高考物理必備專題18之05 圓周運(yùn)動(dòng)的新情景問(wèn)題（解析版）

專題05圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式之一，與實(shí)際情景相關(guān)的圓周運(yùn)動(dòng)主要有：情境命題特點(diǎn)勻速圓周的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題齒輪或波帶傳動(dòng)、玩具陀螺、雨刷器等水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎、“旋轉(zhuǎn)飛椅”等豎直圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題兒童公園的摩天輪、“魔力陀螺”、滾筒洗衣機(jī)脫、翻滾過(guò)山車(chē)、體操運(yùn)動(dòng)員單杠、“反重力”磁性軌道車(chē)的玩具等1.常見(jiàn)的三類(lèi)傳動(dòng)方式及特點(diǎn)(1)皮帶傳動(dòng)：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。(2)摩擦傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)：如圖丙、丁所示，兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無(wú)打滑現(xiàn)象時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。(3)同軸傳動(dòng)：如圖戊、己所示，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，角速度相同，即ωA＝ωB，由v＝ωr知v與r成正比。2．水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型運(yùn)動(dòng)模型向心力的來(lái)源示意圖運(yùn)動(dòng)模型向心力的來(lái)源示意圖飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎火車(chē)轉(zhuǎn)彎圓錐擺飛車(chē)走壁汽車(chē)在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(tái)(光滑)1.（2022·廣東河源市·高三月考）如圖甲，滾筒洗衣機(jī)脫水時(shí)，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內(nèi)做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖乙，一件小衣物（可理想化為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m，滾筒半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，a、b分別為小衣物經(jīng)過(guò)的最高位置和最低位置．下列說(shuō)法正確的是（）A．衣物所受合力的大小始終為mω2RB．衣物轉(zhuǎn)到a位置時(shí)的脫水效果最好C．衣物所受滾筒的作用力大小始終為mgD．衣物在a位置對(duì)滾筒壁的壓力比在b位置的大【答案】A【解析】衣物在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)故所受合外力故A正確；．在a位置時(shí)滿足在b位置時(shí)滿足故在b位置時(shí)壓力最大，脫水效果最好，故BCD錯(cuò)誤。故選項(xiàng)A正確2.（2022江蘇省無(wú)錫市調(diào)研）某同學(xué)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察后發(fā)現(xiàn)，路面出現(xiàn)水坑的地方，如果不及時(shí)修補(bǔ)，水坑很快會(huì)變大，善于思考的他結(jié)合學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象提出了多種解釋，則下列說(shuō)法中不合理的解釋是（

）A．車(chē)輛上下顛簸過(guò)程中，某些時(shí)刻處于超重狀態(tài)B．把坑看作凹陷的弧形，車(chē)對(duì)坑底的壓力比平路大C．車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大D．坑洼路面與輪胎間的動(dòng)摩擦因數(shù)比平直路面大【答案】D【解析】車(chē)輛上下顛簸過(guò)程中，可能在某些時(shí)刻加速度向上，則汽車(chē)處于超重狀態(tài)，A正確，不合題意；把坑看作凹陷的弧形，根據(jù)牛頓第二定律有則根據(jù)牛頓第三定律，把坑看作凹陷的弧形，車(chē)對(duì)坑底的壓力比平路大，B正確，不符合題意；車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪出坑時(shí)，對(duì)地的摩擦力比平路大，C正確，不符合題意；動(dòng)摩擦因數(shù)由接觸面的粗糙程度決定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑則動(dòng)摩擦因數(shù)可能更小，D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。3.（2022·廣東省汕頭市普通高考第一次模擬）如圖是汕頭市兒童公園的摩天輪，假設(shè)某乘客坐在座椅上隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)程座椅始終保持水平。