物理高考专题冲刺训练配套课件三圆周运动天体运动

1、专题三专题三 圆周运动圆周运动 天体运动天体运动要点回顾 （3）典例赏析 （6）跟踪练习 （20）返回目录 1.变速圆周运动变速圆周运动 当做圆周运动的物体所受合外力方向与速度方向当做圆周运动的物体所受合外力方向与速度方向 时，速时，速度大小、方向发生变化，向心加速度和向心力都相应变化度大小、方向发生变化，向心加速度和向心力都相应变化. 一般地说，当做圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，可一般地说，当做圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，可以将它沿半径方向和切线方向正交分解，其沿半径方向的分力为向以将它沿半径方向和切线方向正交分解，其沿半径方向的分力为向心力，只改变速度的心力，只改变速度的

2、 ，不改变速度的，不改变速度的 ；其沿切线方；其沿切线方向的分力为切向力，只改变速度的向的分力为切向力，只改变速度的 ，不改变速度的，不改变速度的 .分别与它们相应的向心加速度描述速度分别与它们相应的向心加速度描述速度 变化的快慢，切向加变化的快慢，切向加速度描述速度速度描述速度 变化的快慢变化的快慢.要点回顾 答案 不垂直；方向；大小；大小；方向；方向；大小返回目录 2.卫星的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径卫星的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径R的关系的关系 由由 可得：可得： ，r越大，越大，v越小越小. 由由 可得：可得： ，r越大，越大，越小越小. 由由 可得：可得：

3、 ，r越大，越大，T越大越大. 由由 可得：可得： ，r越大，越大，a向向越小越小.要点回顾rvmrMmG22rmrMmG22rTmrMmG22)2(向marMmG2233； 2； ； rGMaGMrTrGMrGMv向 答案返回目录 3.带电粒子（不计重力）以速度带电粒子（不计重力）以速度v垂直射入磁感应强度为垂直射入磁感应强度为B的匀的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动，向心力由强磁场中，粒子做匀速圆周运动，向心力由 提供，运动提供，运动的轨道半径为的轨道半径为 ，运转周期为，运转周期为 .要点回顾BqmvR BqmT2 答案 洛仑兹力； 返回目录典例赏析 变式练习变式练习1 AB是竖直平面内的

4、四分之一圆弧是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端轨道，在下端B与水平直轨道相切，如图所示与水平直轨道相切，如图所示.一一小球自小球自A点起由静止开始沿轨道下滑点起由静止开始沿轨道下滑.已知圆轨道已知圆轨道半径为半径为R，小球的质量为，小球的质量为m，不计各处摩擦，不计各处摩擦.求：求： （1）小球运动到）小球运动到B点时的动能；点时的动能； （2）小球下滑到距水平轨道的高度为）小球下滑到距水平轨道的高度为 时的速度大小和方向时的速度大小和方向; （3）小球经过圆弧轨道的）小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的点和水平轨道的C点所受轨道支持点所受轨道支持力力NB、NC .R21 解析 （1）根据机

5、械能守恒EkmgR返回目录典例赏析 （2）根据机械能守恒 EkEp即： 小球速度大小 ，速度方向沿圆弧的切线向下，与竖直方向成30. （3）根据牛顿运动定律及机械能守恒，在B点： 解得NB3mg 在C点：NCmg.mgRmv2122gRv 2221， BBBmvmgRRvmmgN 答案 （1）mgR；返回目录典例赏析 （2） ，方向沿圆弧的切线向下，与竖直方向成30； （3）3mg；mg 变式练习变式练习2 经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们

6、对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识在形式和分布情况有了较深刻的认识.双星系统由两个星体构成，其双星系统由两个星体构成，其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离.一般双星系统距离其一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统来处理他星体很远，可以当作孤立系统来处理. 现根据对某一双星系统的观察测量确定：该双星系统中每个星现根据对某一双星系统的观察测量确定：该双星系统中每个星2gRv 返回目录典例赏析体的质量都是体的质量都是m，两者相距，两者相距L，它们正围绕两者连线的中点做圆周运，它们正围绕两者连线的中点做圆周运动动. （1）试计算该双星

