高考物理圆周运动考试复习资料.ppt

第3讲圆周运动 本节目录 基础再现对点自测 知能演练轻巧夺冠 考点探究讲练互动 技法提炼思维升华 要点透析直击高考 知识清单 转动的快慢 线速度方向 向心加速度 二 匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较 三 离心运动1 定义 做 运动的物体 在合力 或者 提供圆周运动所需的向心力的情况下 就做逐渐 圆心的运动 2 原因 做圆周运动的物体 由于本身的 总有沿着圆周 方向飞出去的倾向 3 供需关系与运动如图所示 F为实际提供的向心力 则 1 当 时 物体做匀速圆周运动 2 当 时 物体沿切线方向飞出 3 当 时 物体逐渐远离圆心 4 当 时 物体逐渐靠近圆心 圆周 突然消失 不足以 远离 惯性 切线 F m 2r F 0 F m 2r F m 2r 热身体验 2 关于圆周运动的说法 正确的是 A 匀速圆周运动的速度大小保持不变 所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B 做匀速圆周运动的物体 加速度的大小保持不变 所以是匀变速曲线运动C 只有做变速圆周运动的物体 速度 加速度的大小都变 才是变加速曲线运动D 做变速圆周运动的物体 在某些特殊位置 合力方向指向圆心 3 下列关于离心现象的说法正确的是 A 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都消失时 它将做背离圆心的圆周运动C 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都消失时 它将沿切线做直线运动D 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做曲线运动 热身体验答案与解析 特别提醒 1 在处理传动装置中各量间的关系时 应首先明确传动的方式及传动的特点 2 在讨论v a r之间的关系时 应采用控制变量法 即保持其中一个量不变来讨论其他量间的关系 即时应用1 2013 泰安模拟 如图所示 两个啮合齿轮 小齿轮半径为10cm 大齿轮半径为20cm 大齿轮中C点离圆心O2的距离为10cm A B分别为两个齿轮边缘上的点 则A B C三点的 A 线速度之比为1 1 1B 角速度之比为1 1 1C 向心加速度之比为4 2 1D 转动周期之比为2 1 1 二 圆周运动中的动力学分析1 向心力的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 因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力 2 向心力的确定 1 确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 2 分析物体的受力情况 找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力 下表是几种圆周运动的向心力分解图 即时应用2如图所示 长为L的细绳一端固定 另一端系一质量为m的小球 给小球一个合适的初速度 小球便可在水平面内做匀速圆周运动 这样就构成了一个圆锥摆 设细绳与竖直方向的夹角为 下列说法中正确的是 A 小球受重力 绳的拉力和向心力作用B 小球做圆周运动的半径为LC 越大 小球运动的速度越大D 越大 小球运动的周期越大 三 竖直面内圆周运动的临界问题分析物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动 该类运动常有临界问题 并伴有 最大 最小 刚好 等词语 常分析两种模型 轻绳模型和轻杆模型 分析比较如下 思路点拨 分析小球的受力情况 确定小球向心力的来源 利用牛顿第二定律列方程求解 答案 见解析 方法总结 解答有关圆周运动问题时 必须做好关键的几步 1 对研究对象受力分析 确定好向心力的来源 2 确定圆周运动的轨迹和半径 3 利用牛顿运动定律列方程 答案 1 16N 方向向上 2 44N 方向向下 考点3圆周运动的极值问题如图所示 质量M 0 64kg的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平台上 M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为m 0 3kg的物体相连 假定M与轴O的距离r 0 2m 与平台的最大静摩擦力为2N 为使m保持静止状态 水平转台做圆周运动的角速度 应在什么范围 取g 10m s2 思路点拨 静摩擦力的方向可能有两种情况 这两种情况的最大值对应角速度 最大和最小值 答案 2 80rad s 6 25rad s 规律总结 范围类问题一般可归结为是求最大值和最小值 静摩擦力是被动力 大小在一定范围内变化 这样就决定了角速度有一定的范围 易错辨析忽视圆周运动的周期性而漏解 范例 如图为测定子弹速度的装置 两个薄圆盘分别装在一个迅速转动的轴上 两盘平行 若圆盘以转速3600r min旋转 子弹以垂直圆盘方向射来 先打穿第一个圆盘 再打穿第二个圆盘 测得两盘相距1m 两盘上被子弹穿过的半径夹角为15 则子弹的速度的大小为 真知灼见 1 多解原因 因匀速圆周运动具有周期性 使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生 这将造成多解 2 多解问题模型 常涉及两个物体的两种不同的运动 其中一个物体做匀速圆周运动 另一个物体做其他形式的运动 由于涉及两个物体的运动是同时进行的 因此求解的基本思路是依据等时性建立等式求出待求量 方法技巧复合场中圆周运动的等效处理 范例 11分 如图所示 两个水平放置的带电平行金属板的匀强电场中 