2026届高三物理一轮复习-同步分层精练（十七）圆周运动的描述（有解析）

同步分层精练（十七） 圆周运动的描述
1.(2025·杭州模拟)一户外健身器材如图所示,当器材上轮子转动时,轮子上A、B两点的 (　 )
A.转速nB>nA
B.周期TB>TA
C.线速度vB>vA
D.角速度ωB>ωA
2.陀螺是中国民间较早出现的玩具之一,为了美观,陀螺上往往会对称地镶嵌一些相同质量、不同颜色的装饰物。如图所示,一小朋友抽打陀螺后使其转动起来,若陀螺的转速为 5 r/s,陀螺上一装饰物到中心的距离为2 cm,则装饰物的角速度约为 (　 )
A.17.85 rad/s B.15.7 rad/s
C.31.4 rad/s D.62.8 rad/s
3.如图所示的风力发电叶片上有M、N两点,在叶片转动过程中 (　 )
A.vM>vN
B.vM=vN
C.ωM>ωN
D.ωM=ωN
4.(2025·菏泽模拟)(多选)如图所示,一辆汽车正通过一段弯道公路,视汽车做匀速圆周运动,则 (　 )
A.该汽车向心力恒定不变
B.汽车左右两车灯的角速度大小相等
C.若速率不变,则跟公路外车道相比,汽车在内车道行驶时所受的向心力较大
D.若速率不变,则跟晴天相比,雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所受的向心力较小
5.(2025·湛江模拟)啤酒之所以清澈透亮,是因为通过离心分离术清除了易浑浊的杂质,离心分离术可以高效分离存在密度差的两种物体,还可把细菌、病毒等超细微粒从水状悬浮液中分离出来。如图是模拟实验,通过高速旋转的离心机把清水中大小相同的实心木球和钢球分离开。当回转轴以稳定的角速度高速旋转时,下列说法正确的是 (　 )
A.木球会在靠转轴的①位置,铁球会在靠外壁的②位置
B.木球会在靠外壁的②位置,铁球会在靠转轴的①位置
C.木球、铁球都会做离心运动,最终都靠在外壁的②位置
D.啤酒中无论密度大还是小的杂质都被离心甩到②位置
6.(2025·岳阳模拟)如图所示,水平圆盘A和B通过摩擦传动正在匀速转动,它们不发生相对滑动,物块1和2分别相对静止在圆盘A和B上,圆盘B的半径是圆盘A的1.5倍,物块2做圆周运动的半径是物块1的2倍,则物块1和物块2的向心加速度大小之比为 (　 )
A.3∶2 B.9∶4
C.9∶8 D.4∶9
7.(多选)有一种很火的益智玩具——“磁悬浮陀螺”,依靠磁场力可以让旋转的陀螺悬浮在空中,如图所示。对处于悬浮状态的陀螺,下列说法正确的是 (　 )
A.陀螺上各质点均处于平衡状态
B.陀螺处于完全失重状态
C.距离陀螺中心越远的质点,线速度越大
D.若陀螺绕其中心的转速为20 r/s,则陀螺上距离中心1 cm处质点的向心加速度大小约为160 m/s2
8.(2025·徐州模拟)(多选)甲、乙两球做匀速圆周运动,向心加速度a随半径r的变化关系如图所示,由图像可知 (　 )
A.甲球运动时,角速度大小恒为2 rad/s
B.甲球运动时,线速度大小恒为16 m/s
C.乙球运动时,角速度大小恒为2 rad/s
D.乙球运动时,线速度大小恒为4 m/s
9.(2024·广东高考)如图所示,在细绳的拉动下,半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管,管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧底端固定在管底,顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时,插销做匀速圆周运动。若v过大,插销会卡进固定的端盖,使卷轴转动停止。忽略摩擦力,弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止,v的最大值为 (　 )
A.r B.l
C.r D.l
10.(2025·潍坊模拟)剪纸艺术源远流长,经久不衰,是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上,剪纸中心与圆盘中心重合,圆盘匀速转动,在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘,暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止,则圆盘的转速至少为 (　 )
A.0.02 r/s 　 B.2 r/s 　
C.4 r/s 　 D.4π r/s
同步分层精练（十七） 圆周运动的描述
1.(2025·杭州模拟)一户外健身器材如图所示,当器材上轮子转动时,轮子上A、B两点的 (　 )
A.转速nB>nA
B.周期TB>TA
C.线速度vB>vA
D.角速度ωB>ωA
解析:选C　由于同轴转动,轮子上各个点的角速度相同(圆心除外),所以A、B两点的角速度相同,转速相同,周期相同,A、B、D错误;由v=ωr,线速度vB>vA,C正确。
2.陀螺是中国民间较早出现的玩具之一,为了美观,陀螺上往往会对称地镶嵌一些相同质量、不同颜色的装饰物。如图所示,一小朋友抽打陀螺后使其转动起来,若陀螺的转速为 5 r/s,陀螺上一装饰物到中心的距离为2 cm,则装饰物的角速度约为 (　 )
A.17.85 rad/s B.15.7 rad/s
C.31.4 rad/s D.62.8 rad/s
解析:选C　装饰物的角速度等于陀螺的角速度,则ω=2πn≈31.4 rad/s,C正确。
3.如图所示的风力发电叶片上有M、N两点,在叶片转动过程中 (　 )
A.vM>vN
B.vM=vN
C.ωM>ωN
D.ωM=ωN
解析:选D　由于M、N属于同轴转动,故角速度相等ωM=ωN,故C错误,D正确;由v=ωr,rN>rM知,vM4.(2025·菏泽模拟)(多选)如图所示,一辆汽车正通过一段弯道公路,视汽车做匀速圆周运动,则 (　 )
