高考物理总复习 考查点8 圆周运动考点解读学案

1、5/5考查点8圆周运动考情分析测试内容测试要求考情分析匀速圆周运动A近四年没有单独考查 ,结合其他知识考查线速度、角速度和周期A14年T9、T27、15年T26、16年T13、17年T9向心加速度A近四年没有单独考查向心力C14年T27、15年T26、16年T14第1课时圆周运动(1)知识梳理考点1匀速圆周运动A(1)质点沿圆周运动 ,如果在相等的时间里通过的_都相等 ,这种运动就叫做匀速圆周运动(2)匀速圆周运动的物体的_方向时刻变化 ,所以匀速圆周运动是_运动；匀速圆运动的物体加速度总是指向_ ,方向也是不断变化的 ,所以匀速圆周运动是_运动【典例1】关于匀速圆周运动 ,以下说法正确的选项

2、是() A匀速圆周运动是匀速运动 B匀速圆周运动是匀加速运动 C匀速圆周运动是一种变加速运动 D匀速圆周运动的物体处于平衡状态【解析】做匀速圆周运动时 ,速度大小不变 ,方向时刻改变 ,故匀速圆周运动是一种变加速运动 ,应选C.【答案】C【点拨】速度是矢量 ,既要看其大小又不能忽略掉方向注意在讨论变与不变时 ,一定要分析矢量的方向是否变化【变式1】(2019扬州模拟)在演示小球做匀速圆周运动时 ,小球运动过程中一定会发生变化的是() A速度大小 B速度方向 C加速度大小 D角速度大小考点2线速度、角速度和周期A(1)线速度(v)：物体沿圆周通过的弧长与所用时间的比值 ,v_ ,线速度是_量(矢

3、量或标量) ,单位：_ ,方向是_(2)角速度()：连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度与这段时间t的比值 ,_ ,角速度是_量(矢量或标量)单位是rad/s.(3)周期(T)：物体沿圆周运动_所用的时间 ,单位是s.(4)频率(f)：做圆周运动的物体_内转动的圈数 ,单位是Hz.(5)转速(n)：做圆周运动的物体_或_内转动的圈数 ,单位是r/s或r/min.(6)线速度v与角速度的关系为_(7)周期T和频率f的关系为_(8)角速度与周期T的关系为_(9)相互关系：v_.(10)做匀速圆周运动物体的_、_、和_是恒定不变的【典例2】(2019江苏真题)如下图 ,汽车雨刮器在转动时

4、,杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小为A、B ,线速度大小为vA、vB ,那么() AAB ,vAvB CAB ,vAvB【解析】A、B两点共轴转动 ,那么角速度相等 ,根据vr知 ,rArB ,那么vAvB.故D正确【答案】D【点拨】(1)固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同；(2)皮带(或齿轮)传动和不打滑的摩擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等【变式2】(2019江苏真题)如下图 ,用起瓶器翻开瓶盖 ,起瓶器上A、B两点绕O点转动的角速度分别为A和B ,线速度大小分别为vA和vB ,那么() AAB ,vAvB CAvB DAB ,vAvB【典例3】(2019徐州模拟)如下图 ,圆

5、形玻璃平板半径为r ,一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘 ,随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动玻璃板转动的周期为T ,求：(1)木块的角速度大小；(2)木块的线速度大小；(3)木块所受摩擦力的大小【解析】(1)根据匀速圆周运动的规律可得木块的角速度大小为eq f(2,T).(2)木块的线速度大小为veq f(2r,T).(3)木块所受摩擦力提供木块做匀速圆周运动的向心力 ,有Ffmeq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T)eq sup12(2)r.【答案】(1)eq f(2,T)(2)eq f(2r,T)(3)meq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T)2r

6、【点拨】根据线速度和角速度的定义式求解 ,需理解周期的含义【变式3】如下图的皮带传动装置中 ,右边两轮是在一起同轴转动 ,图中A、B、C三轮的半径关系为RARC2RB ,设皮带不打滑 ,那么三轮边缘上的一点线速度之比vA：vB：vC_ ,角速度之比A：B：C_.考点3向心加速度A(1)向心加速度是描述_的物理量 ,它的方向指向_(2)向心加速度与线速度v、角速度、周期T、频率f相互关系：aneq f(v2,r)r2veq f(42,T2)r42f2r.【典例4】(2019镇江模拟)小明坐在水平转盘上 ,与转盘一起做匀速圆周运动关于小明的运动状态和受力情况 ,以下说法正确的选项是() A角速度不

