高一物理必修二-第二章圆周运动知识点与例题练习

1.物体的运动轨迹是圆周运动，称为圆周运动。圆周运动圆周运动是变速运动，“速度”特指速度匀速圆周运动：一个粒子在任何相等的时间内沿着一个等长的圆弧运动。(但是位移在任何相等的时间都是相等的)2.线速度：方向：切线方向单位：米/秒角速度：方向：右手螺旋尺单位：弧度/秒旋转速度(n):单位时间内粒子旋转的圈数。单位：r/s或r/min周期(t):粒子旋转一周所需的时间。单位：s3.几个有用的结论：(1)同轴旋转物体上各点的旋转周期和角速度相同(2)当皮带不打滑时，皮带上的每个点和车轮边缘上的每个点的线速度相等(3)当两个齿轮之间没有滑动时，两个车轮边缘上每个点的线速度相等4.向心力的狭义定义：当一个物体在圆内移动时，沿半径方向指向圆心的力(合力)。向心力的广义定义：当粒子(或物体)在曲线中移动时，指向曲率中心的力也称为法向力。向心力被简单地定义为改变物体运动方向的力。5.对向心力的理解：(1)向心力是物体在圆心方向受到的合力的新名称。因此，在力的分析中，物体不能“被迫”接受另一种向心力。我们只能思考什么样的力量“起作用”和“提供”向心力。(2)物体的圆周运动不会产生向心力，因为物体受到指向圆心的力(向心力)的作用，所以它做圆周运动。(3)向心力是从力的作用角度来命名的，它不是某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力。向心力的来源：它可能是某种性质的力或力的一个组成部分。它也可以是几个不同性质的力的合力，沿着半径指向圆心。向心力总是指向圆心，并且总是垂直于速度方向。因此，向心力只能改变速度的方向，而不能改变速度的大小。6.向心加速度：指向圆心的向心力对应的加速度总是垂直于速度方向。匀速圆周运动是变速运动和变加速度运动(加速度方向正在改变)。7.变速圆周运动和匀速圆周运动的特点：8.对圆周运动方程f=的理解是：左侧万向节是由外部(如绳索)提供的实际力右边是物体在圆周上移动所需的力的大小。等号的意思是：“满足”、“提供”、“作为”(1) f=当物体刚刚能做圆周运动时；(2)当f关闭时，物体做离心运动；(3)当关闭时，物体移动到中心附近。特别注意：在我们目前的知识范围内，没有离心力的说法。离心现象的本质是惯性的表现。9.垂直面内的圆周运动最低点：赛车在凹形地面上的圆周运动方程，轻绳系球和轻杆系球非常相似。最高点：汽车过桥拱桥：拱桥只能产生向上的支撑力轻绳绑球：轻绳只能产生向下的拉力光杆拴球：光杆能产生向下的拉力和向上的支撑力。(1)如果，只是完全由重力作为向心力，杆无力；(2)如果重力不足以作为向心力，杆会产生向下的拉力来补充；(3)如果重力作为向心力的作用太大，杆产生的向上支撑力将抵消它。10.列车转弯问题当重力和支撑力的合力作为向心力时，内外边缘不会被挤压，此时，速率是安全速率(设计速率)。(1)如果实际运行速度大于安全速度，FNG不够，外轨挤压外缘产生弹性补充。(2)如果实际运行速度小于安全速度且FNG过大，内轨挤压内缘产生的弹力会抵消一些。克里蒂卡分析1.向心力不是一种新的特殊力。它是一个在圆周上运动的物体。它被称为向心力，以_ _ _ _ _ _命名。匀速圆周运动的物体所需的向心力可以由一定的力或一定力的分量或重力、摩擦力和弹性之间的几种力的合力来提供。在分析物体的受力情况时，力仍然是根据力的性质来分析的，不能增加额外的向心力。2.向心力的作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，只能改变_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，不能改变_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。