专题25水平面内圆周运动（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
【参考答案】D
【解题思路】圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹的法线方向（沿
轨迹半径指向圆心），选项 A错误；小物体随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，f=
，小物体运动一圈时间 T=2π/ω，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为所受摩
擦力的冲量大小为 If=fT=2
πmω
r，选项 B错误；圆盘停止转动后，由于惯性，小物体沿运
动轨迹切线方向运动，选项 C错误；圆盘停止转动时，小物体速度 v=
ω
r，由动量定理，
小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 I= mv=△，选项 D正确。
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．
【参考答案】B
【名师解析】恰好能完成一个完整的圆周运动，由动能定理，f·2πL= mv02，解得 f=
，选项 B正确。
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
0
v
2
0
2
mv
L
2
0
4
mv
L
2
0
8
mv
L
2
0
16
mv
L
1
2
2
0
4
mv
L
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