專題02-向心力和向心加速度-2023年高考物理圓周運動常用模型模擬題精練(原卷版)

高考物理《圓周運動》常用模型最新模擬題精練專題02.向心力和向心加速度一．選擇題1..（2023浙江臺州期中聯(lián)考）晉代孫綽在《游天臺山賦》中寫道：“過靈溪而一灌，疏煩不想于心胸”。靈江是臺州的母親河，也是浙江的第三大河，全長197.7公里，上游為仙居的永安溪和天臺的始豐溪，中游為靈江，下游為椒江。如圖所示為百度地圖中飛云江某段，河水沿著河床做曲線運動。圖中四處，受河水沖擊最嚴重的是哪處（）A.A處 B.處 C.處 D.處2.（2022年9月甘肅張掖一診）如圖所示，兩個可視為質(zhì)點的、相同的木塊甲和乙放在轉(zhuǎn)盤上，兩者用長為L的不計伸長的細繩連接（細繩能夠承受足夠大的拉力），木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的K倍，連線過圓心，甲到圓心距離，乙到圓心距離，且，，水平圓盤可繞過圓心的豎直軸OO'轉(zhuǎn)動，兩物體隨圓盤一起以角速度轉(zhuǎn)動，當從0開始緩慢增加時，甲、乙與轉(zhuǎn)盤始終保持相對靜止，則下列說法錯誤的是（已知重力加速度為g）（）A.當時，乙的靜摩擦力恰為最大值B.取不同的值時，甲、乙所受靜摩擦力都指向圓心C.取不同值時，乙所受靜摩擦力始終指向圓心；甲所受靜摩擦力可能指向圓心，也可能背向圓心D.如果時，兩物體將相對圓盤發(fā)生滑動3.（2023江蘇南通第一次質(zhì)檢）游樂場中一種叫“魔盤”的娛樂設施，游客坐在轉(zhuǎn)動的魔盤上，當魔盤轉(zhuǎn)速增大到一定值時，游客就會滑向盤的邊緣，其簡化結(jié)構(gòu)如圖所示?，F(xiàn)魔盤穩(wěn)定勻速轉(zhuǎn)動，游客相對魔盤始終保持靜止的情況下，游客所受魔盤的支持力會減小的是（）A.只增大游客的質(zhì)量 B.只使魔盤的轉(zhuǎn)速減至另一值C.只減小魔盤表面的粗糙程度 D.只增大游客與轉(zhuǎn)軸間的距離4.（2023湖南三湘創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)考）如圖所示，半徑為R的半球形陶罐和陶罐內(nèi)的物塊（視為質(zhì)點）繞豎直軸從靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，當達到某一角速度時，物塊受到的摩擦力減為零，此時物塊和陶罐球心O點的連線與之間的夾角為，此后保持該角速度做勻速圓周運動，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A.物塊勻速轉(zhuǎn)動的周期為B.物塊勻速轉(zhuǎn)動的線速度大小為C.物塊勻速轉(zhuǎn)動的角速度大小為D.若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)動的速度，物塊有下滑的趨勢5.(2013重慶名校月考)游樂場中有一種叫“魔盤”的娛樂設施，游客坐在轉(zhuǎn)動的“魔盤”上，“魔盤”繞著通過頂點Ｏ的豎直軸ＭＮ轉(zhuǎn)動，當“魔盤”轉(zhuǎn)動的角速度增大到一定值時，游客就會滑向“魔盤”的邊緣，其簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。游客視作質(zhì)點，游客坐的位置與“魔盤”頂點Ｏ的距離為Ｌ，游客與“魔盤”之間的動摩擦因數(shù)為μ(μ>ｔａｎθ)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為ｇ，當游客即將相對“魔盤”滑動時，“魔盤”轉(zhuǎn)動的角速度ω等于6．（2023重慶涪陵重點高中質(zhì)檢）如圖為某中國運動員在冬奧會短道速滑比賽中的精彩瞬間。假定他正沿圓弧形彎道勻速率滑行，在一極短時間內(nèi)滑過的角度為，則他在這個過程中（）所受的合外力為零，做勻速運動 B．所受的合外力恒定，做勻加速運動C．合外力做功為零，合力的沖量也為零 D．合外力做功為零，合力的沖量不為零7.（2023遼寧鐵嶺六校協(xié)作體聯(lián)考）如圖甲所示，傾角為45°的斜面置于粗糙的水平地面上，有一滑塊通過輕繩繞過定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連（繩與斜面平行），滑塊質(zhì)量為2m，滑塊能恰好靜止在粗糙的斜面上。在圖乙中，換成讓小球在水平面上做勻速圓周運動，輕繩與豎直方向的夾角為θ，且θ≤45°，兩幅圖中，滑塊、斜面都靜止，則以下說法中正確的是（）A.甲圖滑塊受到斜面的摩擦力大小為B.甲圖斜面受到地面的摩擦力為mgC.乙圖中θ=45°時，滑塊恰好不受摩擦力D.小球轉(zhuǎn)動角速度越小，滑塊受到的摩擦力越大8.（2022寧波高二期末）用一款手搖式絞輪來打井水，如圖所示，輪軸上的麻繩螺旋式地緊密纏繞，A、B、C分別為麻繩上三個不同位置的點，D為手柄的端點，忽略麻繩的重力且麻繩與輪軸無相對滑動。操作員按圖中所示的方向勻速轉(zhuǎn)動一圈（從右往左看是逆時針旋轉(zhuǎn)），此過程中（）A.麻繩上A點的速度大于B點的速度B.手柄上D點的角速度小于麻繩上的C點的角速度C.麻繩上B點的向心加速度大于手柄上D點的向心加速度D.操作員在手柄處的外力大小可能小于水桶及桶中水的重力之和9．（2022浙江杭州九校聯(lián)考）杭州游樂園有一種叫做“快樂飛機”的游樂項目，模型如圖所示，已知模型飛機質(zhì)量為m，固定在長為L的旋臂上，旋臂與豎直方向夾角為，當模型飛機以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時，下列說法正確的是（）A．模型飛機受到重力、旋臂的作用力和向心力B．旋臂對模型飛機的作用力方向一定與旋臂垂直C．旋臂對模型飛機的作用力大小為D．若夾角θ增大后，則旋臂對模型飛機的作用力增大10.(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有分層。圖甲為航天員葉光富啟動“人工離心機”，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動，一段時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（）

