《2020年高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 第19讲 圆周运动学案（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 第19讲 圆周运动学案（含解析）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第19讲圆周运动考点一描述圆周运动的物理量1圆周运动、匀速圆周运动(1)圆周运动：物体的运动轨迹是圆周的运动。(2)匀速圆周运动：定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。实质：匀速圆周运动是线速度大小不变，方向时刻改变的变速曲线运动。2描述匀速圆周运动的物理量3非匀速圆周运动(1)定义：物体沿着圆周运动，但线速度大小发生变化。(2)合力的作用：合力沿速度方向的分量Ft产生切向加速度，Ftmat，它只改变速度的大小。合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度，Fnman，它只改变速度的方向。4对公式vr的理解(1)当r一定时，v与成正比。(2)当一定时，v与r成
2、正比。(3)当v一定时，与r成反比。5对a2r的理解(1)当v一定时，a与r成反比。(2)当一定时，a与r成正比。1关于向心加速度，下列说法正确的是()A向心加速度越大，物体速率变化越快B向心加速度大小与轨道半径成反比C向心加速度方向始终与速度方向垂直D在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的答案C解析向心加速度描述速度方向变化的快慢，不改变速度的大小，A错误；只有在线速度一定时，向心加速度的大小才与轨道半径成反比，B错误；向心加速度的方向沿圆周半径指向圆心，与速度方向垂直，C正确；在匀速圆周运动中，向心加速度大小不变，方向时刻变化，D错误。2. 如图所示为质点P、Q做匀速圆周运动的向心加速度随半
3、径变化的图线，表示质点P的图线是双曲线，表示质点Q的图线是过原点的一条直线，由图线可知()A质点P的线速度大小不变B质点P的角速度大小不变C质点Q的角速度随半径变化D质点Q的线速度大小不变答案A解析由题图知，质点P的向心加速度随半径r的变化曲线是双曲线，因此可以断定质点P的向心加速度aP与半径r的乘积是一个常数k，即aPrk，aP，与向心加速度计算公式a对照可得v2k，即质点的线速度v，大小不变，A正确；同理，知道质点Q的向心加速度aQkr，与a2r对照可知2k，(常数)，质点Q的角速度保持不变，因此B、C、D错误。3. (2018商丘模拟)近年许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目，如图所示(
4、俯视图)是某台设计的冲关活动中的一个环节。要求挑战者从平台A上跳到以O为转轴的快速旋转的水平转盘上而不落入水中。已知平台到转盘盘面的竖直高度为1.25 m，平台边缘到转盘边缘的水平距离为1 m，转盘半径为2 m，以12.5 r/min的转速匀速转动，转盘边缘间隔均匀地固定有6个相同障碍桩，障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等。若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度沿AO方向跳离平台，把人视为质点，不计桩的厚度，g取10 m/s2，则能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度为()A1.5 m/s B2 m/sC2.5 m/s D3 m/s答案C解析人起跳后做平抛运动，因此在竖直方向上有：yg
5、t2，由此解得时间t0.5 s。转盘的角速度为：2n rad/s，转盘转过，所用时间为：t0.4 s。要使人能跳过空隙，时间应该小于0.4 s，因此根据水平方向匀速运动有：xv0t。解得：v02.5 m/s，C正确。考点二常见的几种传动方式三种传动装置的比较共轴传动皮带传动齿轮传动装置共轴转动的圆盘上各点的角速度、转速、周期都相同(轴上的点除外)，线速度与半径成正比在皮带不打滑的情况下，同一皮带上各点与传动轮轮缘上各点的线速度大小相等，而角速度与半径成反比两个齿轮轮齿啮合，如图所示，其特点是两个轮子在同一时间内转过的齿数相等或者说两齿轮边缘上的各点线速度大小相等特点角速度相同，周期相同轮缘上各
6、点线速度大小相等边缘上各点线速度大小相等转动方向相同相同相反规律ABTATBnAnBvAvB，vAvB，。n1、n2表示两齿轮的齿数汽车后备箱盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O点，B也为后盖上一点，后盖可绕过O点的固定铰链转动，在合上后备箱盖的过程中()AA点相对O点做圆周运动BA点与B点相对于O点转动的线速度大小相等CA点与B点相对于O点转动的角速度大小相等DA点与B点相对于O点转动的向心加速度大小相等解析在合上后备箱盖的过程中，OA的长度是变化的，因此A点相对O点不是做圆周运动，A错误；在合上后备箱盖的过程中，A点
7、与B点都是绕O点做圆周运动，相同的时间绕O点转过的角度相同，即A点与B点相对O点的角速度相等，但是OB大于OA，根据vr，所以B点相对于O点转动的线速度大，故B错误，C正确；根据向心加速度公式ar2可知，B点相对O点的向心加速度大于A点相对O点的向心加速度，故D错误。答案C方法感悟传动问题是圆周运动部分的一种常见题型，在分析此类问题时，关键是要明确什么量相等，什么量不等，在通常情况下，应抓住以下两个关键点：(1)同一旋转物体上各点角速度、转速n和周期T相等，而各点的线速度vr与半径r成正比。(2)在皮带不打滑的情况下，皮带和皮带连接的轮子边缘线速度的大小相等，不打滑的摩擦传动两轮边缘上各点线速
