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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第5 章 圆周运动
第5.5 讲 圆周运动中的STSE 问题
【知识点精讲】
圆周运动中的STSE 问题主要有：飞机水平转弯，杂技中的水流星，飞车走壁，花样滑冰，汽车通过拱形
桥、凹形桥，过山车，飞椅，等等。
【方法归纳】
【最新高考题精练】
1． （2022 高考上海）运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为
ω，向心加速度为a，则
A。ω 变小，a 变小
B。ω 变小，a 变大
C。ω 变大，a 变小
D。ω 变大，a 变大
2.．（2022 高考北京卷）我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的
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兴趣。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆
周运动。无论在“天宫”还是在地面做此实验，（ ）
A．小球的速度大小均发生变化 B．小球的向心加速度大小均发生变化
C．细绳的拉力对小球均不做功 D．细绳的拉力大小均发生变化
3. （2021 年高考广东学业水平选择性测试）由于高度限制，车库出入口采用图2 所示的曲杆道闸，
道闸由转动杆OP 与横杆PQ 链接而成，P、Q 为横杆的两个端点．在道闸抬起过程中，杆PQ 始终保
持水平．杆OP 绕O 点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是
A. P 点的线速度大小不变
B. P 点的加速度方向不变
C. Q 点在竖直方向做匀速运动
D. Q 点在水平方向做匀速运动
4.（2021 年6 月浙江选考物理） 质量为m 的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，
下列说法正确的是（ ）
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A. 秋千对小明的作用力小于
B. 秋千对小明的作用力大于
C. 小明的速度为零，所受合力为零
D. 小明的加速度为零，所受合力为零
5 (2020·全国卷Ⅰ·16)如图1，一同学表演荡秋千．已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的
总质量约为50 kg.绳的质量忽略不计．当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳
子平均承受的拉力约为( )
图1
A．200 N
B．400 N
C．600 N
D．800 N
6．（2019 高考江苏卷物理6）如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为
m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱
（A）运动周期为
（B）线速度的大小为ωR
（C）受摩天轮作用力的大小始终为mg
（D）所受合力的大小始终为mω2R
7．（2018 江苏高考物理）火车以60 m/s 的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s 内
匀速转过了约10°．在此10 s 时间内，火车
（A）运动路程为600 m
（B）加速度为零
（C）角速度约为1 rad/s
（D）转弯半径约为3.4 km
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8.（2018 浙江4 月选考）A、B 两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同的时间内，它们通过的
路程之比是4：3，运动方向改变的角度之比是3：2，则它们
v = s
t ω= θ
t v =rωr = v
ω a= vω9.（2018 年11 月浙江选考物理）一质量为2.0×103kg 的汽车在水平公路上行
驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N，当汽车经过半径为80m 的弯道时，下列判断正确的
是
A. 汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B. 汽车转弯的速度为20m/s 时所需的向心力为1.4×104N
C. 汽车转弯的速度为20m/s 时汽车会发生侧滑
D. 汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2
10.（2017 年4 月浙江选考）图中给出了一段“S”形单行盘山公路的示意图。弯道1、弯道2 可看作两个不
同水平面上的圆弧，圆心分别为O1、O2，弯道中心线半径分别为r1=10m，r2=20m，弯道2 比弯道1 高
h=12m，有一直道与两弯道圆弧相切。质量m=1200kg 的汽车通过弯道时做匀速圆周运动，路面对轮胎的
最大径向静摩擦力时车重的1.25 倍，行驶时要求汽车不打滑。（sin37°=0.6，sin53°=0.8）
（1）求汽车沿弯道1 中心线行驶时的最大速度v1；
（2）汽车以v1进入直道，以P=30kW 的恒定功率直线行驶了t=8.0s 进入弯道2，此时速度恰为通过弯道中
心线的最大速度，求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功；
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（3）汽车从弯道1 的A 点进入，从同一直径上的B 点驶离，有经验的司机会利用路面宽度，用最短时间匀
速安全通过弯道。设路宽d=10m，求此最短时间（A、B 两点都在轨道中心线上，计算时视汽车为质点）。
11.（12 分）（2021 新高考北京卷）
秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为
m，人蹲在踏板上时摆长为
，人站立时摆长为
。不计空气阻力，重力加速度大小为g。
（1）如果摆长为
，“摆球”通过最低点时的速度为v，求此时“摆球”受到拉力T 的大小。
（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。
a．人蹲在踏板上从最大摆角
开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的
最大摆角为
。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明
。
b．实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某
个最大摆角
后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平