下列說(shuō)法正確的是（）A.座艙轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，乘客的機(jī)械能守恒B.座艙在最低點(diǎn)時(shí)，座椅對(duì)乘客的支持力大小小于重力C.座艙在最高點(diǎn)時(shí)，座椅對(duì)乘客的支持力大小等于重力D.座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處，乘客所受摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸【答案】D【解析】座艙轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，乘客的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不斷變化，則機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；座艙在最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)可知，座椅對(duì)乘客的支持力大小大于重力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；座艙最高點(diǎn)時(shí)，根據(jù)，可知，座椅對(duì)乘客的支持力大小小于重力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處，乘客所受摩擦力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則所受的摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸，選項(xiàng)D正確。4.（2022·廣東佛山市第二次模擬)水車(chē)是我國(guó)勞動(dòng)人民利用水能的一項(xiàng)重要發(fā)明。下圖為某水車(chē)模型，從槽口水平流出的水初速度大小為，垂直落在與水平面成30°角的水輪葉面上，落點(diǎn)到輪軸間的距離為R。在水流不斷沖擊下，輪葉受沖擊點(diǎn)的線速度大小接近沖擊前瞬間水流速度大小，忽略空氣阻力，有關(guān)水車(chē)及從槽口流出的水，以下說(shuō)法正確的是（）A.水流在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 B.水流在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為C.水車(chē)最大角速度接近 D.水車(chē)最大角速度接近【答案】BC【解析】水流垂直落在與水平面成30°角的水輪葉面上水平方向速度和豎直方向速度滿足，解得故B正確，A錯(cuò)誤；水流到水輪葉面上時(shí)的速度大小為根據(jù)，解得，故C正確，D錯(cuò)誤。5.（2022·廣東新高考普通高中高三沖刺模擬）我國(guó)北方有一種玩具陀螺，用鞭子抽打會(huì)使它的轉(zhuǎn)速加快。有些陀螺是空心的，其表面帶有一條狹長(zhǎng)的縫隙，轉(zhuǎn)起來(lái)后會(huì)嗡嗡作響。如圖所示，a﹑b、c是旋轉(zhuǎn)陀螺上的三個(gè)點(diǎn)，到陀螺軸線的距離﹐下列判斷正確的是（）A.a、b兩點(diǎn)的線速度相同，向心加速度也相同B.a、b、c三點(diǎn)的轉(zhuǎn)速大小關(guān)系為C.a、b、c三點(diǎn)的向心加速度大小關(guān)系為D.a、b﹑c三點(diǎn)的線速度大小關(guān)系為【答案】CD【解析】a、b兩點(diǎn)線速度、向心加速度大小相同，方向不同，A錯(cuò)誤；a、b、c三點(diǎn)轉(zhuǎn)速相等，B錯(cuò)誤；同軸轉(zhuǎn)動(dòng)則角速度相同，根據(jù)，a、b、c三點(diǎn)向心加速度大小關(guān)系為，C正確；根據(jù)v=ωr，a、b、c三點(diǎn)線速度大小關(guān)系為，D正確。6.如圖所示，圓桌桌面中間嵌著一可繞中心軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)，A是圓盤(pán)邊緣的一點(diǎn)，B是圓盤(pán)內(nèi)的一點(diǎn)。分別把A、B的角速度記為ωA、ωB，線速度記為vA、vB，向心加速度記為aA、aB，周期記為T(mén)A、TB，則()A．ωA>ωB B．vA>vBC．a(chǎn)A<aB D．TA<TB【答案】B【解析】因A、B兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則角速度相同，ωA＝ωB，A錯(cuò)誤；因?yàn)閞A>rB，根據(jù)v＝ωr可知，vA>vB，B正確；因?yàn)閞A>rB，根據(jù)a＝ω2r可知，aA>aB，C錯(cuò)誤；因ωA＝ωB，根據(jù)T＝eq\f(2π,ω)可知，TA＝TB，D錯(cuò)誤。7.（2022浙江杭州九校聯(lián)考）杭州游樂(lè)園有一種叫做“快樂(lè)飛機(jī)”的游樂(lè)項(xiàng)目，模型如圖所示，已知模型飛機(jī)質(zhì)量為m，固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的旋臂上，旋臂與豎直方向夾角為，當(dāng)模型飛機(jī)以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．模型飛機(jī)受到重力、旋臂的作用力和向心力B．旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向一定與旋臂垂直C．旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小為D．若夾角θ增大后，則旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力增大【參考答案】CD【名師解析】當(dāng)模型飛機(jī)以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，模型飛機(jī)受到重力、旋臂的作用力，這兩個(gè)力的合力提供向心力，旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向一定與旋臂垂直，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；模型飛機(jī)受到重力和旋臂的作用力，這兩個(gè)力的合力沿水平方向指向圓心，提供向心力，所以旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小為，選項(xiàng)C正確；由F=可知，若夾角θ增大后，則旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力增大，選項(xiàng)D正確。8.（2022·廣東廣州市綜合測(cè)試)如圖是某電力機(jī)車(chē)雨刷器的示意圖．雨刮器由刮水片和雨刮臂鏈接而成，M、N為刮水片的兩個(gè)端點(diǎn)，P為刮水片與雨利臂的鏈接點(diǎn)，雨刮臂繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，刮水片始終保持豎直，下列說(shuō)法正確的是（）A.P點(diǎn)的線速度始終不變 B.P點(diǎn)的向心加速度不變C.M、N兩點(diǎn)的線速度相同 D.M、N兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期不同【答案】C【解析】P點(diǎn)以O(shè)圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，所以線速度與向心加速度方向變化，故AB錯(cuò)誤；由于刮水片始終保持豎直，所以刮水片各點(diǎn)的線速度與P點(diǎn)的相同，所以M、N兩點(diǎn)的線速度相同，故C正確；．刮水器上各點(diǎn)的周期相同，所以M、N兩點(diǎn)的周期相同，故D錯(cuò)誤。9.（2022·四川·宜賓市教科所模擬預(yù)測(cè)）某機(jī)器的齒輪系統(tǒng)如圖所示，中間的輪叫做太陽(yáng)輪，它是主動(dòng)輪。從動(dòng)輪稱為行星輪，主動(dòng)輪、行星輪與最外面的大輪彼此密切嚙合在一起，如果太陽(yáng)輪一周的齒數(shù)為n1，行星輪一周的齒數(shù)為n2，當(dāng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω時(shí)，最外面的大輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為（）A． B． C． D．【答案】A【解析】主動(dòng)輪、行星輪與大輪分別用A、B、C表示，由圖可知，A與B為齒輪傳動(dòng)，所以線速度大小相等，B與C也是齒輪傳動(dòng)，線速度也相等，所以A與B、C的線速度是相等的，則有，解得，由圖可知A、B與C的線速度相同，得聯(lián)立可得，故選項(xiàng)A正確。10.（2022·廣東汕頭市第一中學(xué)模擬）如圖為自行車(chē)氣嘴燈及其結(jié)構(gòu)圖，彈簧一端固定在A端，另一端拴接重物，當(dāng)車(chē)輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，LED燈就會(huì)發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是（）A.安裝時(shí)A端比B端更遠(yuǎn)離圓心B.高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，重物由于受到離心力作用拉伸彈簧從而使觸點(diǎn)接觸，電路導(dǎo)通，LED燈發(fā)光C.增大重物質(zhì)量可使LED燈在較低轉(zhuǎn)速下也能發(fā)光D.勻速行駛時(shí)，若LED燈轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)能發(fā)光，則在最高點(diǎn)時(shí)也一定能發(fā)光【答案】C【解析】要使物體做離心運(yùn)動(dòng)，MN接觸，則，應(yīng)該A端靠近圓心，故A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速越大，所需要的向心力越大，彈簧拉伸越長(zhǎng)，MN接觸就會(huì)發(fā)光，不能說(shuō)物體受到離心力，故B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)時(shí)解得，增大質(zhì)量，可以使LED燈在較低轉(zhuǎn)速下也能發(fā)光，故C正確；在最高點(diǎn)時(shí)，勻速行駛時(shí)，最低點(diǎn)彈簧彈力大于最高點(diǎn)彈簧彈力，因此最高點(diǎn)不一定發(fā)光，故D錯(cuò)誤。11.（2022·廣東潮州市第二次模擬）2021年11月5日，占全球市場(chǎng)份額70%的無(wú)人機(jī)巨頭大疆，發(fā)布迄今為止影像質(zhì)量最優(yōu)異的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)Mavic3。