一长为l的绝缘细线一端固定在O点 另一端拴着一个质量为m 带有一定电量的小球 小球原来静止 当给小球某一速度后 它可绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动 若两板间电压增大为原来的4倍 求 1 要使小球从C点开始在竖直平面内做圆周运动 开始至少要给小球多大的速度 2 在运动过程中细线所受的最大拉力 寻规探法批注 在竖直平面内做匀速圆周运动 说明电场力与重力恰好等大反向 等效于小球只受绳的拉力 批注 电压增大 电场力大于重力 两者的合力向上 等效重力为 F电 mg C点为等效 最高点 D点为等效 最低点 批注 在C点 绳的拉力恰好为0时 所需速度最小 批注 在等效最低点 绳的拉力最大 方法提炼 物体仅在重力场中的圆周运动是最简单 也是最为熟悉的运动类型 但是物体在复合场中的圆周运动又是我们在综合性试题中经常遇到的问题 如果我们能化 复合场 为 等效重力场 找出圆周运动的 等效最高点 与 等效最低点 就可以化繁为简 化难为易 解决此类问题的关键 1 求等效重力加速度 2 确定等效最高点 最低点的位置 3 挖掘隐含条件 如在竖直平面内做匀速圆周运动时 场力的合力充当向心力 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 选修3 1第6章静电场 2014高考导航 第1讲电场的力的性质 本节目录 基础再现对点自测 知能演练轻巧夺冠 考点探究讲练互动 技法提炼思维升华 要点透析直击高考 知识清单一 电荷和电荷守恒定律1 电荷 1 元电荷 电荷量为e 的电荷叫做元电荷 质子和电子均带元电荷电荷量 2 点电荷 对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷 1 60 10 19C 形状和大小 2 电荷守恒定律 1 起电方式 摩擦起电 接触起电 感应起电 2 带电实质 物体带电的实质是 3 内容 电荷既不会创生 也不会消灭 它只能从一个物体 到另一个物体 或者从物体的一部分 到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持 特别提示 当完全相同的带电金属球相接触时 同种电荷电量平均分配 异种电荷先中和后平分 二 库仑定律1 内容 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成 与它们的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 电子得失 转移 转移 不变 正比 距离的二次方 2 公式 式中的k 9 0 109N m2 C2 叫做静电力常量 3 适用条件 1 2 真空中 点电荷 电场力F 电荷量q 正电荷 点电荷 3 匀强电场 各点场强的大小和方向都相同的电场 公式E 四 电场线及特点1 电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向 2 电场线的特点 1 电场线从 或无限远处出发终止于 或无限远处 2 电场线不相交 3 在同一电场里 电场线越密的地方场强越大 切线 正电荷 负电荷 3 几种典型的电场线 如图 热身体验1 1 关于点电荷 下列说法正确的是 A 只有体积很小的带电体才可以看做点电荷B 只有球形带电体才可以看做点电荷C 带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状D 一切带电体都可以看做点电荷 1 2 M和N是两个不带电的物体 它们互相摩擦后M带正电1 6 10 10C 下列判断正确的有 A 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B 摩擦的过程中电子从N转移到MC N在摩擦后一定带负电1 6 10 10CD M在摩擦过程中失去1 6 10 10个电子 2 A B C三点在同一直线 AB BC 1 2 B点位于A C之间 在B处固定一电荷量为Q的点电荷 当在A处放一电荷量为 q的点电荷时 它所受的电场力为F 移去A处电荷 在C处放一电荷量为 2q的点电荷 其所受电场力为 A F 2B F 2C FD F 3 1 2013 广州模拟 当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时 测得该点的电场强度为E 若在同一点放入电荷量为q 2q的负试探电荷时 测得该点的电场强度 A 大小为2E 方向与E相同B 大小为2E 方向与E相反C 大小为E 方向与E相同D 大小为E 方向与E相反3 2 2012 高考江苏卷 真空中 A B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r 则A B两点的电场强度大小之比为 A 3 1B 1 3C 9 1D 1 9 4 1 在如图所示各种电场中 A B两点电场强度相同的是 4 2 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场 如图所示为点电荷a b所形成电场的电场线分布图 以下几种说法中正确的是 A a b为异种电荷 a的电荷量大于b的电荷量B a b为异种电荷 a的电荷量小于b的电荷量C a b为同种电荷 a的电荷量大于b的电荷量D a b为同种电荷 a的电荷量小于b的电荷量 热身体验答案与解析1 1 解析 选C 点电荷就是带电的质点 而物体之所以可以看成是质点 是一种科学的抽象 当所研究的对象的大小和形状对所研究的问题不起作用或者可以忽略其影响时 便可看成是质点 而不在于其自身的大小 1 2 解析 选C M和N都不带电 是指这两个物体都呈电中性 没有 净电荷 没有中和完的电荷 也就是没有得失电子 但内部仍有相等数量的正电荷 质子数 