高考物理复习第4章曲线运动万有引力与航天基础课时10圆周运动

基础课时10圆周运动1/43[知识梳理]知识点一、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度1.匀速圆周运动(1)定义：做圆周运动物体，若在相等时间内经过圆弧长_____，就是匀速圆周运动。(2)特点：加速度大小_____，方向一直指向____，是变加速运动。(3)条件：合外力大小_____、方向一直与_____方向垂直且指向圆心。相等不变圆心不变速度2/432.描述匀速圆周运动物理量快慢转动快慢一圈方向m/srad/ssω2rm/s2圆心3/43[思索]如图1为一辆自行车传动装置结构图，观察自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进。图1(1)同一齿轮上到转轴距离不一样各点线速度、角速度是否相同？(2)两个齿轮相比较，其边缘线速度是否相同？角速度是否相同，转速是否相同？4/43分力圆心mω2r协力大小方向5/43[思索]如图2所表示，圆盘上物体随圆盘一起匀速转动，在光滑漏斗内壁上，小球做匀速圆周运动。图2(1)它们运动所需要向心力分别由什么力提供？(2)计算圆盘上物体所受向心力和漏斗内壁上小球角速度分别需要知道哪些信息？6/43[诊疗自测]

1.(多项选择)以下关于做匀速圆周运动物体所受向心力说法正确是(

)A.因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B.因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度大小C.物体所受合外力

D.向心力和向心加速度方向都是不变7/43解析做匀速圆周运动物体所受向心力是物体所受合外力，因为指向圆心，且与线速度垂直，不能改变线速度大小，只用来改变线速度方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生向心加速度也是改变，所以A、D错误，B、C正确。答案

BC8/432.(多项选择)如图3为A、B两物体做匀速圆周运动向心加速度a大小随半径r改变图象，其中A为双曲线一个分支，由图可知(

)图3A.A物体运动线速度大小不变B.A物体运动角速度不变C.B物体运动角速度不变D.B物体运动线速度大小不变9/43答案

AC10/433.(多项选择)(·江苏无锡模拟)如图4所表示，当正方形薄板绕着过其中心O与板垂直转动轴转动时，板上A、B两点(

)图411/43答案AD12/434.(·江苏镇江模拟)摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体新型高速列车，如图5所表示，当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力作用。行走在直线上时，车厢又恢复原状，实现高速行车，并能到达既安全又舒适要求。假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360km/h速度拐弯，由列车上传感器测得一个质量为50kg乘客在拐弯过程中所受协力为500N，则列车拐弯半径为(

)图513/43A.500m

B.1km

C.1.5km

D.2km答案

B14/43考点一圆周运动中运动学分析1.对公式v＝ωr了解

当r一定时，v与ω成正比；

当ω一定时，v与r成正比；

当v一定时，ω与r成反比。15/43图6A.A点与C点角速度大小相等B.A点与C点线速度大小相等C.B点与C点角速度大小之比为2∶1D.B点与C点向心加速度大小之比为1∶416/43答案BD17/43反思提升常见三种传动方式及特点(1)皮带传动：如图7甲、乙所表示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。图7(2)摩擦传动：如图8所表示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。18/43图8图9(3)同轴传动：如图9甲、乙所表示，绕同一转轴转动物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比。19/43【变式训练】1.(·浙江嘉兴调研)科技馆科普器材中常有如图10所表示匀速率传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大小齿轮。若齿轮齿很小，大齿轮半径(内径)是小齿轮半径3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，以下说法正确是(

)图1020/43A.小齿轮逆时针转动B.小齿轮每个齿线速度均相同C.小齿轮角速度是大齿轮角速度3倍D.大齿轮每个齿向心加速度大小是小齿轮3倍答案

C21/43考点二圆周运动中动力学分析1.向心力起源

向心力是按力作用效果命名，能够是重力、弹力、摩擦力等各种力，也能够是几个力协力或某个力分力，所以在受力分析中要防止再另外添加一个向心力。2.向心力确实定(1)确定圆周运动轨道所在平面，确定圆心位置。(2)分析物体受力情况，找出全部力沿半径方向指向圆心协力就是向心力。22/43【例2】

(·福建晋江月考)如图11所表示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC结点C系一质量为m小球，两绳能承受最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时∠ABC＝90°，∠ACB＝53°，BC＝1m。ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动。当小球线速度增大时，两绳均会被拉断，则最先被拉断那根绳及另一根绳被拉断时速度分别为(g取10m/s2)(

)图11A.AC

5m/s B.BC

5m/sC.AC

5.24m/s D.BC

5.24m/s23/43答案

B24/43方法提炼“一、二、三、四”求解圆周运动问题25/43【变式训练】2.(·上海金山月考)有一个杂技演出叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形演出台侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动。图12中粗线圆表示摩托车行驶轨迹，轨迹离地面高度为h。假如增大高度h，则以下关于摩托车说法正确是(

)图12A.对侧壁压力FN增大B.做圆周运动周期T不变C.做圆周运动向心力F增大D.做圆周运动线速度增大26/4327/43答案

D28/43考点三圆周运动实例分析1.凹形桥与拱形桥模型29/432.火车转弯问题30/43【例3】汽车沿半径为R圆形跑道匀速行驶，设跑道路面是水平，路面作用于车摩擦力最大值是车重1/10，要使汽车不致冲出圆形跑道，车速最大不能超出多少？图13所表示是汽车沿圆形跑道行驶时背影简图，试依据图中车厢倾侧情况和左右轮胎受挤压后形变情况判断圆形跑道圆心位置在左侧还是在右侧？图1331/4332/43【变式训练】3.一辆汽车匀速率经过一座圆弧形拱形桥后，接着又以相同速率经过一圆弧形凹形桥。设两圆弧半径相等，汽车经过拱形桥桥顶时，对桥面压力FN1为车重二分之一，汽车经过圆弧形凹形桥最低点时，对桥面压力为FN2，则FN1与FN2之比为(

)A.3∶1 B.3∶2C.1∶3 D.1∶2解析汽车过圆弧形桥最高点(或最低点)时，由重力与桥面对汽车支持力协力提供向心力。如图甲所表示，汽车过圆弧形拱形桥最高点时，由牛顿第三定律可知，汽车受桥面对它支持力与它对桥面压力大小相等，即FN1＝FN1′①所以由牛顿第二定律可得33/43甲

乙答案

C34/431.(·安徽江淮十校联考)如图14所表示，拖拉机后轮半径是前轮半径2倍，A和B是前轮和后轮边缘上点，若车行进时轮与路面没有滑动，则(

)图14A.A点和B点线速度大小之比为1∶2B.前轮和后轮角速度之比为2∶1C.两轮转动周期相等D.A点和B点向心加速度大小相等35/43答案

B36/432.(多项选择)(·江西上饶中学月考)火车转弯可近似看成做匀速圆周运动，当提升火车速度时会使轨道外轨受损。为处理火车高速转弯时外轨受损这一难题，你认为以下办法可行是(

)A.减小内、外轨高度差 B.增大内、外轨高度差

C.减小弯道半径 D.增大弯道半径37/43答案

BD38/433.如图15所表示是某课外研究小组设计能够用来测量转盘转速装置。该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度标尺，带孔小球穿在光滑细杆上与一轻弹簧相连，弹簧另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动。当转盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动角速度为ω1时，指针指在A处，当转盘转动角速度为ω2时，指针指在B处，设弹簧均没有超出弹性程度。则ω1与ω