8、度大小也相等，而角速度与半经r成反比。1. 教材母题(人教版必修2 P19T4)如图是自行车传动机构的示意图。假设脚踏板每2 s转1圈，要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大，还需要测量哪些量？请在图中用字母标注出来，并用这些量导出自行车前进速度的表达式。用自行车实际测量这些数据，计算前进速度的大小，然后实测自行车的速度。对比一下，差别有多大？变式子题 如图是自行车传动装置的示意图，其中是半径为r1的大齿轮，是半径为r2的小齿轮，是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n(r/s)，则自行车前进的速度为()A. B. C. D.答案D解析因为要计算自行车前进的速度，即车轮边缘上的线速度的大小，
9、根据题意知：轮和轮边缘上的线速度的大小相等，根据vr可知：r11r22，已知12n，则轮的角速度21，因为轮和轮共轴，所以转动的角速度相等，即32，根据vr可知，v3r33。2. 如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RBRC32。A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的()A线速度大小之比为322B角速度之比为332C转速之比为232D向心加速度大小之比为964答案D解析A、B轮摩擦传动，故vavb，aRAb
10、RB，ab32；B、C同轴，故bc，vbvc32，因此vavbvc332，abc322，故A、B错误；转速之比等于角速度之比，故C错误；由av得aaabac964，D正确。考点三离心现象1关于离心运动，下列说法中正确的是()A物体突然受到离心力的作用，将做离心运动B做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然变大时将做离心运动C做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合外力的数值发生变化，就将做离心运动D做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然消失或变小时将做离心运动答案D解析离心现象是做圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然减小或消失时远离圆心的一种现象，所以A、B、C错误，D正确。
11、2如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()AF突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动BF突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动CF突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动DF突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心答案A解析若F突然消失，小球所受合外力突变为零，小球将沿切线方向匀速飞出，A正确；若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误；若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。3(多选)如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大
12、静摩擦力均是其重力的k倍，三个物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R。当圆盘匀速转动时，A、B、C三个物体相对圆盘静止，则下列判断正确的是()AC物体所需要的向心力最小BB物体受到的静摩擦力最小C当圆盘转速增大时，C比A先滑动D当圆盘转速增大时，B比C先滑动答案BC解析由于C物体与B物体质量相同，但C物体做圆周运动的半径大，所以C物体所需要的向心力大于B物体所需要的向心力，故A错误；当圆盘匀速转动时，A、B、C三个物体相对圆盘静止，它们的角速度相同，向心力最小的是B物体，由于静摩擦力提供向心力，所以B物体受到的静摩擦力最小，故B正确；当圆盘转速增大时，仍由静摩擦力提供
13、向心力，当所需向心力大于最大静摩擦力时，物体开始滑动，由a2r可得半径越大时，向心加速度越大，所以C最先滑动，故C正确，D错误。课后作业 巩固强化练1在人们经常见到的以下现象中，不属于离心现象的是()A舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子会张开B在雨中转动一下伞柄，伞面上的雨水会很快地沿伞面运动，到达边缘后雨水将沿切线方向飞出C满载黄沙或石子的卡车，在急转弯时，部分黄沙或石子会被甩出D守门员把足球踢出后，球在空中沿着弧线运动答案D解析舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子做圆周运动，受到的合力的大小不足以提供裙子所需要的向心力时，裙子远离圆心，会张开，故A不符合题意；当雨伞转动时雨滴所需要的向心力增加，当超
14、过雨伞对雨滴的吸附力时，雨滴做离心运动，故B不符合题意；当卡车急转弯时，部分黄沙或石子间的作用力不足以提供其所需的向心力，做离心运动，会被甩出，故C不符合题意；运动员将球踢出后球在空中运动，是由于惯性，故D符合题意。2. 如图为学员驾驶汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视示意图。已知质量为60 kg的学员在A点位置，质量为70 kg的教练员在B点位置，A点的转弯半径为5.0 m，B点的转弯半径为4.0 m，则学员和教练员(均可视为质点)()A运动周期之比为54B运动线速度大小之比为11C向心加速度大小之比为45D受到的合力大小之比为1514答案D解析因A、B的角速度相同，由T可知TATB，A错误；由vr可知vAvBrArB54，B错误；同理由a2r可得aAaB54，C错误；F向AF向BmArA2mBrB2，代入数据解得，F向AF向B1514，D正确。3. 如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲r乙31，两圆盘和小物体m1、m2之间的动摩擦因数相同，m1距O点为2r，m2距O点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时()