第二，向心力公式：主题1:水平转盘r静摩擦力为在水平转盘上做圆周运动的物体提供向心力。当转台转速逐渐增大时，静摩擦力增大，当F达到最大值时，有相应的临界角速度和临界速度。例1:如图所示，水平转台装有一个质量为m的物体。当物体块到旋转轴的距离为r时，如果物体块相对于转台总是静止的，物体块和转台之间的最大静摩擦力是正压力的两倍，那么转台的最大旋转角速度是多少？分机：如果o点用细线连接，询问：(1)当1=1时，细线的张力T1(2)当2=细线的张力T2时培训中国工商银行1.如图所示，三个物体A、B和C被放置在旋转的圆锥截头体上，动摩擦系数为：A为2m，B和C为M，A和B为R，C为2R。当圆台旋转时，(假设A、B和C不滑动): ()交流电向心加速度最大B.物体b的静摩擦力最小。C.当圆台的转速增加时，c在a之前滑动。D.当圆台的转速增加时，b比a先滑动。主题2:汽车在水平面上转弯在水平公路上转弯的汽车的向心力由静摩擦力F提供.例2:汽车与路面之间的动摩擦系数为：道路上某个转弯的半径为r(设定最大静摩擦等于滑动摩擦)。问：如果路面是水平的，汽车转弯时不会侧滑，汽车的最大速度是多少？培训1.汽车轮胎与地面的动摩擦系数为0.25，水平公路转弯处的圆弧半径为27m。认为汽车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。当汽车转弯时，设法找到防止车轮侧滑的最大速度。主题3:列车转弯将列车弯道处内轨和外轨之间的高度差设置为h、内轨和外轨之间的距离l以及转弯半径r。由于外轨略高于内轨，列车上重力和支撑力的合力f提供向心力。(1)当列车速度v等于V0时，f等于f方向，并且内外轨道的轮缘上没有侧压力。(2)当列车运行v大于V0时，f在方向f上，并且内轨对轮缘有侧向压力，f在-N=mv2/R也就是说，当列车转弯时的速度不等于V0时，向心力的变化可以通过轮缘侧的内外轨道压力来调节，但调节的程度不能太大，以免损坏轨道。膨胀：如果汽车在一个倾斜的弯道上转弯，并且转弯半径为r，汽车在没有摩擦力的情况下完全转弯的速度为： ()A.B.C.D.三、垂直面内的圆周运动主题4:不支持的模型如图所示，当没有物体支撑的球在垂直平面的最高点做圆周运动时：注意：绳子只能在球上的绳子收缩方向产生张力。(1)临界条件：绳索或轨道对球没有作用力；Mg=mv2/Rv临界=(它可以被理解为一个速度，只是转动或只是无法转动)(2)能够通过最高点的条件：v。当v 时，绳索将拉动球，轨道将对球施加压力。(3)不超过最高点的条件：v v临界(事实上，球在到达最高点之前已经脱离轨道)例3:将水桶绑在长绳子的一端，使水桶在垂直面上做圆周运动。预1.如图所示，质量为M的球在半径为r的垂直面内的光滑圆形轨道上做圆周运动。当球通过轨道最高点时，它不会脱离圆形轨道，当球通过最高点时()A.球在圆形轨道上的压力大于或等于mg球的向心力等于重力球的线速度大于或等于D.球的向心加速度大于或等于g2、如图所示，用一根绳子拴在质量为m的物体上，在垂直面上做圆周运动，圆的半径是r。那么下面的说法是正确的()当球越过最高点时，绳子的张力可以为零球通过最高点时的最小速度为零当球刚刚超过最高点时，它的速度是多少当球通过最高点时，绳子施加在球上的力可能与球受到的重力方向相反。3.用绳子把装满水的桶吊起来，在垂直面上做圆周运动，水的质量m=0.5kg公斤，绳子的长度L=60cm厘米。寻求：(1)最高点水不流出的最小速度；(2)当水在最高点的速度v=3m/s时桶底的水压主题5:支持的模型如图所示，当球经过最高点时，光杆(管)对球产生的弹力：注意：与绳索不同，杆可以对球产生拉力和支撑力。(1)当v=0时，n=mg (n为支撑力)(2)当0 v n 0时，n为支撑力。