1. 在观看双人花样滑冰表演时,观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向的匀速圆周运动.已知通过目测估计拉住女运动员的男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°,重
力加速度为g =10 m/s 2
,若已知女运动员的体重为35 k g ,据此可估算该女运动员( ) A .受到的拉力约为350 2 N B .受到的拉力约为350 N C .向心加速度约为10 m/s 2 D .向心加速度约为10 2 m/s 2
图4-2-11
解析:本题考查了匀速圆周运动的动力学分析.以女运动员为研究对象,受力分析如图.根据题意有G =mg =350 N ;则由图易得女运动员受到的拉力约为350 2 N ,A 正确;向心加速度约为10 m/s 2,C 正确. 答案:AC
2.中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故.
家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面,第八次有辆卡车冲进李先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案.经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图4-2-12所示.交警根据图示作出以下判断,你认为正确的是( ) A .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 B .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C .公路在设计上可能内(东)高外(西)低 D .公路在设计上可能外(西)高内(东)低
图4-2-12
解析:由题图可知发生事故时,卡车在做圆周运动,从图可以看出卡车冲入民宅时做离心运动,故选项A 正确,选项B 错误;如果外侧高,卡车所受重力和支持力提供向心力,则卡车不会做离心运动,也不会发生事故,故选项C 正确.答案:AC 3. (2010·湖北部分重点中学联考)如图4-2-13所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的
边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动,已知重力加速度为g ,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则( )
A .该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2πR
g
B .该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR
g
C .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mg
D .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg
图4-2-13
解析:要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则有mg =m v 2
R ,解得该盒子做匀速圆周运动的速度
v =gR ,该盒子做匀速圆周运动的周期为T =2πR
v =2π
R
g .选项A 错误,B 正确;在最低点时,盒子与
小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力,由F -mg =m v 2
R ,解得F =2mg ,选项C 、D 错误. 答案:B
4.图示所示, 为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2.已知主动轮做顺时针转动,转
速为n ,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( ) A .从动轮做顺时针转动 B .从动轮做逆时针转动
C .从动轮的转速为r 1r 2n
D .从动轮的转速为r 2
r 1
n
解析:本题考查的知识点是圆周运动.因为主动轮顺时针转动,从动轮通过皮带的摩擦力带动转动,所以从动轮逆时针转动,选项A 错误B 正确;由于通过皮带传动,皮带与轮边缘接触处的速度相等,所以由2πnr 1=2πn 2r 2
n 为频率,
2πn 为角速度,得从动轮的转速为n 2
=nr 1r
2
,选项C 正确D
错误. 答案:BC
5.质量为m 的石块从半径为R 的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中,如果摩擦力的作用使得石块的
速度大小不变,如图4-2-17所示,那么( ) A .因为速率不变,所以石块的加速度为零 B .石块下滑过程中受的合外力越来越大 C .石块下滑过程中受的摩擦力大小不变
D .石块下滑过程中的加速度大小不变,方向始终指向球心
图4-2-17
解析:由于石块做匀速圆周运动,只存在向心加速度,大小不变,方向始终指向球心,D 对,A 错.由F 合=F 向=ma 向知合外力大小不变,B 错,又因石块在运动方向(切线方向)上合力为零,才能保证速率不变,在该方向重力的分力不断减小,所以摩擦力不断减小,C 错. 答案:D 6.