7、系统的运动周期）试计算该双星系统的运动周期T计算计算； （2）若实际上观测到的运动周期为）若实际上观测到的运动周期为T观测观测, 且且T观测观测 T计算计算1 （N1）.为了解释为了解释T观测观测与与T计算计算的不同，目前有一种流行的理论认为，的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质.作为一种简化模型，作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质质.若不考虑其他暗物质的影响，请根据这一模型和上述观测结果确若不考虑其他暗物质的影

8、响，请根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度定该星系间这种暗物质的密度.N返回目录典例赏析 解析 首先应明确此双星系统的结构模型，如图所示.由于每个星体的线度都小于两星体之间的距离，满足万有引力定律的使用条件. （1）双星均绕它们连线的中点做圆周运动，设运动的速率为v，得2222LGmLvmLGmv2 （2）根据观测结果，星体的运动周期 T计算 这种差异是由双星内均匀分布的暗物质引起的，均匀分布在球体内的暗物质对双星系统的作用，与一质量等于球内暗物质的总质量m、位于中点O处的质点的作用相同.考虑暗物质作用后双星的速度即为观察到的速度v观测，则有GmLLvLT222计算计算观测T

9、NT1返回目录典例赏析2222)2(2LmmGLGmLvm观测返回目录典例赏析 因为在周长一定时，周期和速度成反比，由式得 把式代入式得 设所求暗物质的密度为，则有 故LmmGv2)4(观测vNv111观测mNm41mNL41)2( 343.2) 1(33LmN GmLLT2计算32) 1(3LmN 答案 （1） （2） 变式练习变式练习3 空间中存在着以空间中存在着以x0平面为理想分界面的两个匀强平面为理想分界面的两个匀强磁场，左右两边磁场的磁感强度分别为磁场，左右两边磁场的磁感强度分别为B1和和B2，且，且B1 B24 3，方向如图所示，现在原点方向如图所示，现在原点O处有带等量异号电荷的

10、两个带电粒子处有带等量异号电荷的两个带电粒子a、返回目录典例赏析b，分别以大小相等的水平初动量沿，分别以大小相等的水平初动量沿x轴正向轴正向和负向同时在磁场中开始运动，且和负向同时在磁场中开始运动，且a带正电，带正电，b带负电，若带负电，若a粒子在第粒子在第4次经过次经过y轴时，恰与轴时，恰与b粒子相遇，试求粒子相遇，试求a粒子和粒子和b粒子的质量比粒子的质量比ma mb（不计（不计a、b粒子的重力）粒子的重力）. 解析 由题意知mavambvbp，qa| qb |q， 在B1区域内RaRb ， 在B2区域内RaRb ， 所以 ，两粒子在场区中运动轨迹如图所示. 要a第4次经过y轴时，a、b相

11、遇，应相遇处必然在图中A点处，设从开始运动到相遇历时为t，则对a有返回目录典例赏析1qBp2qBp4312BBRRRRbbaa， )(221qBmqBmtaa对b有 ，整理可得 变式练习变式练习4 如图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源如图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产产生的正离子，经过生的正离子，经过S1和和S2之间的加速电场，进入速度选择器之间的加速电场，进入速度选择器.P1和和P2间的电场强度为间的电场强度为E，磁感应强度为，磁感应强度为B1.离子由离子由S3射出后进入磁感应强射出后进入磁感应强度为度为B2的匀强磁场区域的匀强磁场区域.由于各种离子轨迹半径由于各种离子轨迹半径

12、R不同，而分别射到不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线底片上不同的位置，形成谱线.返回目录典例赏析212qBmqBmtbb.75bamm75bamm 答案返回目录典例赏析 （1）若已知）若已知S1、S2间加速电压为间加速电压为U，并且磁感应强度为，并且磁感应强度为B2，半，半径径R也是已知的，则离子的荷质比也是已知的，则离子的荷质比q/m . （2）若已知速度选择器中的电场强度）若已知速度选择器中的电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B1，R和和B2也知道，则离子的荷质比也知道，则离子的荷质比q/m . （3）要使氢的同位素氘和氚的正离子经加速电场和速度选择器）要使氢的同位素氘和氚的正离子