和负电荷 电子数 所以选项A错误 M和N摩擦后M带正电荷 说明M失去电子 电子从M转移到N 选项B错误 根据电荷守恒定律 M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为0 摩擦后电荷量仍应为0 选项C正确 电子带电荷量为 1 6 10 19C 摩擦后M带正电荷1 6 10 10C 由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍 所以M失去109个电子 选项D错误 4 1 答案 C4 2 解析 选B 由题图看出 电场线由一个点电荷发出到另一个点电荷终止 由此可知 a b必为异种电荷 C D错 又由题图可知 电荷b附近的电场线比电荷a附近的电场线密 则电荷b附近的场强比电荷a附近的场强大 b带的电荷量必然多于a带的电荷量 则A错误 B正确 一 应用库仑定律需注意的问题1 适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷 当带电体间的距离远大于它们本身尺度时 可把带电体看成点电荷 虽然从数学角度由r 0能得出F 的结论 但从物理角度分析 这一结论是错误的 因为r 0时 两电荷已不能再看成点电荷了 2 应用方法库仑定律严格地说只适用于真空中 在要求不很精确的情况下 空气可近似当做真空来处理 计算库仑力可以将电荷量的绝对值代入公式 根据同种电荷相斥 异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力 也可将电荷量带正 负号一起运算 F为负值表示是引力 F为正值表示是斥力 解析 选D 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍 但由于其壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳可看成质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律 对于a b两带电球壳的整体来说 由于电荷间的作用 电荷不是均匀分布 不满足库仑定律的适用条件 二 三个场强公式的比较 三 对电场线的进一步认识1 电场线的相关问题 1 根据电场线 分析推断电势和场强的变化情况 2 根据电场线和带电粒子的运动轨迹 分析推断带电粒子的性质 受力 能量变化等 3 根据电势的分布情况 求作电场线 2 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系一般情况下 带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷的初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受静电力或所受合力的方向与电场线平行 即时应用3 2011 高考新课标全国卷 一带负电荷的质点 在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c 已知质点的速率是递减的 关于b点电场强度E的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在b点的切线 解析 选D 因质点做减速运动 故其所受电场力F的方向与v的方向夹角为钝角 又因为质点带负电荷 其所受电场力F与电场强度E方向相反 故只有选项D正确 选项A B C错误 A 将小球A B的质量都增加到原来的2倍B 将小球B的质量增加到原来的4倍C 将小球A B的电荷量都减小到原来的一半D 将小球A B的电荷量都减小到原来的一半 同时将小球B的质量增加到原来的2倍 答案 D 规律总结 解决电荷平衡问题与解决力学中平衡问题的方法一样 但要注意库仑力随距离 电荷量变化而变化 考点2电场线与带电粒子的运动如图所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹 粒子先经过M点 再经过N点 可以判定 A 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力B M点的电势高于N点的电势C 粒子带正电D 粒子在M点的动能大于在N点的动能 解析 电场线的疏密表示场强的大小 电场线越密集 场强越大 M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏 所以M点的场强小 粒子在M点受到的电场力小 故A错误 沿电场线方向 电势逐渐降低 从总的趋势看 电场线的方向是从M到N的 所以M点的电势高于N点的电势 故B正确 如图所示 用 速度线与力线 的方法 在粒子运动的始点M作上述的两条线 显然电场力的方向与电场线的方向基本一致 所以粒子带正电 C错误 速度线与力线 夹角为锐角 所以电场力做正功 粒子的电势能减小 由能量守恒知其动能增加 故D错误 答案 B 方法总结 求解这类问题的方法 1 运动与力两线法 画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 是题意中相互制约的三个方面 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 三不知 则要用 假设法 分别讨论各种情况 有时各种情景的讨论结果是归一的 考点3带电体的力电综合问题如图所示 一根长L 1 5m的光滑绝缘细直杆MN 竖直固定在场强为E 1 0 105N C 与水平方向成 30 角的倾斜向上的匀强电场中 杆的下端M固定一个带电小球A 电荷量Q 4 5 10 6C 另一带电小球B穿在杆上可自由滑动 所带电荷量q 1 0 10 6C 质量m 1 0 10 2kg 现将小球B从杆的上端N静止释放 小球B开始运动 静电力常量k