四川省2019高考物理复习全辑第2讲圆周运动讲与练（，含解析）.docx

第2讲圆周运动李仕才考试内容及要求知识内容学考要求2015.10考题2016.4考题2016.10考题2017.4考题2017.11考题2018.4考题2018.6考题圆周运动、向心加速度、向心力d551145生活中的圆周运动c2020一、描述圆周运动的物理量1线速度v：大小为通过的圆弧长跟所用时间的比值，方向为圆弧上该点的切线方向，v.2角速度：大小为半径转过的角度跟所用时间的比值，.3周期和转速：周期：沿圆周运动一周所用的时间，单位为s.转速：单位时间所转的圈数，单位为r/s.关系：T.4线速度、角速度、周期之间的关系：，v，vr.5传动装置的特点：(1)两轮之间通过皮带传动或摩擦传动时，轮边缘的点线速度大小相等；(2)两轮同轴转动或同一轮上不同的点在转动的过程中角速度相等如图1所示，vAvB，BC.图1例1(2017嘉兴市学科基础测试)如图2所示，转动的跷跷板上A、B两点线速度大小分别为vA和vB，角速度大小分别为A和B，rArB，则()图2AvAvB，AB BvAvB，ABCvAB答案C解析因为A、B两点绕同一转轴转动，所以角速度相等；又因为B点运动的半径大于A点，所以B点的线速度大，故C正确二、向心加速度和向心力1向心加速度：an2rr.2向心力由牛顿第二定律Fnmanmm2rmr.3方向：向心加速度和向心力的方向均沿半径指向圆心4作用：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小例2(2017杭州市学考模拟)2017年2月10日，俄罗斯总统普京在莫斯科会见到访的斯洛文尼亚总统帕霍尔，并发表了重要讲话，如图3甲所示为俄罗斯总统普京佩戴的手表，图乙为该表的表盘，手表指针的运动可看作匀速运动，下列说法中正确的是()图3A秒针、分针、时针转动周期相同B秒针的角速度最大，时针的角速度最小C秒针上A、B两点线速度一样大D秒针上A、B两点向心加速度一样大答案B解析秒针、分针、时针的周期分别是60秒、60分钟、12小时，角速度与周期成反比，故秒针角速度最大，时针的角速度最小A、B同轴转动，则AB，又rArB，由vr、a2r知vAvB，aAaB，故B正确例3(2016浙江4月学考5)如图4为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间，假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他()图4A所受的合力为零，做匀速运动B所受的合力恒定，做匀加速运动C所受的合力恒定，做变加速运动D所受的合力变化，做变加速运动答案D三、向心力应用实例生活中的圆周运动1向心力来源：向心力是按力的作用效果命名的，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2求解匀速圆周运动问题的一般步骤(1)明确研究对象(2)受力分析，画出受力示意图(3)明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置(4)对物体受力沿圆心方向合成或分解(5)根据牛顿运动定律和圆周运动的运动学公式列方程求解例4如图5所示，质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是()图5A线速度vATBC它们受到的摩擦力FfAFfBD筒壁对它们的弹力FNAFNB答案D解析由于两物体角速度相等，而rArB，所以vArAvBrB，A项错；由于相等，则T相等，B项错；因竖直方向受力平衡，Ffmg，所以FfAFfB，C项错；弹力提供向心力，所以FNAmrA2FNBmrB2，故D正确例5(2017浙江11月学考11)如图6所示，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，已知图中双向四车道的总宽度约为15 m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍，则运动的汽车()图6A所受的合力可能为零B只受重力和地面支持力作用C最大速度不能超过25 m/sD所需的向心力由重力和支持力的合力提供答案C解析汽车在水平路面上做匀速圆周运动，所受合外力时刻指向圆心，转弯时靠静摩擦力提供向心力，因此排除A、B、D选项，故C正确四、竖直面内的圆周运动1拱形桥(如图7所示)图7最高点，重力和支持力的合力提供向心力：mgFNmFNmgm临界条件：当FN0时，得临界速度v，此时汽车将离开桥面做平抛运动2绳模型：竖直面内绳拉小球或小球在光滑轨道内侧做圆周运动，都属于绳模型，如图8甲所示图8(1)在最高点时，向心力mgFNm.(2)过最高点的临界条件：当FN0，即mgm，得临界速度v.(3)受力分析(最高点)当v时，拉力或压力为零当v时，物体受向下的拉力或压力当v时，物体不能达到最高点3杆模型：竖直面内杆拉小球或小球在光滑管道内做圆周运动，都属于杆模型，如图乙所示(1)在最高点时，若弹力向上：mgFNm；若弹力向下：mgFNm.