下圖是該型號(hào)無(wú)人機(jī)繞拍攝主體時(shí)做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖。已知無(wú)人機(jī)的質(zhì)量為m，無(wú)人機(jī)的軌道距拍攝對(duì)象高度為h，無(wú)人機(jī)與拍攝對(duì)象距離為r，無(wú)人機(jī)飛行的線速度大小為v，則無(wú)人機(jī)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（）A.角速度為 B.所受空氣作用力為mgC.向心加速度為 D.繞行一周的周期為【答案】C【解析】做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑則角速度為，A錯(cuò)誤；無(wú)人機(jī)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力為解得，所受空氣作用力B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)，D錯(cuò)誤。12.（2022·山東濰坊·高三階段練習(xí)）2022年2月7日在首都體育館舉行的北京2022年冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目男子1000米決賽中，中國(guó)選手任子威奪得冠軍，其比賽場(chǎng)地如圖甲所示，場(chǎng)地周長(zhǎng)111.12m，其中直道長(zhǎng)度為28.85m，彎道半徑為8m。若一名質(zhì)量為50kg的運(yùn)動(dòng)員以大小12m/s的速度進(jìn)入彎道，緊鄰黑色標(biāo)志塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，運(yùn)動(dòng)員可看作質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，則運(yùn)動(dòng)員在彎道上受到冰面最大作用力的大小最接近的值為（）A．500N B．900N C．1030N D．2400N【答案】C【解析】動(dòng)員在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力為豎直方向受力平衡所以運(yùn)動(dòng)員受到冰面的作用力,故選項(xiàng)C正確。13．有一種新式健身“神器”——能自動(dòng)計(jì)數(shù)的智能呼啦圈深受健身愛(ài)好者的喜愛(ài)。如圖甲所示，智能呼啦圈腰帶外側(cè)帶有軌道，將帶有滑輪的短桿穿入軌道，短桿的另一端懸掛一根帶有配重的細(xì)繩，其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示。已知配重（可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量，繩長(zhǎng)為，懸掛點(diǎn)到腰帶中心的距離為。水平固定好腰帶，通過(guò)人體微小扭動(dòng)，使配重做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)數(shù)器能顯示在1min內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，在某一段時(shí)間內(nèi)繩子始終與豎直方向夾角為。配重運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腰帶可看作不動(dòng)，重力加速度取，，，下列說(shuō)法正確的是（）A．勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配重受到的合力為零B．若增大轉(zhuǎn)速，腰受到腰帶的彈力不變C．若配重的角速度是120D．若則配重的角速度為【答案】D【解析】勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配重做曲線運(yùn)動(dòng)，所受合力不為零，A錯(cuò)誤；若增大轉(zhuǎn)速，配重做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變大，繩與豎直方向的夾角將增大，根據(jù)牛頓第二定律可得；可知，增大轉(zhuǎn)速，繩中張力增大，對(duì)腰帶受力分析如圖所示腰帶受到腰的支持力為即增大轉(zhuǎn)速，腰帶受到腰的彈力增大，根據(jù)作用力與反作用力，腰受到腰帶的彈力增大，B錯(cuò)誤。示意圖如圖所示配重做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為根據(jù)牛頓第二定律可得解得當(dāng)時(shí)，解得，C錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，解得，D正確。故選D。14.(2022福建泉州質(zhì)檢五)在2022年3月23日的“天宮課堂”上，航天員王亞平搖晃裝有水和油的小瓶，靜置后水和油混合在一起沒(méi)有分層。圖甲為航天員葉光富啟動(dòng)“人工離心機(jī)”，即用繩子一端系住裝有水油混合的瓶子，以繩子的另一端O為圓心做如圖乙所示的圓周運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后水和油成功分層（水的密度大于油的密度），以空間站為參考系，此時(shí)（）A.水和油的線速度大小相等 B.水和油的向心加速度大小相等C.