大小均發生變化C．細繩的拉力對小球均不做功D．細繩的拉力大小均發生變化【參考答案】C【命題意圖】此題考查對功的定義的理解及其相關知識點?！久麕熃馕觥拷o小球一初速度使其在豎直平面內做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗，細繩的拉力與小球的速度位移方向垂直，根據功的定義可知細繩的拉力對小球均不做功，選項C正確?？键c02車輛轉彎1（2023年新高考福建卷）清代乾隆的《冰嬉賦》用“躄躠”（可理解為低身斜體）二字揭示了滑冰的動作要領。短道速滑世界紀錄由我國運動員武大靖創造并保持。在其創造紀錄的比賽中，（1）武大靖從靜止出發，先沿直道加速滑行，前用時。該過程可視為勻加速直線運動，求此過程加速度大??；（2）武大靖途中某次過彎時的運動可視為半徑為的勻速圓周運動，速度大小為。已知武大靖的質量為，求此次過彎時所需的向心力大小；（3）武大靖通過側身來調整身體與水平冰面的夾角，使場地對其作用力指向身體重心而實現平穩過彎，如圖所示。求武大靖在（2）問中過彎時身體與水平面的夾角的大小。（不計空氣阻力，重力加速度大小取，、、、）【參考答案】（1）；（2）；（3）【命題意圖】此題考查勻變速直線運動規律、圓周運動、牛頓運動定律及其相關知識點。【名師解析】（1）設武大靖運動過程的加速度大小為，根據解得（2）根據解得過彎時所需的向心力大小為（3）設場地對武大靖的作用力大小為，受力如圖所示根據牛頓第二定律可得解得可得2.（2022年高考上海卷）運動員滑雪時運動軌跡如圖所示，已知該運動員滑行的速率保持不變，角速度為ω，向心加速度為a，則A。ω變小，a變小B。ω變小，a變大C。ω變大，a變小D。ω變大，a變大【參考答案】D【命題意圖】本題考查勻速圓周運動+模型思想+微元思想【名師解析】運動員滑行的速率不變，做勻速率曲線運動，每一小段的運動都可以視為勻速圓周運動，根據v=ωr可知，r減小，角速度ω增大；根據向心加速度公式a=v2/r可知，r減小，向心加速度變大，選項D正確。3（2022年高考遼寧物理）2022年北京冬奧會短道速滑混合團體2000米接力決賽中，我國短道速滑隊奪得中國隊在本屆冬奧會的首金。（1）如果把運動員起跑后進入彎道前的過程