13、经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场（设进入加速电场时的匀强磁场（设进入加速电场时速度为零）速度为零）. （A）若保持速度选择器的）若保持速度选择器的E和和B1不变，则加速电场不变，则加速电场S1、S2间的间的电压之比应为电压之比应为 . （B）它们的谱线位置到狭缝）它们的谱线位置到狭缝S3间距离之比为间距离之比为 .返回目录典例赏析 解析 由于粒子在B2区域做匀速圆周运动， ，所以 这个速度也就是粒子经加速电场加速后的速度.在加速过程中由动能定理有： 所以： ，整理得： （2）在速度选择器中，粒子沿直线穿过，故： qEqvB1，EvB1

14、 所以返回目录典例赏析2qBmvR ，2mRqBv 221mvqU UmRqBUvmq22222)(2.2222RBUmqmRBqB12RBBEmq12 （3）氘核 氚核 设加速后二者速度均为v，经电场加速： 所以： 它们谱线的位置到狭缝S3距离之比实际上就是两种粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的直径之比，也是半径之比：返回目录典例赏析，H21，H312222211121； 21vmUqvmUq321132122121qqmmUU3212212222112121qmqmqBvmBqvmRRddRBBE12 答案 （1） （2） （3）2 3；2 3 2222RBU跟踪练习返回目录 1.某机器内有

15、两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A、B，A盘上有一个信号发射装置盘上有一个信号发射装置P，能发射水平红外线，能发射水平红外线，P到圆心的距离为到圆心的距离为28 cm.B盘上有一个带窗口的红外线信号接受装置盘上有一个带窗口的红外线信号接受装置Q，Q到圆心的距到圆心的距离为离为16 cm.P、Q转动的线速度相同，都是转动的线速度相同，都是4 m/s.当当P、Q正对时，正对时，P发出的红外线恰好进入发出的红外线恰好进入Q的接受窗口，如图所示，则的接受窗口，如图所示，则P接受到的红外接受到的红外线信号的周期是（线信号的周期是（ ） A.0.56 s B.

16、0.28 s C.0.16 s D.0.07 s跟踪练习返回目录 解析 一段时间t内A转过的角度与B在t时间内转过的角度之比应为整数之比 ，即A转4圈，B转7圈，PQ再次相对，因此周期 2.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ）7421nntRvtRvttBABAs. 56. 04428. 02T 答案

17、 A跟踪练习返回目录 A.游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁 B.游客处于失重状态游客处于失重状态 C.游客受到的摩擦力等于重力游客受到的摩擦力等于重力 D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势 解析 人做圆周运动的向心力由容器壁的弹力提供；竖直方向人受到的静摩擦力跟重力是一对平衡力，C选项正确；游客受到筒壁的作用力为弹力和摩擦力的合力，不与筒壁垂直，A选项错；游客在竖直方向加速度为零，故不是处于失重状态，B选项错；转速增大时，游客仍有沿筒壁下滑的趋势，受到向上的静摩擦力作用，D选项错. 答案 C跟踪练习返回目录 3.如图所

18、示，将完全相同的两小球如图所示，将完全相同的两小球A、B用长用长L0.8 m的细绳悬的细绳悬于以速度于以速度v4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车的前、后向右匀速运动的小车顶部，两球与小车的前、后壁接触壁接触.由于某种原因，小车突然停止，此时悬线的拉力之比由于某种原因，小车突然停止，此时悬线的拉力之比FB FA为（为（g取取10 m/s2）（）（ ） A.1 1 B.1 2 C.1 3 D.1 4跟踪练习返回目录 解析 小车突然停止，球B也随之停止，故FBmg 球A开始从最低点摆动，则 所以 4.早在早在19世纪，匈牙利物理学家厄缶就明确指出：世纪，匈牙利物理学家厄缶就明确指出：“沿水

19、平地沿水平地面向东运动的物体，其质量（即：列车的视重或列车对水平轨道的面向东运动的物体，其质量（即：列车的视重或列车对水平轨道的压力）一定要减轻压力）一定要减轻.”后来，人们常把这类物理现象称之为后来，人们常把这类物理现象称之为“厄缶效厄缶效应应”. 如图所示，我们设想，在地球赤道附近的地平线上，有一列质如图所示，我们设想，在地球赤道附近的地平线上，有一列质量是量是M的列车的列车, 正在以速率正在以速率v沿水平轨道匀速向东行驶沿水平轨道匀速向东行驶.已知：（已知：（1）地地.31ABFF 答案 C， 2LvmmgFA， 3)(2mgLvgmFA跟踪练习返回目录球的半径球的半径R；（；（2）地球