2008年4月28日凌晨,山东境内发生两列列车相撞事故,造成了大量人员伤亡和财产损失.引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶.如图4-2-18所示,是一种新型高速列车,当它转弯时,车厢会自动倾斜,提供转弯需要的向心力;假设这种新型列车以360 k m/h 的速度在水平面内转弯,弯道半径为1.5 k m ,则质量为75 k g 的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( ) A .500 N B .1 000 N C .500 2 N D .0
图4-2-18
解析:360 k m/h =100 m/s ,乘客在列车转弯过程中所受的合外力提供向心力F =m v 2r =75×1002
1.5×103
N
=500 N. 答案:A
7.如图4-2-19甲所示,一根细线上端固定在S 点,下端连一小铁球A ,让小铁球在水平面内做匀速圆周
运动,此装置构成一圆锥摆(不计空气阻力).下列说法中正确的是( ) A .小球做匀速圆周运动时,受到重力、绳子的拉力和向心力作用
B .小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于 g
l (l 为摆长)
C .另有一个圆锥摆,摆长更大一点,两者悬点相同,如图4-2-19乙所示,如果改变两小球的角速度,使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则B 球的角速度大于A 球的角速度
D .如果两个小球的质量相等,则在图乙中两条细线受到的拉力相等
图4-2-19
解析:如下图所示,小铁球做匀速圆周运动时,只受到重力和绳子的拉力,而向心力
是由重力和拉力的合力提供,故A 项错误.根据牛顿第二定律和向心力公式可得:mg tan θ=mlω2sin θ,即ω=g /l cos θ.当小铁球做匀速圆周运动时,θ一定大于零,即cos θ一定小于1,因此,当小铁球做匀速圆周运动时角速度一定大于g /l ,故B 项正确.设点S 到点O 的距离为h ,则mg tan θ=mhω2tan θ,即ω=g /h ,若两圆锥摆的悬点相同,且两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动时,它们的角
速度大小一定相等,即C 项错误.如右上图所示,细线受到的拉力大小为F T =mg
cos θ
,当两个小球的
质量相等时,由于θA <θB ,即cos θA >cos θB ,所示A 球受到的拉力小于B 球受到的拉力,进而可以判断两条细线受到的拉力大小不相等,故D 项错误. 答案:B
8.汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿
半径方向受到的摩擦力分别为Ff 甲和Ff 乙.以下说法正确的是( ) A .Ff 甲小于Ff 乙 B .Ff 甲等于Ff 乙 C .Ff 甲大于Ff 乙 D .Ff 甲和Ff 乙大小均与汽车速率无关
解析:本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识.根据题中的条件可知,两车在水平面做匀速圆周运动,则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力,则F 向=f ,又有向心力的表达式F 向
=m v 2r
,因为两车的质量相同,两车运行的速率相同,因此轨道半径大的车的向心力小,即摩擦力小,
A 正确. 答案:A
9. 在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低.如图4-2-20所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些.汽车的运动可看作是做半径为R 的圆周运动.设内外路面高度差为h ,路基的水平宽度为d ,路面的宽度为L .已知重力加速度为g .要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于( )
A. gRh L
B. gRh d
C. gRL h
D. gRd h
图4-2-20
解析:考查向心力公式.汽车做匀速圆周运动,向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力提供,且向心力的方向水平,向心力大小F 向=mg tan θ,根据牛顿第二定律:
F 向=m v 2R ,tan θ=h d ,解得汽车转弯时的车速v = gRh
d
,B 对.
答案:B 10.
如图4-2-24所示,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO ′转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为R 和H ,筒内壁A 点的高度为筒高的一半.内壁上有一质量为m 的小物块随圆锥筒一起做匀速转动,则下列说法正确的是( ) A .小物块所受合外力指向O 点
B .当转动角速度ω=2gH
R 时,小物块不受摩擦力作用
C .当转动角速度ω> 2gH
R 时,小物块受摩擦力沿AO 方向
D .当转动角速度ω< 2gH
R 时,小物块受摩擦力沿AO 方向
图4-2-24
解析:匀速圆周运动物体所受合外力提供向心力,指向物体圆周运动轨迹的圆心,A 项错;当小物块在A 点随圆锥筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,小物块在筒壁A 点时受到重力和支持力的
作用,它们的合力提供向心力,设筒转动的角速度为ω,有:mg tan θ=mω2·R
2
,由几何关系得:tan θ
=H R ,联立以上各式解得ω=2gH
R ,B 项正确;当角速度变大时,小物块所需向心力增大,故摩擦力沿AO 方向,其水平方向分力提供部分向心力,C 项正确;当角速度变小时,小物块所需向心力减小,故摩擦力沿OA 方向,抵消部分支持力的水平分力,D 项错. 答案:BC
如图4-2-25所示,一水平光滑、距地面高为h 、边长为a 的正方形MNPQ 桌面上,用长为L 的不
11. 如图4-2-25所示,一水平光滑、距地面高为h 、边长为a 的正方形MNPQ 桌面上,用长为L 的不可伸长的轻绳连接质量分别为m A 、m B 的A 、B 两小球,两小球在绳子拉力的作用下,绕绳子上的某点O 以不同的线速度做匀速圆周运动,圆心O 与桌面中心重合,已知m A =0.5 k g ,L =1.2 m ,L AO
=0.8 m ,a =2.1 m ,h =1.25 m ,A 球的速度大小v A =0.4 m/s ,重力加速度g 取10 m/s 2
,求: (1)绳子上的拉力F 以及B 球的质量m B ;
(2)若当绳子与MN 平行时突然断开,则经过1.5 s 两球的水平距离;(与地面撞击后。前进方向的速度不变)
(3)两小球落至地面时,落点间的距离.
