复习方案202X届高考物理一轮复习第4单元曲线运动万有引力与航天增分微课4生活中的圆周运动问题课件

1、增分微课4生活中的圆周运动问题题型综述 考题往往参考课本内容并取自于生活中的实例,结合学生应该掌握的圆周运动相关的运动学和动力学知识,考查受力分析、对向心力的理解和计算以及对问题情景进行综合分析、判断和推理(估算)的能力,进一步讲就是对生活情景问题的“建模”能力.近几年的高考中常出现在选择题中,还有的就是成为计算题中的一个环节.应考策略 对题目所给的情景要抓住本质,明确是水平面上的圆周运动还是竖直面内的圆周运动,对研究对象,把它抽象成质点(高考范围内物理研究的动力学问题的对象均限制为质点),分析向心力的来源,根据牛顿第二定律列出动力学方程,对竖直平面内的圆周运动判断是否有超重、失重现象,或能不

2、能归结为“绳(线)杆”模型.例1 火车转弯时,如果铁路弯道的内、外轨一样高,则外轨对轮缘挤压的弹力提供了火车转弯的向心力,但是靠这种办法得到向心力,铁轨和车轮极易受损.在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,重力加速度为g,以下说法中正确的是 ()应用实例答案 C点评 本题考查水平面内的匀速圆周运动、牛顿第二定律、向心力.提取信息 解决本题的关键是知道火车拐弯时对内、外轨均无压力,此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力.若速度大于规定速度,重力和支持力的合力不足以提供向心力,此时外轨对轮缘有侧压力;若速度小

3、于规定速度,重力和支持力的合力大于所需向心力,此时内轨对轮缘有侧压力.图形表征 受力分析.图W4-1例2 如图W4-2所示为赛车场的一个水平“U”形弯道,转弯处为圆心在O点的半圆,弯道的内、外半径分别为r和2r.一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达AB线,有如图所示的、三条路线,其中路线是以O为圆心的半圆,OO=r.赛车沿圆弧路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力为Fmax.选择路线,赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变,发动机功率足够大),则下列说法错误的是 () A.选择路线,赛车经过的路程最短B.选择路线,赛车的速率最小C.选择路线,赛车所用时间最短D.、三条路线上

4、,赛车的向心加速度大小相等图W4-2点评 本题考查了圆周运动向心加速度、向心力在实际生活中的运用,知道赛车做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,抓住最大静摩擦力相等求出最大速率是关键.提取信息 根据几何关系得出路程的大小从而进行比较.根据最大静摩擦力,结合牛顿第二定律得出最大速率,从而比较运动的时间.根据向心加速度公式比较三段路线的向心加速度关系.图形表征 运动轨迹、受力分析.图W4-3例3 (多选)如图W4-4甲所示的陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”,该玩具深受孩子们的喜爱.其物理原理可等效为如图乙所示的模型:半径为R的磁性圆轨道竖直固定,质量为m

5、的小铁球(视为质点)在轨道外侧转动,A、B两点分别为轨道上的最高、最低点.铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是()图W4-4点评 本题属于结合机械能守恒定律考查竖直平面内的圆周运动的情况,在解答的过程中正确分析得出小铁球经过最高点和最低点的条件是解答的关键,正确写出向心力的表达式是解答的基础.提取信息 结合对小铁球的受力分析,判定小铁球是否可以做匀速圆周运动;结合各个力的做功情况判断是否满足机械能守恒定律;根据受力与运动的特点分析铁球在A点可能的速度;结合机械能守恒定律与牛顿第二定律分析铁球经过最低点的条件.图形表征 受力分析.图W4

6、-5答案 ACD1.硬盘是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成.碟片外覆盖有铁磁性材料.如图W4-6所示,电动机使磁盘以 5400 r/min 的转速匀速转动,磁头在读、写数据时是不动的,磁盘每转一圈,磁头沿半径方向跳动一个磁道.外磁道某一点 P 与内磁道某一点 Q 相比,有()A.nPnQ B.PQC.vPaQ题组演练图W4-6答案 D2.图W4-7甲和图乙分别是两种不同规格的洗衣机图片,二者的脱水桶内筒壁上有很多光滑的突起和小孔.洗衣机脱水时,衣物(可理想化为质点)紧贴着滚筒壁分别在竖直或水平面内做匀速圆周运动,如图丙、丁所示.图丙中,A、C分别为最高和最低位置,

7、与脱水筒圆心等高.将同一衣物分别放入两桶中脱水,在脱水过程中某一极短时间内,不考虑脱水引起的质量变化,下列说法中正确的是()图W4-7A.图丙中衣物在A、B、C、D四个位置的加速度相同B.图丙中衣物在B、D位置和图4中衣物在脱水筒各处受到的摩擦力均相同C.图丁中衣物对筒壁的压力保持不变D.图丁中脱水筒转动的角速度越大,衣物对筒壁的摩擦力越大答案 B3.2017浙江11月选考 如图W4-8所示,照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动,已知图中双向四车道的总宽度约为15 m,假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍,则运动的汽车()A.所受的合力可能为零B.只受重力和地面支持力作用C.最大速度

8、不能超过25 m/sD.所需的向心力由重力和支持力的合力提供图W4-8答案 C4.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067公里,共有23个弯道,如图W4-9所示,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,则以下说法正确的是 ()A.由于赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B.由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的C.由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的D.由公式F=m2r可知,弯道半径越大,越容易冲出跑道图W4-9答案 C5.(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图W4-10所示,某公路急转弯处是一

9、圆弧,当汽车行驶的速率为vc时,汽车恰好没有向公路内、外两侧滑动的趋势,则在该弯道处()A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于vc,车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于vc,但只要不超出最高限度,车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相比,vc的值变小图W4-10答案 AC解析 由题意,当汽车的速率为vc时无滑动趋势,说明此时汽车与路面没有横向摩擦力,路面不是水平的,而是外侧高内侧低,由重力与支持力的合力充当向心力,A正确;当车速低于vc时,车和地面之间会产生横向静摩擦力,阻碍汽车向内侧滑动,因此车辆可能不会向内侧滑动,B错误;当车速高于vc时,车和地面之间仍会有摩擦力,此力与重力、支持

10、力的合力提供向心力,只要车速不超过最高限度,车辆便不会向外侧滑动,C正确;因为vc是车和地面间无摩擦时的临界值,所以与路况无关,D错误.6.如图W4-11所示,一圆心为O、半径为R=1 m的水平光滑圆桌面上有一竖直立柱,其横截面为圆形,半径为r=0.1 m,圆心也在O点.一根长l=0.757 m的细轻绳一端固定在圆柱上的A点,另一端系一质量为m=0.075 kg的小球(可视为质点),将小球放在桌面上并将绳沿半径方向拉直,再给小球一个方向与绳垂直、大小为v0=4 m/s的初速度.小球在桌面上运动时,绳子将缠绕在立柱上.已知绳子的张力为T0=2 N时,绳就被拉断,在绳断开前球始终在桌面上运动.(1)绳刚要断开时,绳的伸直部分的长度为多少?(2)小球最后从桌面上飞出时,飞出点与开始运动的点B之间的距离为多少?图W4-11答案 (1)0.6 m(2) 1.66 m7.如图W4-12所示,在男女双人花样滑冰运动中,男运动员以自己为转动轴拉着