《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题07圆周运动（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题07圆周运动（含解析）（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题07 圆周运动 题型导航题型一 圆周运动的运动学问题1题型二 圆周运动的动力学问题5题型三 竖直面内圆周运动的两类模型问题12题型四 圆周运动中的两类临界问题18 考点分析题型一 圆周运动的运动学问题1线速度：描述物体圆周运动快慢的物理量v.2角速度：描述物体绕圆心转动快慢的物理量.3周期和频率：描述物体绕圆心转动快慢的物理量T，T.4向心加速度：描述速度方向变化快慢的物理量anr2vr.5相互关系：(1)vrr2rf.(2)anr2vr42f2r.例题1 如图为车牌自动识别系统的直杆道闸，离地面高为1m的细直杆可绕O在竖直面内匀速转动。汽车从自动识别线ab处到达直杆处的时间为3.3s，自
2、动识别系统的反应时间为0.3s；汽车可看成高1.6m的长方体，其左侧面底边在aa直线上，且O到汽车左侧面的距离为0.6m，要使汽车安全通过道闸，直杆转动的角速度至少为（）Arad/sBrad/sCrad/sDrad/s【解答】解：设汽车恰好通过道闸时直杆转过的角度为，由几何知识得：tan1，解得：直杆转动的时间：tt汽车t反应时间（3.30.3）s3s直杆转动的角速度：rad/srad/s，故ABC错误，D正确。故选：D。例题2 某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫做太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，主动轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮一周的齿数为n1，行星轮一周的齿
3、数为n2，当太阳轮转动的角速度为时，最外面的大轮转动的角速度为（）ABCD【解答】解：主动轮、行星轮与大轮分别用A、B、C表示，由图可知，A与B为齿轮传动，所以线速度大小相等，B与C也是车轮传动，线速度也相等，所以A与B、C的线速度是相等的；有线速度关系可知：则：由图可知：RC2RB+RAA、B与C的线速度相同，得：RARC联立可得：故A正确，BCD错误故选：A。例题3 无级变速是在变速范围内任意连续变换速度的变速系统如图所示是无级变速模型示意图，主动轮、从动轮中间有一个滚轮，各轮间不打滑，通过滚轮位置改变实现无级变速。A、B为滚轮轴上两点，则（）A从动轮和主动轮转动方向始终相反B滚轮在A处，
4、从动轮转速大于主动轮转速C滚轮在B处，从动轮转速大于主动轮转速D滚轮从A到B，从动轮转速先变大后变小【解答】解：A、从动轮和主动轮转动方向始终相同，故A错误；B、角速度2n，则主动轮的线速度v1r112r1n1，从动轮的线速度v2r212r2n2因为主动轮和从动轮的线速度相等，则2r1n12r2n2，所以n2n1.，滚轮在A处，r1r2，从动轮转速大于主动轮转速，故B正确；C、在B处，r1r2，从动轮转速，小于主动轮转速，故C错误；D、滚轮从A到B，r1逐渐减小，r2逐渐增大，故从动轮转速逐渐减小，故D错误；故选：B。例题4 由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆OP与横杆
5、PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平杆OP绕O点从与水平方向成30匀速转动到60的过程中，下列说法正确的是（）AP点的线速度大小不变BP点的加速度方向不变CQ点在竖直方向做匀速运动DQ点在水平方向做匀速运动【解答】解：A、由题知杆OP绕O点从与水平方向成30匀速转动到60，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小不变。故A正确；B、由题知杆OP绕O点从与水平方向成30匀速转动到60，则P点绕O点做匀速圆周运动，P点的加速度方向时刻指向O点。故B错误；C、Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为ylOPsin（t）则
6、可看出Q点在竖直方向不是匀速运动。故C错误；DQ点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为xlOPcos（t）+lPQ则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动。故D错误故选：A。例题5 如图所示为旋转脱水拖把结构图。把拖把头放置于脱水筒中，手握固定套杆向下运动，固定套杆就会给旋转杆施加驱动力，驱动旋转杆、拖把头和脱水筒一起转动，把拖把上的水甩出去。旋转杆上有长度为35cm的螺杆，螺杆的螺距（相邻螺纹之间的距离）为d5cm，拖把头的托盘半径为10cm，拖布条的长度为6cm，脱水筒的半径为12cm。某次脱水时，固定套杆在1s内匀速下压了35cm，该过程中拖把头匀速转动，则下列说法正确的是（）A拖
7、把头的周期为7sB拖把头转动的角速度为14rad/sC紧贴脱水筒内壁的拖布条上附着的水最不容易甩出D旋转时脱水筒内壁与托盘边缘处的点向心加速度之比为5：6【解答】解：A、旋转杆上有长度为35cm的螺杆，相邻螺纹之间的距离为d5cm，所以共7圈，固定套杆在1s内匀速下压了35cm，所以1s转了7个周期，故周期为：Ts，故A错误；B、根据周期和角速度的关系式：，故B正确；C、紧贴脱水筒内壁的拖布条半径最大，根据a2r，半径越大，向心加速度越大，需要的向心力越大，越容易甩出，故C错误；D、脱水筒内壁半径为12cm，托盘边缘半径为10cm，根据a2r，向心加速度之比为故故D错误。故选：B。题型二 圆周