20、的自转周期）地球的自转周期T.今天我们像厄缶一样，如果仅今天我们像厄缶一样，如果仅仅考虑地球的自转影响（火车随地球做线速度为仅考虑地球的自转影响（火车随地球做线速度为 的圆周运动）时，的圆周运动）时，火车对轨道的压力为火车对轨道的压力为N；在此基础上，又考虑到这列火车相对地面；在此基础上，又考虑到这列火车相对地面又附加了一个线速度又附加了一个线速度v，做更快的匀速圆周运动，并设此时火车对轨，做更快的匀速圆周运动，并设此时火车对轨道的压力为道的压力为N.那么，单纯地由于该火车向东行驶而引起火车对轨道那么，单纯地由于该火车向东行驶而引起火车对轨道的压力减轻的数量（的压力减轻的数量（NN）为（）为（

21、 ） A. B. C. D.RT2RvM222vTRvMvTM 2222vTRvM跟踪练习返回目录 解析 设地球对列车的引力为F，列车相对于地面不动时： 列车以v的速度向东运动时： 由于该火车向东行驶而引起火车对轨道的压力减轻的数量(NN)为 5.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距与该层到土星中心的距离离r之间的关系之间的关系.下列判断正确的是（下列判断正确的是（ ）RTMNF224RRTvMNF2)2( . )2(22vTRv

22、MNN 答案 B跟踪练习返回目录 A.若若v与与r成正比，则环为连续物成正比，则环为连续物 B.若若v2与与r成正比，则环为小卫星群成正比，则环为小卫星群 C.若若v与与r成反比，则环为连续物成反比，则环为连续物 D.若若v2与与r成反比，则环为小卫星群成反比，则环为小卫星群rGMv 解析 连续物是指和天体连在一起的物体，其角速度和天体相同，其线速度v与r成正比.而对卫星来讲，其线速度 , 即v与r的平方根成反比.由上面分析可知，连续物线速度v与r成正比；小卫星群v2与R成反比.故选A、D. 答案 AD跟踪练习返回目录 6.下列各组物理数据中，能够估算出月球质量的是（下列各组物理数据中，能够估

23、算出月球质量的是（ ） 月球绕地球运行的周期及月、地中心间的距离月球绕地球运行的周期及月、地中心间的距离 绕月球表面绕月球表面运行的飞船的周期及月球的半径运行的飞船的周期及月球的半径 绕月球表面运行的飞船的周期及绕月球表面运行的飞船的周期及线速度线速度 月球表面的重力加速度月球表面的重力加速度 A. B. C. D.； 4 4232222GTRMRTmRMmG得， 2 2vTRTRv得. 23GTvM 解析 求月球质量应利用围绕月球的卫星或飞船来求. 由 再由 代入上式得跟踪练习返回目录 月球表面的重力加速度除与月球的质量有关外，还与月球的半径有关.正确选项为C. 7.如图所示，半径为如图所示

24、，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力）从匀强磁场，一个带电粒子（不计重力）从A点以速度点以速度v0垂直于磁场方垂直于磁场方向射入磁场中，并从向射入磁场中，并从B点射出，若点射出，若AOB120，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（则该带电粒子在磁场中运动的时间为（ ） A. B. C. D.032vr0332vr03vr033vr 答案 C跟踪练习返回目录 解析 由几何关系可得，带电粒子在磁场中运动的轨迹半径Rrtan60 r，运动时间 D正确. 8.如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕如图所示，细杆的一端与小球相连，

25、可绕O点的水平轴在竖直点的水平轴在竖直面内做自由转动，现给小球一个初速度，使它面内做自由转动，现给小球一个初速度，使它在竖直面内做圆周运动，图中在竖直面内做圆周运动，图中a、b分别为小球分别为小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是（能是（ ） A.a处为推力，处为推力，b处为拉力处为拉力 B.a处为推力，处为推力，b处为推力处为推力3 答案 D， 3332616100vrvRTt跟踪练习返回目录 C.a处为拉力，处为拉力，b处为拉力处为拉力 D.a处为拉力，处为拉力，b处为推力处为推力RgvbRg 解析 因改变小球速度方向的向心力是由小球所受的