A.该汽车向心力恒定不变
B.汽车左右两车灯的角速度大小相等
C.若速率不变,则跟公路外车道相比,汽车在内车道行驶时所受的向心力较大
D.若速率不变,则跟晴天相比,雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所受的向心力较小
解析:选BC　向心力是矢量,方向时刻变化,A错误;汽车整体的角速度相等,左右两个灯的角速度相同,B正确;若汽车以大小恒定的线速度转弯,根据Fn=m,在内车道时转弯半径小,故在内车道时所受向心力大,C正确;根据Fn=m,可知向心力大小不会因为天气而变化,只是雨天路面较滑,最大静摩擦力减小,D错误。
5.(2025·湛江模拟)啤酒之所以清澈透亮,是因为通过离心分离术清除了易浑浊的杂质,离心分离术可以高效分离存在密度差的两种物体,还可把细菌、病毒等超细微粒从水状悬浮液中分离出来。如图是模拟实验,通过高速旋转的离心机把清水中大小相同的实心木球和钢球分离开。当回转轴以稳定的角速度高速旋转时,下列说法正确的是 (　 )
A.木球会在靠转轴的①位置,铁球会在靠外壁的②位置
B.木球会在靠外壁的②位置,铁球会在靠转轴的①位置
C.木球、铁球都会做离心运动,最终都靠在外壁的②位置
D.啤酒中无论密度大还是小的杂质都被离心甩到②位置
解析:选A　由于铁球密度大,容易发生离心运动,所以铁球会在靠外壁的②位置;木球密度小,不容易发生离心运动,所以木球会在靠转轴的①位置,故A正确。
6.(2025·岳阳模拟)如图所示,水平圆盘A和B通过摩擦传动正在匀速转动,它们不发生相对滑动,物块1和2分别相对静止在圆盘A和B上,圆盘B的半径是圆盘A的1.5倍,物块2做圆周运动的半径是物块1的2倍,则物块1和物块2的向心加速度大小之比为 (　 )
A.3∶2 B.9∶4
C.9∶8 D.4∶9
解析:选C　由题意得RA∶RB=2∶3,根据圆盘A和B边缘上各点的线速度大小相等,有ωARA=ωBRB,解得ωA∶ωB=3∶2,物块1和2的半径之比为r1∶r2=1∶2,根据a=ω2r可得物块1和物块2的向心加速度大小之比为a1∶a2=r1∶r2=9∶8,故C正确。
7.(多选)有一种很火的益智玩具——“磁悬浮陀螺”,依靠磁场力可以让旋转的陀螺悬浮在空中,如图所示。对处于悬浮状态的陀螺,下列说法正确的是 (　 )
A.陀螺上各质点均处于平衡状态
B.陀螺处于完全失重状态
C.距离陀螺中心越远的质点,线速度越大
D.若陀螺绕其中心的转速为20 r/s,则陀螺上距离中心1 cm处质点的向心加速度大小约为160 m/s2
解析:选CD　陀螺做圆周运动,陀螺上各质点所受合外力提供向心力,陀螺上各质点受力不平衡,故A错误;陀螺悬浮在空中,陀螺在竖直方向上受力平衡,故B错误;陀螺上各点属于同轴运动,距离中心越远的质点,半径越大,线速度越大,故C正确;质点的角速度为ω=2πn=40π rad/s,向心加速度大小为a=ω2r=(40π)2×1×10-2m/s2≈160 m/s2,故D正确。
8.(2025·徐州模拟)(多选)甲、乙两球做匀速圆周运动,向心加速度a随半径r的变化关系如图所示,由图像可知 (　 )
A.甲球运动时,角速度大小恒为2 rad/s
B.甲球运动时,线速度大小恒为16 m/s
C.乙球运动时,角速度大小恒为2 rad/s
D.乙球运动时,线速度大小恒为4 m/s
解析:选AD　 甲图线反映角速度不变,由a=ω2r可知,甲球运动时,角速度大小恒为ω==rad/s=2 rad/s,由v=ωr可知,甲球线速度大小随半径增大而增大,故A正确,B错误;乙图线反映线速度不变,由a=可知,乙球运动时,线速度大小恒为v'== m/s=4 m/s,由ω'=可知,乙球角速度大小随半径增大而减小,故D正确,C错误。
9.(2024·广东高考)如图所示,在细绳的拉动下,半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管,管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧底端固定在管底,顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时,插销做匀速圆周运动。若v过大,插销会卡进固定的端盖,使卷轴转动停止。忽略摩擦力,弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止,v的最大值为 (　 )
A.r B.l
C.r D.l
解析:选A　由题意可知,当插销刚卡进固定端盖时,弹簧的伸长量为Δx=,根据胡克定律有F=kΔx=,插销与卷轴同轴转动,角速度相同,弹簧弹力提供插销做匀速圆周运动的向心力,则F=mlω2,对卷轴有v=rω,联立解得v=r。故选A。
10.(2025·潍坊模拟)剪纸艺术源远流长,经久不衰,是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上,剪纸中心与圆盘中心重合,圆盘匀速转动,在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘,暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止,则圆盘的转速至少为 (　 )
A.0.02 r/s 　 B.2 r/s 　
C.4 r/s 　 D.4π r/s
解析:选B　暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止,则频闪光源照射圆盘时,圆盘转过的角度是θ=的倍数,即在T= s内至少转过,则角速度最小为ω==4π rad/s,则转速至少为n==2 r/s,故B正确。
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