2017高考物理《圆周运动》材料分析 12页

精品文档2017高考物理《圆周运动》材料分析2017高考物理《圆周运动》材料分析第3节　圆周运动考点一|圆周运动的基本概念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．ω＝＝.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．an＝＝rω2＝ωv＝r.5．相互关系：(1)v＝ωr＝r＝2πrf.(2)an＝＝rω2＝ωv＝r＝4π2f2r.　(2016·浙江4月学考)如图4­3­1为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间．假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他(　　)图4­3­1A．所受的合力为零，做匀速运动B．所受的合力恒定，做匀加速运动c．所受的合力恒定，做变加速运动2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档D．所受的合力变化，做变加速运动D　[运动员做匀速圆周运动，其加速度指向圆心，方向时刻变化，为变加速运动，合力也指向圆心，方向时刻变化．D正确．]　(2016·浙江10月学考)在“G20”峰会“最忆是杭州”的文艺演出中，芭蕾舞演员保持如图4­3­2所示姿式原地旋转，此时手臂上A、B两点角速度大小分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则(　　)图4­3­2A．ωA<ωBB．ωA>ωBc．vAvBD　[该模型为同轴转动模型，可以得出角速度一样，因此半径大的点线速度大，所以A、B两点角速度一样，线速度A处大于B处．故选D.]1．对公式v＝ωr的理解(1)当r一定时，v与ω成正比；(2)当ω一定时，v与r成正比；(3)当v一定时，ω与r成反比．2．常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动：如图4­3­3所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB.图4­3­32016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档(2)摩擦传动：如图4­3­4甲所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB.图4­3­4(3)同轴传动：如图乙、丙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比．1．对于做匀速圆周运动的物体，下列说法中不正确的是(　　)A．相等的时间内通过的路程相等B．相等的时间内通过的弧长相等c．相等的时间内通过的位移相等D．相等的时间内转过的角度相等c　[匀速圆周运动是指线速度大小不变的圆周运动，因此在相等时间内通过路程相等，弧长相等，转过的角度也相等，故选项A、B、D正确；相等的时间内通过的位移方向不同，由于位移是矢量，因此位移不相等，故选项c错误．]2.皮带传动装置如图4­3­5所示，两轮的半径不相等，传动过程中皮带不打滑．关于两轮边缘上的点，下列说法正确的是(　　)图4­3­5A．周期相同B．角速度相等2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档c．线速度大小相等D．向心加速度相等c　[皮带不打滑时，皮带上各点的线速度大小相等，c正确．]3.如图4­3­6所示，当正方形薄板绕着过其中心o并与板垂直的转动轴转动时，板上A、B两点(　　)图4­3­6A．角速度之比ωA∶ωB＝∶1B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶c．线速度之比vA∶vB＝∶1D．线速度之比vA∶vB＝1∶D　[板上A、B两点的角速度相等，角速度之比ωA∶ωB＝1∶1，选项A、B错误；线速度v＝ωr，线速度之比vA∶vB＝1∶，选项c错误，D正确．]4．(加试要求)如图4­3­7是自行车传动装置的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为nr/s，则自行车前进的速度为(　　)图4­3­7A.　B.c.D.D　[因为要计算自行车前进的速度，即车轮Ⅲ2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档边缘上的线速度的大小，根据题意知：轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度的大小相等，据v＝rω可知：r1ω1＝r2ω2，已知ω1＝ω，则轮Ⅱ的角速度ω2＝ω，因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴，所以转动的角速度相等即ω3＝ω2，根据v＝rω可知，v3＝r3ω3＝＝.]考点二|圆周运动中的动力学分析1．匀速圆周运动的向心力(1)作用效果向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小．(2)大小F＝m＝mω2r＝mr＝mωv＝4π2mf2r.(3)方向始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力．(4)来源(加试要求)向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供．2．离心现象的受力特点(只必考要求)图4­3­8当F＝mrω2时，物体做匀速圆周运动；当F＝0时，物体沿切线方向飞出；当FFcD．FB>Fc2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档B　[在平直公路上行驶时，重力等于支持力，由牛顿第三定律知，压力等于支持力，所以压力FA＝mg；汽车到达B点时，有向下的加速度，汽车失重，故支持力小于重力，因而压力小于重力；在c点时与在B点时相反，压力大于重力，所以Fc>FA>FB，故B正确．]2．(2017·通化高三检测)如图4­3­10所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，充当向心力的是(　　)图4­3­10A．重力B．弹力c．静摩擦力D．滑动摩擦力B　[物体在竖直方向上受重力和静摩擦力作用，两力平衡，在水平方向上受弹力作用，弹力充当向心力，B正确．]3．(2017·绍兴市调研)奥运会单杠比赛中有一个“单臂大回环”的动作，难度系数非常大．假设运动员质量为m，单臂抓杠杆身体下垂时，手掌到人体重心的距离为l.如图4­3­11所示，在运动员单臂回转从顶点倒立转至最低点过程中，可将人体视为质量集中于重心的质点，且不考虑手掌与单杠间的摩擦力，重力加速度为g，若运动员在最低点的速度为2，则运动员的手臂拉力为自身重力的(　　)图4­3­11A．2倍B．3倍c．4倍D．5倍2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档D　[对运动员在最低点受力分析，由牛顿第二定律可得，F－mg＝m，解得，F＝5mg，D项正确．]4．(加试要求)在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江，若把这滑铁索过江简化成如图4­3­12所示的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，A、B间的距离为L＝80m，铁索的最低点离A、B连线的垂直距离为H＝8m，若把铁索看做是圆弧，已知一质量m＝52kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点时的速度为10m/s，那么(　　)图4­3­12A．