《2012版高中物理全程复习方略配套课件4.3圆周运动及其应用(沪科版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012版高中物理全程复习方略配套课件4.3圆周运动及其应用(沪科版)（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1.关于匀速圆周运动的说法，不正确的是（ ）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，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度C.做匀速圆周运动的物体，虽然加速度的大小保持不变，但方向时刻改变，所以是变加速（曲线）运动D.匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变，但加速度的方向始终指向圆心，加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动【解析】选A.速度和加速度都是矢量，做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻在改变，速度时刻发生变化，必然具有加速度.加速度大小虽然不变，但方向时刻改变，所以匀
2、速圆周运动是变加速曲线运动.故本题选A.2.如图所示，天车下吊着两个质量都是m的工件A和B，系A的吊绳较短，系B的吊绳较长.若天车运动到P处突然停止，则两吊绳所受的拉力FA和FB的大小关系为( )A.FAFB B.FAmg【解析】选A.天车运动到P处突然停止后，A、B各以天车上的悬点为圆心做圆周运动，线速度相同而半径不同，由得： 因为m相等，v相等，而LAFB，A选项正确.3.如图所示是一个玩具陀螺.a、b和c是陀螺上的三个点.当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是（ ）A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速
3、度比a、b的大【解析】选B.陀螺上各点的角速度相等，B对，而ra=rbrc，根据v=r可知，va=vbvc.A、C、D均错.4.在离心浇铸装置中，电动机带动两个支承轮同向转动，管状模型放在这两个轮上靠摩擦转动，如图所示，铁水注入之后，由于离心作用，铁水紧紧靠在模型的内壁上，从而可得到密实的铸件，浇铸时转速不能过低，否则，铁水会脱离模型内壁，产生次品.已知管状模型内壁半径R，则管状模型转动的最低角速度为（ ）A. B. C. D.【解析】选A.以管状模型内最高点处的铁水为研究对象，转速最低时，重力等于向心力mg=m2R， 故A正确.5.如图所示，杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直平面内绕轴O自
4、由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为求这时小球的瞬时速度大小.【解析】小球所需向心力向下，本题中 所以弹力的方向可能向上也可能向下.(1)若F向上，则 (2)若F向下，则答案: 或一、在传动装置中各物理量之间的关系在分析传动装置的物理量时，要抓住不等量和相等量的关系，表现为：1.同一转轴的各点角速度相同，而线速度v=r与半径r成正比，向心加速度大小a=r2与半径r成正比.2.当皮带不打滑时，传动皮带、用皮带连接的两轮边沿上的各点线速度大小相等，由 可知,与r成反比,由可知,a与r成反比.在讨论圆周运动中v、r之间的关系时，应当采取控制变量的方法，即先使其中的一个量不变，再讨论另外两个量的
5、关系.【例证1】（2011湛江模拟）如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边沿接触.当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力.自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm.求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比.（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）【解题指导】求解此题应注意以下两点：【自主解答】大小齿轮间、摩擦小轮和车轮之间和皮带传动原理相同，两轮边沿各点的线速度大小相等，由v=2nr可知转速n和半径r成反比；小齿轮和车轮同轴转动，两轮上各点的转速相同
6、.大齿轮与小齿轮转速之间的关系为:n1n小=R2R3.车轮与小齿轮之间的转速关系为:n车=n小.车轮与摩擦小轮之间的关系为:n车n2=r0R1.由以上各式可解出大齿轮和摩擦小轮之间的转速之比为:n1n2=2175.答案:2175【变式训练】(2011绍兴模拟)如图所示是磁带录音机的磁带盒的示意图，A、B为缠绕磁带的两个轮子，其半径为r，在放音结束时，磁带全部绕到了B轮上，磁带的外缘半径为R，且R=3r，现进行倒带，使磁带绕到A轮上，倒带时A轮是主动轮，其角速度是恒定的，B轮是从动轮，经测定，磁带全部绕到A轮上需要的时间为t，则从开始倒带到A、B两轮的角速度相等需要的时间是（ ）A.等于 B.大
7、于C.小于 D.此时间无法确定【解析】选B.由圆周运动的知识，A和B转动时，边缘线速度大小相等，由 可知，当两轮半径相等时，两轮角速度相等，此时，A、B轮上磁带一样多，由于随着A轮半径的增大，每转一周，A轮上绕的磁带增加得越来越快，即单位时间内，绕到A轮上的磁带越来越多，故后半部分时间要短，所以正确答案为B.二、用动力学方法解决圆周运动中的问题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，