7、变 B线速度不变 C向心加速度不变 D向心加速度为零【解析】线速度方向、向心加速度方向时刻改变 ,根据公式aneq f(v2,r)知向心加速度不为零 ,角速度大小和方向均不变【答案】A【点拨】注意在讨论匀速圆周运动的物理量变与不变时 ,一定要分析矢量的方向是否变化【变式4】(2019连云港模拟)如下图为地球自转的示意图 ,同一经度、不同纬度处的地面上站着甲、乙两人 ,他们的向心加速度() A大小相等 ,方向相同 B大小不等 ,方向相同 C大小相等 ,方向不同 D大小不等 ,方向不同随堂练习1.家用台式计算机上的硬磁盘的磁道如下图 ,O点为磁道的圆心 ,A、B两点位于不同的磁道上磁盘绕O点匀转动

8、时 ,A、B两点的向心加速度() A大小相等 ,方向相同 B大小相等 ,方向不同 C大小不等 ,方向相同 D大小不等 ,方向不同第1题图第2题图2(2019徐州模拟)如下图 ,小明正在荡秋千 ,关于绳上a点和b点的线速度和角速度 ,以下关系正确的选项是() Avavb Bvavb Cab Dab3(2019宿迁模拟)如下图 ,纸风车上有A、B两点 ,当风车被风吹着绕中心转动时 ,A、B两点的角速度分别为A和B ,线速度大小分别为vA和vB ,那么() AAB ,vAvB CAB ,vAvB4(2019南通模拟)图示为锥形齿轮的传动示意图 ,大齿轮带动小齿轮转动 ,大、小齿轮的角速度大小分别为1

9、、2 ,两齿轮边缘处的线速度大小分别为v1、v2 ,那么() A12 ,v1v2 C12 ,v1v2 D12 ,v1v第3题图第4题图第5题图5(2019宿迁模拟)如下图 ,一小球绕圆心O做匀速圆周运动 ,圆周半径为r ,小球运动的角速度为 ,那么它运动的向心加速度大小为() A.eq f(,r)BrC2r Dr26(2019盐城模拟)游乐场的大型摩天轮匀速旋转 ,其半径为R60m ,旋转一周需要12min ,最底部车厢离地面高h10.5m.质量m40kg的小明乘坐的车厢处于摩天轮的最底部 ,从此刻开始计时取地面为零势能面 ,3.0 ,g取10m/s2 ,求：第6题图(1)摩天轮旋转的周期；(

10、2)摩天轮旋转的角速度；(3)t2min时 ,小明具有的机械能第2课时圆周运动(2)知识梳理考点4向心力C(1)作用效果：产生向心加速度 ,只改变速度的_ ,不改变速度的_(2)大小：Fmeq f(v2,r)_meq f(42r,T2)mv42mf2r.(3)方向：总是沿半径方向指向_ ,时刻在改变 ,即向心力是一个变力(4)来源：向心力可以由一个力提供 ,也可以由几个力的_提供 ,还可以由一个力的_提供【典例1】(2019扬州模拟)如下图 ,与轻绳相连的滑块置于水平圆盘上 ,绳的另一端固定于圆盘中心的转轴上 ,绳子刚好伸直且无弹力 ,绳长l0.5m.滑块随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相

11、对滑动) ,滑块的质量m1.0kg ,与水平圆盘间的动摩擦因数0.2 ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 ,重力加速度g10m/s2.求：(1)圆盘角速度11rad/s时 ,滑块受到静摩擦力的大小；(2)圆盘的角速度2至少为多大时 ,绳中才会有拉力；(3)圆盘角速度由0缓慢增大到4rad/s过程中 ,圆盘对滑块所做功大小(绳未断)【解析】(1)静摩擦力提供向心力fmeq oal(2,1)l解得f0.5N(2)当静摩擦力到达最大值时 ,绳中才出现拉力 ,最大静摩擦力提供向心力mgmeq oal(2,2)l解得22rad/s.(3)当4rad/s时 ,滑块的线速度vr2m/s ,由动能定理得 ,圆盘对

12、滑块所做功大小Weq f(1,2)mv22J.【答案】(1)0.5N(2)2rad/s(3)2J.【点拨】进行受力分析和过程分析 ,判断向心力的来源及其大小决定因素 ,注意分析具体问题中的变量或相同量【变式1】(2019江苏真题)如下图 ,长为L的细线一端固定 ,另一端系一质量为m的小球 ,小球在竖直平面内摆动 ,通过最低点时的速度为v ,那么此时细线对小球拉力的大小为() Amg Bmeq f(v2,L) Cmgmeq f(v2,L) Dmgmeq f(v2,L)【典例2】如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部(取g10m/s2)(1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力