水對(duì)油的作用力大于油對(duì)水的作用力 D.水對(duì)油有指向圓心的作用力【答案】D【解析】水的密度大于油的密度，所以混合液體中取半徑相同處體積相等的水和油的液體小球，水球的質(zhì)量更大，根據(jù)可知，水球需要的向心力更大，故當(dāng)水油分層后水在瓶底，油在表面，水和油做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不相同，角速度相同，根據(jù)知，水比油的半徑大時(shí)，線速度也大，A錯(cuò)誤；根據(jù)知，角速度相同時(shí)，水的半徑大，向心加速度也就大，B錯(cuò)誤；水對(duì)油的作用力和油對(duì)水的作用力是一對(duì)相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，此二力大小相等方向相反，C錯(cuò)誤；油做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由水提供，故水對(duì)油有指向圓心的作用力，D正確；15.（2022北京西城期末）有一種叫“旋轉(zhuǎn)飛椅”的游樂(lè)項(xiàng)目（如圖所示）。鋼繩的一端系著座椅，另一端固定在水平轉(zhuǎn)盤(pán)上。轉(zhuǎn)盤(pán)可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。將游客和座椅看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)鋼繩的重力，以下分析正確的是（）A.旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力B.根據(jù)可知，坐在外側(cè)的游客旋轉(zhuǎn)的線速度更大C.根據(jù)可知，“飛椅”轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，旋轉(zhuǎn)半徑越小D.若“飛椅”轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變大，鋼繩上的拉力大小不變【參考答案】B【名師解析】．旋轉(zhuǎn)過(guò)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錯(cuò)誤；根據(jù)可知，坐在外側(cè)的游客的旋轉(zhuǎn)半徑較大，線速度更大，故B正確；“飛椅”轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，“飛椅”做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力越大，向心力由重力與拉力的合力提供，則鋼繩上的拉力變大，鋼繩與豎直方向的夾角變大，旋轉(zhuǎn)半徑變大，故CD錯(cuò)誤。16.（2022浙江臺(tái)州質(zhì)檢）火車(chē)軌道的轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，如圖所示。若已知某轉(zhuǎn)彎處軌道平面與水平面夾角為θ，彎道處的圓弧半徑為R。在該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v，則下列說(shuō)法中正確的是（）A.該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v=B.該轉(zhuǎn)彎處規(guī)定的安全行駛的速度為v=C.當(dāng)實(shí)際行駛速度大于v時(shí)，輪緣擠壓內(nèi)軌D.當(dāng)實(shí)際行駛速度小于v時(shí)，輪緣擠壓外軌【參考答案】A【名師解析】火車(chē)以某一速度經(jīng)過(guò)彎道時(shí)，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律得解得，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)彎的實(shí)際速度大于規(guī)定速度時(shí)，火車(chē)所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火車(chē)有離心趨勢(shì)，故其外側(cè)車(chē)輪輪緣會(huì)與鐵軌相互擠壓，外軌受到側(cè)壓力作用方向平行軌道平面向外，故C錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)彎的實(shí)際速度小于規(guī)定速度時(shí)，火車(chē)所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火車(chē)有向心趨勢(shì)，故其內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣會(huì)與鐵軌相互擠壓，內(nèi)軌受到側(cè)壓力作用方向平行軌道平面向內(nèi)，故D錯(cuò)誤。17．（2022·廣東惠州市二模）如圖所示，乘坐游樂(lè)園的翻滾過(guò)山車(chē)時(shí)，質(zhì)量為m的人隨車(chē)在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，重力加速度大小為g，下列說(shuō)法正確的是（）A.過(guò)山車(chē)在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住，沒(méi)有保險(xiǎn)帶，人就會(huì)掉下來(lái)B.人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力C.