(2)过最高点的临界条件：由于杆和管道能对小球产生向上的支持力，得临界速度v0.(3)受力分析(最高点)当v0时，小球受向上的支持力FNmg.当0v时，小球受向上的支持力0FN时，小球受向下的拉力或压力，并且随速度的增大而增大例6手握绳的一端，绳的另一端系着盛有水的小水桶，使该水桶在竖直平面内做圆周运动，如图9所示在水桶经过最高点时()图9A速度一定为零B水和桶均不受重力C因桶口朝下，必有水流出D虽桶口朝下，但水不会流出答案D解析在绳子拉力作用下，小水桶在竖直平面内做圆周运动，当过最高点时必有v，此时虽桶口朝下但水不会流出，故A、C错误，D正确；重力与物体运动状态无关，故B错误例7如图10所示，长0.5 m的轻质细杆，一端固定有一个质量为3 kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为2 m/s.取g10 m/s2，下列说法正确的是()图10A小球通过最高点时，对杆的拉力大小是6 NB小球通过最高点时，对杆的压力大小是24 NC小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24 ND小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54 N答案D解析设在最高点杆对小球表现为拉力，则有Fmgm，代入数据得F6 N，则杆对小球表现为支持力，大小为6 N，所以小球对杆表现为压力，大小为6 N，故选项A、B错误；在最低点，杆对小球表现为拉力，有Fmgm，代入数据得F54 N，故选项C错误，D正确1(2018浙江6月学考5)一户外健身器材如图11所示，当器材上轮子转动时，轮子上A、B两点的()图11A转速nBnAB周期TBTAC线速度vBvAD角速度BA答案C解析在同一个轮子上转动的周期相同，因此角速度以及转速都相等，所以A、B、D错误，根据vr可知，选项C正确2(2018浙江4月学考4)A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，如图12所示在相同时间内，它们通过的路程之比是43，运动方向改变的角度之比是32，则它们()图12A线速度大小之比为43B角速度大小之比为34C圆周运动的半径之比为21D向心加速度大小之比为12答案A3如图13所示为市场上出售的苍蝇拍，拍柄长约30 cm.这种苍蝇拍实际使用效果并不理想，有人尝试将拍柄增长到60 cm.若挥拍时手的动作完全相同，则改装后拍头()图13A线速度变大 B角速度变小C向心加速度变小 D向心力变小答案A解析因挥拍时手的动作完全相同，即一定，B错误；当拍柄增长时，根据公式vr，拍头线速度变大，A正确；根据公式a2r、Fm2r，可知拍头的向心加速度变大，向心力变大，C、D错误4(2018温州市六校协作体期中联考)如图14所示，下列关于运动和力的叙述正确的是()图14A图甲中，蹲在体重计上的人突然站起的瞬间指针示数会大于人的重力B图乙中，在玻璃漏斗中做匀速圆周运动的小球受到的合外力是恒力C图丙中，在水平直跑道上减速的飞机，伞对飞机的拉力大于飞机对伞的拉力D图丁中，滑冰运动员通过圆弧弯道处，若此时地面摩擦力突然消失，则运动员将在冰面上沿着轨迹半径方向“离心”而去答案A一、选择题1.(2016浙江10月学考5)在G20峰会“最忆是杭州”的文艺演出中，芭蕾舞蹈演员总保持如图1所示姿势原地旋转，此时手臂上A、B两点角速度大小分别为A、B，线速度大小分别为vA、vB，则()图1AABCvAvB答案D解析由于A、B两点在演员转动的过程中周期一样，所以根据 可知，A、B两点的角速度大小相等，所以A、B选项错误；根据vr 可知A点转动半径大，所以A点的线速度大，即选项D正确2(2018余姚市第二学期期中考试)如图2所示，小物块A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，下列关于A的受力情况说法正确的是()图2A受重力、支持力B受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C受重力、支持力、与运动方向相同的摩擦力和向心力D受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力答案B3(2018绿色评价联盟10月考)在水平公路上行驶的汽车，当汽车以速度v运动时，车轮与路面间的静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图3所示的圆形路径(虚线)运动如果汽车转弯速度大于v，则汽车最有可能沿哪条路径运动()图3A B C