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.水對油的作用力大于油對水的作用力 D.水對油有指向圓心的作用力11.（2022浙江臺州質(zhì)檢）有一棵大樹將要被伐倒的時候，有經(jīng)驗的伐木工人就會雙眼緊盯樹梢，根據(jù)樹梢的運動情形就能判斷大樹正在朝哪個方向倒下，從而避免被倒下的大樹砸傷．從物理知識的角度來解釋，以下說法正確的是()A.樹木開始倒下時，樹梢的角速度最大，易于判斷B.樹木開始倒下時，樹梢的線速度最大，易于判斷C.樹木開始倒下時，樹梢的周期較大，易于判斷D.伐木工人的經(jīng)驗缺乏科學依據(jù)12.（2022北京西城期末）有一種叫“旋轉(zhuǎn)飛椅”的游樂項目（如圖所示）。鋼繩的一端系著座椅，另一端固定在水平轉(zhuǎn)盤上。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，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質(zhì)點，不計鋼繩的重力，以下分析正確的是（）

A.旋轉(zhuǎn)過程中，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)動的角速度越大，旋轉(zhuǎn)半徑越小D.若“飛椅”轉(zhuǎn)動的角速度變大，鋼繩上的拉力大小不變13.（2022廣東深圳名校聯(lián)考）如圖所示，下列有關(guān)生活中圓周運動實例分析，其中說法正確的是（）A.甲圖中，汽車通過凹形橋的最低點時，速度不能超過B.乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動過程中，在最低處水對桶底的壓力最大C.丙圖中，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時，內(nèi)軌對內(nèi)輪緣會有擠壓作用D.丁圖中，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A、B兩位置小球向心加速度相等14．.（2020屆遼寧省大連市高三第一次模擬）為了解決高速列車在彎路上運行時輪軌間的磨損問題，保證列車能經(jīng)濟、安全地通過彎道，常用的辦法是將彎道曲線外軌軌枕下的道床加厚，使外軌高于內(nèi)軌，外軌與內(nèi)軌的高差叫曲線外軌超高。已知某曲線路段設計外軌超高值為70mm，兩鐵軌間距離為1435mm，最佳的過彎速度為350km/h，則該曲線路段的半徑約為（）A．40km B．30km C．20km D．10km15.（2020江蘇模擬2）某校社團開設了糕點制作課，糕點師傅在糕點制作“裱花”演示時，他在繞中心勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上放了一塊直徑20cm的蛋糕，在蛋糕上每隔2s均勻“點”一次奶油，蛋糕一周均勻“點”上10個奶油，則下列說法中正確的是()A.圓盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速約為20r/minB.圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小為eq\f(π,10)rad/sC.蛋糕邊緣的奶油線速度大小約為eq\f(π,20)m/sD.蛋糕邊緣的奶油向心加速度約為eq\f(π2,500)m/s216.（2020陜西咸陽一模）一質(zhì)量為1.5×103kg的小汽車在水平公路上行駛，當汽車經(jīng)過半徑為80m的彎道時，路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為9×103N，下列說法正確的是（）A.

汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B.

汽車轉(zhuǎn)彎的速度為6m/s時，所需的向心力為6.75×103NC.

汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20m/s時，汽車會發(fā)生側(cè)滑D.

汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過6.0m/s217.（2020廣東佛山一模）大喇叭滑梯是游客非常喜愛的大型水上游樂設施，一次最多可坐4人的浮圈，從高為h的平臺由靜止開始沿滑梯滑行，到達底部時水平?jīng)_入半徑為R，開口向上的碗狀盆體中，做半徑逐漸減小的圓周運動，重力加速度為g，下列說法正確的是A．人和浮圈沿滑梯下滑過程中處于超重狀態(tài)B．人和浮圈剛進入盆體時的速度大小一定是C．人和浮圈進入盆體后所受的摩擦力指向其運動軌跡的內(nèi)側(cè)D．人和浮圈進入盆體后，其所受支持力與重力的合力大于所需的向心力，18.在考駕駛證的科目二階段，有一項測試叫半坡起步，這是一條類似于凸型橋面設計的坡道。要求學員在半坡定點位置a啟動汽車，一段時間后勻速率通過最高點b以及剩下路段，如圖所示。下列說法正確的是A.若汽車以額定功率從a點加速到b點，牽引力一直增大B.在最高點b汽車處于平衡狀態(tài)C.在最高點b汽車對路面的壓力小于汽車的重力D.汽車從a到b運動過程中，合外力做功為019.如圖所示是一種古老的舂米機。舂米時，稻谷放在石臼A中，橫梁可以繞O軸轉(zhuǎn)動，在橫梁前端B處固定一舂米錘，當腳踏在橫梁另一端C點往下壓時，舂米錘便向上抬起。然后提起腳，舂米錘就向下運動，擊打A中的稻谷，使稻谷的殼脫落變?yōu)榇竺?。已知OC＞OB，則在橫梁繞O轉(zhuǎn)動過程中（）A．B、C的向心加速度相等 B．B、C的角速度關(guān)系滿足ωB＜ωC C．B、C的線速度關(guān)系滿足vB＜vC D．舂米錘擊打稻谷時對稻谷的作用力大于稻谷對舂米錘的作用力二．計算題1.(13分)2018年安徽省四座水電站已完成綠色小水電站創(chuàng)建工作。綠色小水電站水輪機的示意圖如圖所示,讓水從水平放置的水管流出,水流軌跡與下邊放置的輪子邊緣相切,水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板,可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動。當該裝置工作穩(wěn)定時,可近似認為水到達輪子邊緣時的速度與輪子邊緣的線速度相同。調(diào)整輪O軸的位置,使水流與輪邊緣切點對應的半徑與水平方向成θ=37°角。測得水從管口流出速度v0=3m/s,輪子半徑r=0.1m。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。(1)若不計擋水板的大小,則輪子轉(zhuǎn)動角速度為多少?(2)求水管出水口距輪O軸水平距離l和豎直距離h。2.(14分)如圖所示的裝置可繞豎直軸OO'轉(zhuǎn)動,可視為質(zhì)點的小球在A點與兩細線連接后兩細線分別系于B、C兩點,當細線AB沿水平方向繃直時,細線AC與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球的質(zhì)量m=1kg,細線AC長l=1m。重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)若裝置勻速轉(zhuǎn)動,細線AB剛好被拉直成水平狀態(tài),求此時角速度ω1的大小。(2)若裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω2=rad/s,求細線AB和AC上的拉力大小FTAB、FTAC。3．.(10分)（2020江西吉安期中）如圖所示，半徑的兩圓柱體A和B，轉(zhuǎn)動軸互相平行且在同一水平面內(nèi)，軸心間的距離為s=3.2m。兩圓柱體A和B均被電動機帶動以=6rad/s的角速度同方向轉(zhuǎn)動，質(zhì)量均勻分布的長木板無初速地水平放置在A和B上，其重心恰好在B的正上方。從木板開始運動計時，圓柱體轉(zhuǎn)動兩周，木板恰好不受摩擦力的作用，且仍沿水平方向運動。設木板與兩圓柱體間的動摩擦因數(shù)相同。重力加速度g=10.0m/s2，取。求：（1）圓柱體邊緣上某點的向心加速度；（2）圓柱體A、B與木板間的動摩擦因數(shù)；（3）從開始運動到重心恰在A的正上方所需的時間。AABs4.(12分)翼型飛行器有很好的飛行性能,其原理是通過對降落傘的調(diào)節(jié),使空氣升力和空氣阻力都受到影響,同時通過控制動力的大小而改變飛行器的飛行狀態(tài).已知飛行器的動力F始終與飛行方向相同,空氣升力F1與飛行方向垂直,大小與速度的平方成正比,即F1=C1v2;空氣阻力F2與飛行方向相反,大小與速度的平方成正比,即F