8、运动的动力学问题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，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力，就是向心力3向心力的公式Fnmanmm2rmrmr42f2解决圆周运动问题的主要步骤(1)审清题意，确定研究对象；明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环；(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，画出受力分析图，确定向心力的来源；(4
9、)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程例题6 （多选）如图所示，足够大的水平圆台中央固定一光滑竖直细杆，原长为L的轻质弹簧套在竖直杆上，质量均为m的光滑小球A、B用长为L的轻杆及光滑铰链相连，小球A穿过竖直杆置于弹簧上。让小球B以不同的角速度绕竖直杆匀速转动，当转动的角速度为0时，小球B刚好离开台面。弹簧始终在弹性限度内，劲度系数为k，重力加速度为g，则（）A小球均静止时，弹簧的长度为LB角速度0时，小球A对弹簧的压力为mgC角速度0D角速度从0继续增大的过程中，小球A对弹簧的压力不变【解答】解：A、光滑小球均静止时，则可知，杆没有作用力，否则B球不可能平衡的，对A受力分析，重力与弹簧的弹力，处
10、于平衡，依据胡克定律，那么弹簧的形变量x，因此弹簧的长度为LL，故A正确；B、角速度0时，球B在杆及重力作用下，提供向心力，做匀速圆周运动，那么，杆对小球A有作用力，因此弹簧对A的支持力大于mg，则球A对弹簧的压力也大于mg，故B错误；C、当转动的角速度为0时，小球B刚好离开台面，对B分析，杆的拉力与重力的合力提供向心力，如下图所示： 根据矢量的合成法则，结合牛顿第二定律，则有mLcos，对AB整体分析，弹簧的弹力F2mg依据胡克定律，则弹簧的形变量L，根据几何知识，则有：sin 综上所述，解得：0，故C正确；D、由上分析，可知，当转动的角速度为0时，小球B刚好离开台面，弹簧弹力等于2mg，当
11、角速度从0继续增大的过程中，弹簧弹力仍等于2mg，因此小球A对弹簧的压力不会变，故D正确；故选：ACD。例题7 （多选）如图所示，半径为R的半球形容器固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过容器球心O的竖直线重合，转台以一定角速度匀速旋转。有两个质量均为m的小物块落入容器内，经过一段时间后，两小物块都随容器一起转动且相对容器内壁静止，两物块和球心O点的连线相互垂直，且A物块和球心O点的连线与竖直方向的夹角60，已知重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（）A若A物块受到的摩擦力恰好为零，B物块受到的摩擦力的大小为B若A物块受到的摩擦力恰好为零，B物块受到的摩擦力的大小为C若B物块受到的
12、摩擦力恰好为零，A物块受到的摩擦力的大小为D若B物块受到的摩擦力恰好为零，A物块受到的摩擦力的大小为【解答】解：AB、当A摩擦力恰为零时，物块与圆心连线与竖直方向的夹角为60，受力如图1所示， 图1根据牛顿第二定律得：mgtan60mr2rRsin60此时B滑块有沿斜面向上滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向下，受力如图2所示。 图2竖直方向上：Ncos30fsin30mg0水平方向上：Nsin30+fcos30mr2其中rRsin30，联立解得：f，故A错误，B正确；CD、当B摩擦力恰为零时，物块与圆心连线与竖直方向的夹角为300根据牛顿第二定律得：mgtan30mr2其中rRsin30此时A滑块有
13、沿斜面向下滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向上，竖直方向上：Ncos60+fsin60mg0水平方向上：Nsin60fcos60mr2rRsin60，联立解得：f，故C正确。D错误；故选：BC。例题8 如图所示，在竖直面内固定三枚钉子a、b、c，三枚钉子构成边长d10cm的等边三角形，其中钉子a、b沿着竖直方向。长为L0.3m的细线一端固定在钉子a上，另一端系着质量m200g的小球，细线拉直与边ab垂直，然后将小球以v0m/s的初速度竖直向下抛出，小球可视为质点，不考虑钉子的粗细，重力加速度g10m/s2，细线碰到钉子c后，物块到达最高点时，细线拉力大小为（）A0NB1NC2ND3N【解答】解：设物
14、块到达量高点速度为v，根据机械能守恒得mv02mv2+mghhLddLd代入数据联立解得vm/s根据牛顿第二定律F+mgm解得细线拉力大小为Fmmg0.2N0.210N2N故选：C。例题9 （多选）如图所示为波轮式洗衣机的工作原理示意图，当甩衣桶在电机的带动下高速旋转时，衣服紧贴在甩衣桶器壁上，从而迅速将水甩出。衣服（带水，可视为质点）质量为m，衣服和器壁的动摩擦因数约为，甩衣桶的半径为，洗衣机的外桶的半径为R，当角速度达到0时，衣服上的水恰好被甩出，假设滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A衣服（带水）做匀变速曲线运动B电动机的角速度至少为时，衣服才掉不下来C当0时，水滴下落高度打到外筒上D当0时，水滴下落高度打到外筒上【解答】A.衣服（带水）做变速曲线运动，因为其向心加速度也是变化的，故A错误；B.竖直方向，根据平衡条件有mgN由于弹力提供向心力，由牛顿第二定律有Nm02r联立解得0故B正确；CD.当0时，水滴打到外筒上，则