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力等于mgD.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mg【答案】D【解析】過(guò)山車(chē)在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，但是向心力是靠重力與坐椅的支持力提供，速度越大支持力越大，所以沒(méi)有保險(xiǎn)帶，人也不會(huì)掉下來(lái)，則A錯(cuò)誤；人在最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律可得，當(dāng)速度為時(shí)，支持力為mg，由牛頓第三定律可得，人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座位可以產(chǎn)生大小為mg的壓力，所以B錯(cuò)誤；人在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律可得，則人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mg，所以C錯(cuò)誤；D正確。18.（2022·黑龍江省八校聯(lián)考）如圖所示，我國(guó)男子體操運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)員張成龍用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖甲所示，張成龍運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，用力傳感器測(cè)得張成龍與單杠間彈力大小為F，用速度傳感器記錄他在最高點(diǎn)的速度大小為v，得到F-v2圖像如圖乙所示。g取10m/s2，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）甲甲A．張成龍的質(zhì)量為65kgB．張成龍的重心到單杠的距離為0.9mC．當(dāng)張成龍?jiān)谧罡唿c(diǎn)的速度為4m/s時(shí)，張成龍受單杠的彈力方向向上D．當(dāng)張成龍?jiān)谧罡唿c(diǎn)的速度為4m/s時(shí)，張成龍受單杠的彈力方向向下【答案】C【解析】對(duì)張成龍?jiān)谧罡唿c(diǎn)進(jìn)行受力分析，當(dāng)速度為零時(shí)，有F-mg=0結(jié)合圖像解得質(zhì)量m=65kg，所以選項(xiàng)A正確；當(dāng)F=0時(shí)，由向心力公式可得mg=結(jié)合圖像可解得R=0.9m故張成龍的重心到單杠的距離為0.9m，所以選項(xiàng)B正確；.當(dāng)張成龍?jiān)谧罡唿c(diǎn)的速度為4m/s時(shí)，設(shè)拉力大小為F，方向豎直向下，由牛頓第二定律得，代入解得F>0，方向豎直向下，說(shuō)明張成龍受單杠的拉力作用，方向豎直向下，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤國(guó)外一個(gè)團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)看人能不能在豎直的圓內(nèi)測(cè)完整跑完一圈，團(tuán)隊(duì)搭建了19.（2022屆四川省成都市第三次診斷考試）如圖，游樂(lè)園中某海盜船在外力驅(qū)動(dòng)下啟動(dòng)，某時(shí)刻撤去驅(qū)動(dòng)力，此后船自由擺動(dòng)，當(dāng)懸臂OA水平時(shí)，船的速度恰好為零。若A、B、C處質(zhì)量相等的乘客始終相對(duì)船靜止，且以相同的半徑隨船擺動(dòng)，擺動(dòng)裝置（含乘客）的重心位于圓弧AC的中點(diǎn)B，∠AOC＝60°，不計(jì)一切阻力，重力加速度大小為g，則海盜船在自由擺動(dòng)過(guò)程中（）A.水平時(shí)，船對(duì)C處乘客的作用力為零B.OA水平時(shí)，B處乘客的加速度大小為C.A處乘客從圖示位置運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中，始終處于失重狀態(tài)D.A、B處乘客分別運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，船對(duì)乘客豎直方向的作用力大小之比為【答案】D【解析】設(shè)乘客質(zhì)量為，根據(jù)力的分解可知，水平時(shí)，船對(duì)C處乘客的作用力為，故A錯(cuò)誤；OA水平時(shí)，B處乘客的加速度大小，故B錯(cuò)誤；A處乘客從圖示位置運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中，當(dāng)向心加速度在豎直方向的分量大于切向加速在豎直方向分量時(shí)，A處乘客處于超重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；設(shè)整體質(zhì)量為，A處乘客分別運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理得在最低點(diǎn)，對(duì)A處乘客解得B處乘客分別運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理得最低點(diǎn)，對(duì)B處乘客解得可得，故D正確。20.