13、是多大？(2)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部 ,那么汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？(3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时 ,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？【解析】(1)汽车静止 ,重力和支持力二力平衡 ,那么FNGmg50010N5 000N ,根据牛顿第三定律知 ,汽车对圆弧形拱桥的压力为5 000N.(2)小车做圆周运动 ,在最高点重力和支持力的合力提供向心力；由牛顿第二定律得：mgFNmeq f(v2,r) ,FN4 640N ,根据牛顿第三定律知 ,汽车对圆弧形拱桥的压力为4 640N.(3)小车对桥无压力 ,只受重力 ,重力恰好提供向心力mgmeq f(v2,r) ,veq

14、r(gr)10eq r(5)m/s.【答案】(1)5 000N(2)4 640N(3)10eq r【点拨】关键对物体进行运动情况分析和受力情况分析 ,然后根据牛顿第二定律列式求解 ,要认真体会并牢记物体在曲面上运动时 ,支持力与重力不平衡 ,压力不等于重力 ,并且压力的大小与曲面的半径、物体的速度也都有关系【变式2】有一种叫“飞椅的游乐工程 ,示意图如下图长为L的钢绳一端系着座椅 ,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘 ,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动当转盘以角速度匀速转动时 ,钢绳与转动轴在同一竖直平面内 ,与竖直方向的夹角为 ,不计钢绳的重力 ,求：(1)转盘转动的角速度与夹角的关系；(2)

15、此时钢绳的拉力多大？【典例3】如下图 ,有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 ,小强站在距圆心为r处的P点不动 ,关于小强的受力 ,以下说法正确的选项是() A小强在P点不动 ,因此不受摩擦力作用 B小强随圆盘做匀速圆周运动 ,其重力和支持力充当向心力 C小强随圆盘做匀速圆周运动 ,盘对他的摩擦力充当向心力D假设使圆盘以较小的转速转动时 ,小强在P点受到的摩擦力不变【解析】由于小强随圆盘一起做匀速圆周运动 ,一定需要向心力 ,该力一定指向圆心方向 ,而重力和支持力在竖直方向上 ,它们不能充当向心力 ,因此他会受到摩擦力作用 ,且充当向心力 ,选项A、B错误 ,C正确；由于小强随圆盘转动的半

16、径不变 ,当圆盘角速度变小时 ,由Fnmr2可知 ,所需向心力变小 ,应选项D错误【答案】C【点拨】做匀速圆周运动的物体 ,合外力提供向心力此题中静摩擦力提供向心力【变式3】如图质量为25kg的小孩坐在秋千板上 ,小孩离拴绳子的栋梁2.5m ,如果秋千板摆到最低点时 ,速度为3m/s.(g10m/s2)求：(1)小孩的角速度的大小；(2)小孩对秋千板的压力是多大？(3)假设秋千板的质量是5kg ,绳的拉力的大小随堂练习1.(2019苏州模拟)如下图 ,A、B两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上 ,两物块始终相对圆盘静止两物块的质量mAmB ,运动半径rArB ,那么以下关系一定正确的选项是(

17、) A角速度AB B线速度vAaB第1题图 D向心力FAFB2(2019苏州模拟)洗衣机的脱水桶在甩干衣服时 ,脱水桶绕竖直轴高速转动 ,衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动 ,那么衣服做圆周运动的向心力由() A衣服所受的静摩擦力提供 B衣服所受重力和摩擦力的合力提供 C衣服对桶壁的弹力提供D桶壁对衣服的弹力提供3(2019扬州模拟)某同学骑电动自行车在水平公路上以v的恒定速率转弯 ,人和车的总质量为m ,转弯的路径近似看成一段圆弧 ,圆弧半径为R ,人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为() AFeq f(1,2)mv2 BFmv2R CFmeq f(v2,R) DFeq f(2v2,R)第4题图4(2019扬州模拟)如下图 ,扬州瘦西湖大虹桥是拱形桥 ,汽车通过桥顶时的运动可以看作圆周运动汽车通过桥最高点时() A车对桥的压力等于汽车的重力 B车对桥的压力大于汽车的重力 C车的速度越大 ,车对桥面的压力越小 D车的速度越大 ,车对桥面的压力越大5(2019江苏真题)如下图 ,小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动小球质量m0.40kg ,线速度大小v1.0m/s ,细线长L0.25m.求：(1)小球的角速度大小；(2)细线对小球的拉力大小F.第5题图6“魔盘是一种神奇的游乐设施 ,它是一个能绕中心轴转动的带有