图4-2-25
解析:(1)F =m A v 2A
L OA =0.5×0.420.8 N =0.1 N ,由F =m A ω2L OA =m B ω2L OB 得m B =m A L OA L OB
=1 k g.
(2)x =(v A +v B )t 1=0.6×1.5 m =0.9 m ,水平距离为s =x 2+L 2=0.92+1.22 m =1.5 m.
(3)t 2= 2h
g = 2×1.2510
s =0.5 s ,x ′=(v A +v B )t 2+a =0.6×0.5 m +2.1 m =2.4 m 距离为s ′=x ′2+L 2= 2.42+1.22 m =65
5
m.
答案:(1)1 k g (2)1.5 m (3)65
5
m
12.
图4-2-26
如图4-2-26所示,小球从光滑的圆弧轨道下滑至水平轨道末端时,光电装置被触动,控制电路会使转筒立刻以某一角速度匀速连续转动起来.转筒的底面半径为R ,已知轨道末端与转筒上部相平,与转筒的转轴距离为L ,且与转筒侧壁上的小孔的高度差为h ;开始时转筒静止,且小孔正对着轨道方向.现让一小球从圆弧轨道上的某处无初速滑下,若正好能钻入转筒的小孔(小孔比小球略大,小球视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g ),求: (1)小球从圆弧轨道上释放时的高度为H ; (2)转筒转动的角速度ω.
解析:(1)设小球离开轨道进入小孔的时间为t ,则由平抛运动规律得h =1
2
gt 2,
L -R =v 0t
小球在轨道上运动过程中机械能守恒,故有mgH =1
2m v 20
联立解得:t = 2h
g ,H =(L -R )24h
.
(2)在小球做平抛运动的时间内,圆筒必须恰好转整数转,小球才能钻进小孔,
即ωt =2n π(n =1,2,3…).所以ω=n π 2g
h (n =1,2,3…)
答案:(1)(L -R )24h
(2)n π 2g
h (n =1,2,3…)
13、如图所示,放置在水平地面上的支架质量为M ,支架顶端用细线拴着的摆球质量为m ,现将摆球拉至水平位置,而后释放,摆球运动过程中,支架始终不动,以下说法正确的是( ) A.在释放前的瞬间,支架对地面的压力为(m +M)g B.在释放前的瞬间,支架对地面的压力为Mg
C.摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(m +M)g
D.摆球到达最低点时,支架对地面的压力为(3m +M)g 【答案】选B 、D. 14、【2011·济南模拟】如图所示,半径为R =0.8 m 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直
放置,圆弧最低点B 与长为L =1 m 的水平桌面相切于B 点,BC 离地面高为h =0.45 m ,质量为m =1.0 kg 的小滑块从圆弧顶点D 由静止释放,已知滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.6,取g =10 m /s 2.求:
(1)小滑块刚到达圆弧面的B 点时对圆弧的压力大小; (2)小滑块落地点与C 点的水平距离.
【解析】 (1)滑块由D 到B 过程中:mgR =12
m v 2
B
在B 点F -mg =m v 2B
R
解得v B =4 m/s ,F =30 N
由牛顿第三定律知,小滑块刚到达圆弧面的B 点时对圆弧的压力为30 N.
(2)由B 到C 过程:-μmgL =12m v 2C -12m v 2
B 解得v
C =2 m/s
滑块由C 点平抛:h =1
2
gt 2
解得t =2h
g
=0.3 s
落地点与C 点水平距离为x =v C t =0.6 m
15.一小球用轻绳悬挂在某固定点,现将轻绳水平拉直,然后由静止释放小球,则小球由静止开始运动至
①小球在水平方
A.①③
B.
C.①②
D.