26、外力提供，且总是指向圆心的，故在最低点a处，无论小球速度大小如何，杆提供的只能是拉力，且拉力应大于重力，才能提供指向圆心的向心力，而在最高点b处，重力的方向是指向圆心的，可充当向心力，当小球需要的向心力刚好等于重力时（即在b处球速 时, R为圆轨道半径），杆处于自由状态，既不产生拉力，也不产生推力；当小球的速度vb 时，此时小球需要的向心力小于小球重力，球跟踪练习返回目录对杆产生挤压作用, 杆产生沿半径向外的推力; 当小球的速度vb时，小球此时所需要的向心力大于重力，有向外离心运动趋势而拉伸杆使杆产生对球的拉力. 由以上分析可知，杆在a处只能是拉力，而在b处，则可能提供拉力、推力或不提供任何作

27、用力.本题正确答案是C、D. 9.如图所示，在竖直放置的铅屏如图所示，在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着的右表面上贴着射线放射源射线放射源P，已知已知射线实质为高速电子流，放射源放出射线实质为高速电子流，放射源放出粒子的速度粒子的速度v01.0107 m/s.足够大的荧光屏足够大的荧光屏M与铅屏与铅屏A平行放置，相距平行放置，相距d2.0 102 m.其其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小间有水平向左的匀强电场，电场强度大小E2.5104 N/C.Rg 答案 CD跟踪练习返回目录已知电子电量已知电子电量e1.61019 C，电子质量取，电子质量取m9.01031 kg.求：求： （1）电子到达

28、荧光屏）电子到达荧光屏M上的动能；上的动能； （2）荧光屏上的发光面积）荧光屏上的发光面积. ， 2120mvEeEdk， 212tmeEd 解析 （1）由动能定理得 Ek1.251016 J. （2）射线在A、M间电场中被加速，除平行于电场线的电子流外，其余均在电场中偏转，其中和铅屏A平行的电子流纵向偏移距离最大： 该电子跟踪练习返回目录的竖直位移为sv0t，在荧光屏上观察到的范围是半径rsv0t3102 m的圆面，面积Sr22.83103 m2. 10.1986年年2月月20日发射升空的日发射升空的“和平号和平号”空间站，在服役空间站，在服役15年年后于后于2001年年3月月23日坠落在南

29、太平洋日坠落在南太平洋.“和平号和平号”风风雨雨风风雨雨15年铸就了年铸就了辉煌业绩，已成为航天史上的永恒篇章辉煌业绩，已成为航天史上的永恒篇章.“和平号和平号”空间站总质量空间站总质量137 t，工作容积超过，工作容积超过400 m3，是迄今为止人类探索太空规模最大的航天，是迄今为止人类探索太空规模最大的航天器，有器，有“人造天宫人造天宫”之称之称.在太空运行的这一在太空运行的这一“庞然大物庞然大物”按照地面按照地面指令准确坠落在预定海域，这在人类历史上还是第一次指令准确坠落在预定海域，这在人类历史上还是第一次.“和平号和平号”空间站空间站 答案 （1）1.251016 J （2）2.831

30、03 m2跟踪练习返回目录正常运行时，距离地面的平均高度大约为正常运行时，距离地面的平均高度大约为350 km.为保证空间站最终为保证空间站最终安全坠毁，俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安安全坠毁，俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安排和控制排和控制.在坠毁前空间站已经顺利进入指定的低空轨道，此时在坠毁前空间站已经顺利进入指定的低空轨道，此时“和和平号平号”距离地面的高度大约为距离地面的高度大约为240 km.设设“和平号和平号”沿指定的低空轨沿指定的低空轨道运行时，其轨道高度平均每昼夜降低道运行时，其轨道高度平均每昼夜降低2.7 km.设设“和平号和平号”空间站空间站正常运转时沿高度为正常运转时沿高度为350 km圆形轨道运行，在坠落前