（2022·寧夏·石嘴山市第三中學(xué)三模）如圖所示為波輪式洗衣機(jī)的工作原理示意圖，當(dāng)甩衣桶在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，衣服緊貼在甩衣桶器壁上，從而迅速將水甩出。衣服（帶水，可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m，衣服和器壁的動(dòng)摩擦因數(shù)約為，甩衣桶的半徑為r，洗衣機(jī)的外桶的半徑為R，當(dāng)角速度達(dá)到時(shí)，衣服上的水恰好被甩出，假設(shè)滑動(dòng)摩擦力和最大靜摩擦力相等，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A．衣服（帶水）做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B．電動(dòng)機(jī)的角速度至少為時(shí)，衣服才掉不下來(lái)C．當(dāng)時(shí)，水滴下落高度打到外筒上D．當(dāng)時(shí)，水滴下落高度打到外筒上【答案】BD【解析】衣服（帶水）做變速曲線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠湎蛐募铀俣纫彩亲兓?，A錯(cuò)誤；B．豎直方向，根據(jù)平衡條件有由于彈力提供向心力，由牛頓第二定律有聯(lián)立解得，，B正確；當(dāng)時(shí)，水滴打到外筒上，則水滴下落高度為h，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有聯(lián)立解得，C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。，故甲球受到細(xì)繩的拉力等于乙球受到細(xì)繩的拉力，D正確。21.（2022·遼寧·模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示的陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落，好像軌道對(duì)它施加了魔法一樣，被稱為“魔力陀螺”。它可等效為一質(zhì)點(diǎn)在圓軌道外側(cè)運(yùn)動(dòng)的模型，如圖乙所示。在豎直面內(nèi)固定的強(qiáng)磁性圓軌道半徑，、兩點(diǎn)分別為軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)沿軌道外側(cè)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，圓軌道對(duì)質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)磁性引力始終指向圓心且大小恒為。質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)由靜止釋放，通過(guò)點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為其重力的5倍。質(zhì)點(diǎn)以不同速度通過(guò)點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力與其速度的平方的關(guān)系圖像如圖丙所示，不計(jì)摩擦和空氣阻力，質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量，重力加速度，求：（1）圓軌道對(duì)質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)磁性引力的大小。（2）圖丙中橫、縱坐標(biāo)上的截距、的值大小?！敬鸢浮浚?）；（2），【解析】（1）質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理可得質(zhì)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)時(shí)．根據(jù)牛頓第二定律可得，且聯(lián)立解得（2）質(zhì)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得代入數(shù)據(jù)可得當(dāng)時(shí)，可得結(jié)合圖丙可知,當(dāng)時(shí)，可得結(jié)合圖丙可知22.（2022·山西太原·二模）隨著北京冬奧會(huì)的舉辦，全國(guó)各地掀起了冰雪運(yùn)動(dòng)的熱潮。如圖所示，某“雪地轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)”的水平轉(zhuǎn)桿長(zhǎng)為2L，可繞過(guò)其中點(diǎn)O的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，桿距雪面高為L(zhǎng)，桿的端點(diǎn)A通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)繩系著位于水平雪地的輪胎。為方便觀測(cè)，在桿上距轉(zhuǎn)軸L的B點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)細(xì)線系一個(gè)小“冰墩墩”。某次游戲時(shí)，游客坐在輪胎上（可視為質(zhì)點(diǎn)），在轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)下在雪地中快速旋轉(zhuǎn)，觀測(cè)到系冰墩墩的細(xì)線偏離豎直方向的夾角為9°。已知游客和輪胎的總質(zhì)量為M，不考慮空氣阻力及輪胎受到雪地的