8、找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力.3.解决圆周运动问题的主要步骤（1）审清题意，确定研究对象；（2）分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；（3）分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；（4）根据牛顿运动定律及向心力公式列方程；（5）求解、讨论.圆周运动的向心力一定是沿半径指向圆心的合外力.若沿切线方向合力等于零，则物体做匀速圆周运动，否则，物体做非匀速圆周运动.【例证2】（2011福州模拟）小球在半径为R的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动，试分析图中的（小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角）与线速度v、周期T的关系.（小球的半径远
9、小于R）【标准解答】小球做匀速圆周运动的圆心在和小球等高的水平面上（不在半球的球心），向心力F是重力G和支持力N的合力，所以重力和支持力的合力方向必然水平.如图所示,有:由此可得： （式中h为小球轨道平面到球心的高度）可见，越大（即轨迹所在平面越高），v越大，T越小.【规律方法】在水平面内的匀速圆周运动的分析方法（1）可以应用本题的分析方法和结论分析圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等在水平面内的匀速圆周运动的问题.（2）这类问题的特点是由物体所受的重力和弹力的合力充当向心力，向心力的方向水平.也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力（弹力的竖直分力和重力互为平衡力）.【变式训练】用
10、一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为，细线的张力为T，则T随2变化的图象是图中的( )【解析】选C.小球角速度较小，未离开锥面时，如图所示.设细线的张力为T，线的长度为L，锥面对小球的支持力为N，则有TcosNsinmg，Tsin-Ncosm2Lsin，可得出：T=mgcosm2Lsin2，可见随由0开始增加，T由mgcos开始随2的增大线性增大，当角速度增大到小球飘离锥面时，Tsinm2Lsin，得T=m2L，可见T随2的增大仍线性增大，但图线斜率增大了，综上所述，只有C正确.三、竖直面内圆周运动问题分析竖直面内圆周
11、运动问题的特点是：由于机械能守恒，物体做圆周运动的速率时刻在改变.常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：（1）绳模型和杆模型过最高点的临界条件不同.其原因是：绳只能有拉力，不能承受压力，而杆既能有拉力，也能承受压力.（2）对于竖直面内的圆周运动问题，经常是综合考查牛顿第二定律、机械能守恒及功能关系等知识的综合性问题.【例证3】如图所示，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架始终不动，以下说法正确的是( )A.在释放前的瞬间，支架对地面的压力为(mM)gB.在释放前的瞬间，支架对地面的压力为MgC.摆球到达
12、最低点时，支架对地面的压力为(mM)gD.摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(2mM)g【解题指导】解答本题应注意以下两点：【自主解答】选B.在释放前的瞬间线拉力为零,对支架M：支架对地面的压力N1=Mg；当摆球运动到最低点时，由机械能守恒得由牛顿第二定律得： 由得线对小球的拉力T=3mg对支架M由受力平衡得，地面支持力N=Mg3mg由牛顿第三定律知，支架对地面的压力N23mgMg，故选项B正确.【变式训练】（2011厦门模拟）如图所示，长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端有固定转动轴O，杆可在竖直平面内绕轴O无摩擦转动.已知小球通过最低点Q时速度的大小为 则小球运动情况为（ ）A.
13、小球能到达圆周轨道的最高点P，且在P点受到轻杆向上的弹力B.小球能到达圆周轨道的最高点P，且在P点受到轻杆向下的弹力C.小球能到达圆周轨道的最高点P，但在P点不受轻杆的作用力D.小球不可能到达圆周轨道的最高点P【解析】选B.根据机械能守恒，有:若小球在P点只受重力，则有：说明小球除受重力外还受轻杆向下的弹力，故只有B正确.【例证4】某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点，则可简化为如图所示的物理模型.其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO转动，设绳长l=10 m，
14、质点的质量m=60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4 m.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=37.（不计空气阻力及绳重，绳子不可伸长，sin37=0.6，cos37=0.8，g=10 m/s2）求：（1）质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳子的拉力；（2）质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功.【标准解答】（1）质点受力如图所示则mgtan=m2D绳中拉力F=mg/cos=750 N由几何关系：D=d+lsin代入数据解得：（2）绳子对质点做的功等于质点机械能的增量.代入数据解得：W=3 450 J答案：（1
15、） 750 N （2）3 450 J圆心和半径的不确定，以及向心力来源分析不清导致错误如图所示，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【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下：【正确解答】小球只受重力和绳的拉力作用，合力大小为F=mgtan，半径为R=Lsin，A、B均错；小球做圆周运动的向心力是由重力和绳的拉力的合外力提供的，则得到 越大，小球运动的速度越大，C对；周期 越大，小球运动的周期越小，D错.正确答案：C 1.(2011临沂模拟)如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度大小合适，螺丝帽恰好不下滑.假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学用手转动塑料管并使螺丝帽恰好不下滑时，下述分