(3)当v=n=0(4)当v n时是拉力，n随着v的增加而增加(此时n是拉力，方向指向圆心)ab例4:长度为L=0.50m米的轻质细棒OA在A端有一个质量为m=3.0kg千克的球。球在一个垂直平面内循环运动，圆心在O点。当球通过最高点时，球的速度为2.0米/秒(g=10m米/秒)，然后细棒OA受到()A.6.0牛顿张力B. 6.0N牛顿压力C.24N压力D. 24N张力培训1.如图所示，细棒的一端与球连接，并可绕点0的水平轴自由旋转。首先，给球一个初始速度，使其在圆周上运动。在图中，A和B分别代表球轨迹的最低点和最高点，那么杆施加在球上的力可以是： ()A.a处的拉力和b处的拉力B.拉a，推b。C.推力在a，张力在bD.推力在a，张力在b2.如图所示，球a的质量为m。它固定在一根长度为L的细长直杆的一端，并与杆一起在垂直平面内绕杆的另一端O点做圆周运动。如果球经过最高位置，杆对球的作用力就是拉力，拉力等于球的重力。查找：(1)球的速度。(2)球通过最低点的速度是杆对球的力和球的向心加速度。3.球固定在轻质直杆的一端。球沿着垂直平面上的杆以0为圆心做圆周运动。众所周知，杆的长度是1。当球移动到最高点时，下面的说法是正确的()A.球的速度至少等于球对杆的作用一定是压力；球对杆的作用一定是拉力。球对杆的影响可能是压力或张力。1、物体做曲线运动时，下列陈述是不可能存在的：A.速度的大小可以连续变化而不改变方向。速度的方向可以连续改变而不改变大小。速度的大小和方向可以不断变化。D.加速度的方向不断变化。2.如图所示，在水平面上有一个以恒定速度旋转的锥台，角速度为，半径为R。一个人正坐在圆台的边缘。这个人想用他的枪击中圆圈中心的目标。如果子弹的射击速度是V，那么()A.枪体与OA之间的角度=arcsinr/v，瞄准o点右侧B.枪体与OA之间的角度=arcsinr/v，瞄准o点左侧瞄准o点右侧，枪体与OA之间的角度=arctanr/vD.瞄准准o点3.如图所示，从C.球在两个管道中移动的时间长度相同。D.不确定4.火车在平面轨道上以1米/秒的加速度加速。车厢里的一名乘客把手伸出窗外，从离地面2.5米的高度自由地释放一个物体。如果不考虑空气阻力，着陆时物体和乘客之间的水平距离为(取g=)10 m/s2)()A.0 B.0.50米因为我不知道当时火车的速度，所以无法判断。5.如果一个物体以初始速度水平从某一高度抛出，着陆时的速度为，其运动时间为：学士学位6.如图所示，滑块放置在水平盘上，在离旋转轴一定距离处匀速旋转。滑块只能跟随圆盘做匀速圆周运动，不能相对滑动。在改变以下哪种情况的情况下，滑块仍然可以与磁盘保持相对静止()A.增加盘旋转的角速度B.增加滑块和旋转轴之间的距离C.增加滑块m的质量在上述任何情况下，都不可能保持滑块和磁盘相对静止。7、关于向心加速度圆周运动的物理意义，下列说法是正确的：它描述了线速度变化的速度。它描述了角速度变化的速度。它描述了线速度方向变化的速度。D.以上陈述都不正确。8.如图所示，它是一个圆锥摆，在水平面内匀速圆周运动。关于摆球A上的应力，以下陈述是正确的：A.摆球a受重力、张力和向心力的影响B.摆球a受拉力和向心力的影响C.钟摆球a受到张力和重力的影响。D.钟摆球a受重力和向心力的影响9.将两个钉子a和b钉在光滑的水平面上，相距20厘米。如图所示，一根1米长的绳子的一端系着一个球，另一端系在钉子a上。众所周知，球的质量为0.4千克，并且球开始以2米/秒的速度水平均匀地在圆周上移动。如果绳索能够承受的最大拉力为4牛顿，那么它将从运动开始到绳索断裂持续存在()A.2.4 sB.1.4 sC.1.2 sD.0.9 s10.粒子受到两个力F1和F2的影响，这两个力彼此形成锐角。它从静止开始移动。如果两个力的方向在运动过程中保持不变，但F1突然增加到F1F2，粒子将随后移动()A