面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能
应满足的条件。
【最新模拟题精练】
1.（2023 湖南名校期中）如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
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A.铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
B.“水流星”表演中，通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用
C.汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的支持力大于重力
D.脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
2. （2023 山东济南高一期中）关于如图a、b、c、d 所示的四种圆周运动模型，说法正确的是（ ）
A. 如图a 所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图b 所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图c 所示，小球通过轻绳绕O 点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零
D. 如图d 所示，火车以安全速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮与内外轨间恰好没有侧向压力
3. （2023 浙江十所名校期中联考） 以下关于圆周运动描述正确的是（ ）
A. 如图甲所示，手握绳子不可能使小球在该水平面内做匀速圆周运动
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B. 如图乙所示，小朋友在秋千的最低点处于超重状态
C. 如图丙所示，旋转拖把桶的脱水原理是水滴受到了离心力，从而沿半径方向甩出
D. 如图丁所示，摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾
斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用
4. （2023 江苏南通第一次质检）游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速
增大到一定值时，游客就会滑向盘的边缘，其简化结构如图所示。现魔盘稳定匀速转动，游客相对魔盘始
终保持静止的情况下，游客所受魔盘的支持力会减小的是（ ）
A. 只增大游客的质量
B. 只使魔盘的转速减至另一值
C. 只减小魔盘表面的粗糙程度
D. 只增大游客与转轴间的距离
5. 游乐场中有一种叫 “魔盘” 的娱乐设施，游客坐在转动的 “魔盘” 上， “魔盘” 绕着通过顶点
Ｏ 的竖直轴 ＭＮ 转动， 当 “魔盘” 转动的角速度增大到一定值时， 游客就会滑向 “魔盘” 的边
缘， 其简化结构如图所 示。 游客视作质点， 游客坐的位置与 “魔盘” 顶点 Ｏ 的距离为 Ｌ， 游客
与 “魔盘” 之间的动摩擦因数为 μ (μ>ｔａｎθ)， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 重力加速度为 ｇ，
当游客即将相对 “魔盘” 滑动时， “魔盘” 转 动的角速度 ω 等于
6. （2022 湖南长沙长郡中学模拟）如图是某电力机车雨刷器的示意图．雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而
成，M、N 为刮水片的两个端点，P 为刮水片与雨利臂的链接点，雨刮臂绕O 轴转动的过程中，刮水片始
终保持竖直，下列说法正确的是（ ）
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A. P 点的线速度始终不变 B. P 点的向心加速度不变
C. M、N 两点的线速度相同
D. M、N 两点的运动周期不同
7. (2022 广东潮州二模)2021 年11 月5 日，占全球市场份额70%的无人机巨头大疆，发布迄今为止影像质
量最优异的消费级无人机Mavic3。下图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知
无人机的质量为m，无人机的轨道距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，无人机飞行的线速度
大小为v，则无人机做匀速圆周运动时（ ）
A. 角速度为
B. 所受空气作用力为mg
C. 向心加速度为
D. 绕行一周的周期为
8．(2023 天津名校联考)（16 分）游乐园中“空中飞椅”的游戏设施如图甲所示，它的基本装置是将绳子
上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和
座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P 为处于水平面内的转盘，可绕竖直转
轴
转动，设绳长l=5m ，质点的质量m=40kg ，转盘静止时质点与转轴之间的距离d=3.0m，
转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角
不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，（
，
，
）求质
点与转盘一起做匀速圆周运动时，求：
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（1）绳子拉力F 的大小及转盘角速度ω 的大小；
（2）调整转盘转速，绳长不变，使绳与竖直方向的夹角β=53∘
，求此时转盘的角速度ω1；
（3）调整转盘转速使绳与竖直方向夹角由37°变成53°的过程中，飞椅（可看成质点）在竖直方向的高度
变化值h
9．如图为一个简易的冲击式水轮机的模型，水流自水平的水管流出，水流轨迹与下边放置的轮子边缘相
切，水冲击轮子边缘上安装的挡水板，可使轮子连续转动．当该装置工作稳定时，可近似认为水到达轮子
边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同．调整轮轴O 的位置，使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向
成θ＝37°角．测得水从管口流出速度v0＝3 m/s，轮子半径R＝0.1 m．不计挡水板的大小，不计空气阻力．
取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)轮子转动角速度ω；
(2)水管出水口距轮轴O 的水平距离l 和竖直距离h.
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