人在整个铁索上的运动可看成是匀速圆周运动B．可求得铁索的圆弧半径为100mc．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为570ND．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为50Nc　[人借助滑轮下滑过程中，其速度是逐渐增大的，因此人在整个铁索上的运动不能看成匀速圆周运动；设圆弧的半径为r，由几何关系，有：(r－H)2＋2＝r2，解得r＝104m；人在滑到最低点时，根据牛顿第二定律得：FN－mg＝m，解得FN＝570N，选项c正确．]考点三|竖直面内圆周运动的临界问题1．在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类：一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“绳(环)约束模型”2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档，二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”．2．绳、杆模型涉及的临界问题绳模型杆模型常见类型过最高点的临界条件由mg＝m得v临＝由小球恰能做圆周运动得v临＝0讨论分析(1)过最高点时，v≥，FN＋mg＝m，绳、圆轨道对球产生弹力FN(2)不能过最高点时，v<，在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道(1)当v＝0时，FN＝mg，FN为支持力，沿半径背离圆心(2)当0时，FN＋mg＝m，FN指向圆心并随v的增大而增大　(2016·浙江4月学考)如图4­3­13所示，装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成．其中轨道Ⅰ由光滑轨道AB与粗糙直轨道Bc平滑连接，高度差分别是h1＝0.20m、h2＝0.10m，Bc水平距离L＝1.00m．轨道Ⅱ由AE、螺旋圆形EFG和GB三段光滑轨道平滑连接而成，且A点与F点等高．当弹簧压缩量为d时，恰能使质量m＝0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点；当弹簧压缩量为2d时，恰能使滑块沿轨道Ⅰ上升到c点．(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比)图4­3­13当弹簧压缩量为d时，若沿轨道Ⅱ运动，滑块能否上升到B点？请通过计算说明理由.2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档【解析】　恰能通过圆环最高点，需满足的条件是mg＝　①由弹簧压缩量为d时，恰好使滑块上升到B点得EpA＝mgh1　②沿轨道Ⅱ运动时由A到F机械能守恒EpA＝mv2　③①②③联立解得v＝2m/s，Rm＝0.4m当R>Rm＝0.4m时，滑块会脱离螺旋轨道，不能上升到B点．【答案】　见解析/1．(多选)(2016·台州市六校高二联考)如图4­3­14所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是(　　)图4­3­14A．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力B．乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力c．丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力D．丁图中，轨道车过最高点的最小速度为2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档Bc　[在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得，mg－FN＝m，即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得，mg＋FN＝m，即座椅给人施加向下的力，故A错误；在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带一定给人向上的力，故B正确；在丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上，故c正确；在丁图中，由于轨道车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零，故D错误．]2．(2017·东阳模拟)一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端o为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图4­3­15所示，则下列说法正确的是(　　)图4­3­15A．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零B．小球过最高点的最小速度是c．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档A　[轻杆可对小球产生向上的支持力，小球经过最高点的速度可以为零，当小球过最高点的速度v＝时，杆所受的弹力等于零，A正确，B错误；若v<，则杆在最高点对小球的弹力竖直向上，mg－F＝m，随v增大，F减小，若v>，则杆在最高点对小球的弹力竖直向下，mg＋F＝m，随v增大，F增大，故c、D均错误．]3．长度为1m的轻杆oA的A端有一质量为2kg的小球，以o点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图4­3­16所示，小球通过最高点时的速度为3m/s，g取10m/s2，则此时小球将(　　)图4­3­16A．受到18N的拉力B．受到38N的支持力c．受到2N的拉力D．受到2N的支持力D　[设此时轻杆拉力大小为F，根据向心力公式有F＋mg＝m，代入数值可得F＝－2N，表示受到2N的支持力，选项D正确．]4.如图4­3­17所示，小球紧贴在竖直放置的光滑圆形管道内壁做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是(　　)图4­3­17A．小球通过最高点时的最小速度vmin＝B．小球通过最高点时的最小速度vmin＝c．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12\n精品文档D．小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力c　[小球沿光滑圆形管道上升，到达最高点的速度可以为零，A、B选项均错误；小球在水平线ab以下的管道中运动时，由于重力的方向竖直向下，向心力方向斜向上，必须受外侧管壁指向圆心的作用力，c正确；小球在水平线ab以上的管道中运动时，由于重力有指向圆心的分量，若速度较小，小球可不受外侧管壁的作用力，D错误．]2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创12/12