D答案B4(2018嘉兴市2月期末)如图4所示是某品牌手动榨汁机，榨汁时手柄绕O点旋转，手柄上B、C两点的周期、角速度及线速度等物理量的关系是()图4ATBTC，vBvCBTBTC，vBC，vBvCDBC，vBvC答案B解析因B、C共轴，故周期、角速度相同，由vr知C点线速度大于B点线速度，故B选项正确5(2018浙江第二学期91高中联盟期中考)如图5所示，甲、乙两车在水平地面上匀速过圆弧形弯道(从1位置至2位置)，已知两车速率相等，下列说法正确的是()图5A甲、乙两车过弯道的时间可能相同B甲、乙两车角速度可能相同C甲、乙两车向心加速度大小可能相同D甲、乙两车向心力大小可能相同答案D6(2017丽水、衢州、湖州三地市教学质量检测)如图6所示，旋转飞椅带着游客匀速旋转过程中()图6A所有游客的转速相等B所有游客的线速度相等C离转轴越远的游客角速度一定越大D离转轴越近的游客需要的向心力一定越小答案A7(2018温州市新力量联盟期中联考)机械鼠标的正反面如图7所示，鼠标中定位球的直径是2.0 cm，如果将鼠标沿直线匀速拖移12 cm需要1 s，则定位球的角速度大小为()图7A. rad/s B. rad/sC12 rad/s D6 rad/s答案C8(2017台州一中第二学期期中)A、B两个质点分别做匀速圆周运动，在相等时间内通过的弧长之比sAsB43，转过的圆心角之比AB32，则下列说法中正确的是()A它们的线速度大小之比vAvB43B它们的角速度大小之比AB23C它们的周期之比TATB32D它们的向心加速度之比aAaB32答案A解析A、B两质点分别做匀速圆周运动，若在相等时间内它们通过的弧长之比为sAsB43，根据公式v，线速度大小之比为vAvB43，A正确；转过的圆心角之比AB32，根据公式，角速度大小之比为32，B错误；根据公式T，周期之比为TATB23，C错误；根据anv，可知aAaB21，D错误9(2018温州市模拟)自行车修理过程中，经常要将自行车倒置，摇动脚踏板检查是否修好，如图8所示，大齿轮边缘上的a点、小齿轮边缘上的b点和后轮边缘上的c点都可视为在做匀速圆周运动，则线速度最大的点是()图8A大齿轮边缘上的a点B小齿轮边缘上的b点C后轮边缘上的c点Da、b、c三点线速度大小相同答案C解析a点与b点线速度大小相等，即vavb，b点与c点角速度相等，即bc，又vr，rbrc，所以vcvbva，即后轮边缘上的c点线速度最大，故应选C.10如图9所示，一辆汽车依次通过路上的A、B和C点，汽车对路面的压力相应为FA、FB和FC，它们间的大小关系是()图9AFAFB BFBFC DFBFC答案B解析在A点，FAmg.在B点，mgFBm，故FBmg.所以FBFAFC，B选项正确11(2018东阳中学期中考试)如图10所示，飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运动，此运动在最低点附近可看做是半径为500 m的圆周运动若飞行员的质量为65 kg，飞机经过最低点时速度为360 km/h，则这时飞行员对座椅的压力为(取g10 m/s2)()图10A650 N B1 300 NC1 800 N D1 950 N答案D12(2018台州中学第一次统练)如图11所示，地球可以看做一个球体，O点为地球球心，位于临海的物体A和位于赤道上的物体B，都随地球自转做匀速圆周运动，则()图11A物体的周期TATBB物体的周期TATBC物体的线速度大小vAvBD物体的角速度大小AB答案B13(2018温州市新力量联盟期中联考)下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是()A公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力B在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是增大轮缘与外轨的挤压C摩托车过凸形路面时，若速度过快，容易飞离路面D洗衣机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答案C二、非选择题14如图12所示，行车通过长L5 m的吊索吊着质量m1.0103 kg的钢材，以v2 m/s的速度沿水平方向匀速行驶时，行车突然停车求：(取g10 m/s2)图12(1)行车在行驶过程中，吊钩受到的拉力大小F.(2)行车突然停车的瞬间，吊钩受到的拉力大小F.答案(1)1.0104 N(2)1.08104 N解析(1)由二力平衡条件知Fmg1.0104 N.(2)由题意知，行车突然停车的瞬间，钢材开始做圆周运动，其所受合力提供向心力，即Fmgm，解得Fm(g)1.08104 N.15如图13所示，一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，水的质量m0.5 kg，水的重心到转轴的距离l40 cm，取g10 m/s2.图13(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率v0；(2)若在最高点水桶的速率v4 m/s，求水对桶底的压力答案(1)2 m/s(2)15 N，方向竖直向上解析(1)以水桶中的水为研究对象，在最高点