【解析】 小球由释放摆至最低点的过程中,轻绳拉力始终有水平分力存在,因此小球水平方向始终存在加速度,所以其水平方向速度越来越大,即①对.而竖直方向轻绳拉力的分量越来越大,由小于重力变为大于重力,其竖直方向加速度先减小至零,再反向增大,所以竖直方向的速度先增大后减小,故知②、④错.另由小球下摆过程中机械能守恒,摆至最低点时,重力势能最小,动能最大,所以最低点线速度最大,即③对.正确选项为A.
16..如图1-5-3所示,两半径不同而内壁光滑的半圆轨道固定于地面,一个小球分别从与球心在同一水平高度的A 、B
图1-5-3
A.①④
B.
C.①③
D.
【解析】 设轨道半径为R ,则由机械能守恒可得小球到达最低点时速度v =gR 2,由牛顿第二定律,
得:F -mg =m R v 2,所以F =mg +m R
v 2
=3mg .可见,小球对轨道的压力与轨道的半径无关,同样最低点处小球的向
心加速度也与轨道半径无关,恒为2g . A
17.如图1所示,质量为m 的物块从半径为R 的半
球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v ,若物块滑到最低点
时受到的摩擦力是F f ,则物块与碗的动摩擦因数为 ( ) 图1 A.F f mg B.F f mg +m v 2R C.F f mg -m v 2R D.F f m
v 2
R
18.如图2所示,天车下吊着两个质量都是m 的工件A 和B ,系A 的吊 绳较短,系B 的吊绳较长.若天车运动到P 处突然停止,则两吊绳 所受的拉力F A 和F B 的大小关系为 ( )
A .F A >F
B B .F A C .F A =F B =mg D .F A =F B >mg 17. 解析:物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用,据牛顿第二定律得F N -mg =m v 2R ,又F f =μF N ,联立解得μ=F f mg +m v 2 R ,选项B 正确.:B 18. 解析:天车运动到P 处突然停止后,A 、B 各以天车上的悬点为圆心做圆周运动,线速度相同而半径不同,由F -mg =m v 2L ,得:F =mg +m v 2 L ,因为m 相等,v 相等,而L A 案:A 1.一辆32.010m =?kg 的汽车在水平公路上行驶,经过半径50r =m 的弯路时,如果车速72v =km/h ,这辆汽车会不会发生测滑?已知轮胎与路面间的最大静摩擦力4max 1.410F =?N . 2.如图所示,在匀速转动的圆盘上沿半径放着用细绳连接着的质量都为1kg 的两物体,A 离转轴20cm ,B 离转轴30cm ,物体与圆盘间的最大静摩擦力都等于重力的0.4倍,求: (1)A .B 两物体同时滑动时,圆盘应有的最小转速是多少? (2)此时,如用火烧断细绳,A .B 物体如何运动? 3.一根长0.625m l =的细绳,一端拴一质量0.4kg m =的小球,使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,求: (1)小球通过最高点时的最小速度? (2)若小球以速度 3.0m/s v =通过周围最高点时,绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了,小球将如何运动. 4.在光滑水平转台上开有一小孔O ,一根轻绳穿过小孔,一端拴一质量为0.1kg 的物体A ,另一端连接质量为1kg 的物体B ,如图所示,已知O 与A 物间的距离为25cm ,开始时B 物与水平地面接触,设转台旋转过程中小物体A 始终随它一起运动.问: (1)当转台以角速度4rad/s ω=旋转时,物B 对地面的压力多大? (2)要使物B 开始脱离地面,则转台旋的角速度至少为多大? h 5.(14分)质量m=1kg 的小球在长为L=1m 的细绳作用下在竖直平面内做圆周运动,细绳能承受的最大拉力T max =46N,转轴离地h=6m ,g=10m/s 2。 试求:(1)在若要想恰好通过最高点,则此时的速度为多大? (2)在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断则此时的速度v=? (3)绳断后小球做平抛运动,如图所示,求落地水平距离x ? 6.汽车与路面的动摩擦因数为μ,公路某转弯处半径为R (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),求: (1)若路面水平,要使汽车转弯不发生侧滑,汽车速度不能超过多少? (2)若汽车在外侧高、内侧低的倾斜弯道上拐弯,弯道倾角为θ,则汽车完全不靠摩擦力转弯 的速率是多少? 7.质量0.5kg 的杯子里盛有1kg 的水,用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动 半径为1m ,水杯通过最高点的速度为4m/s ,g 取10 m/s 2,求: (1) 在最高点时,绳的拉力?(2) 在最高点时水对杯底的压力?(3) 为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少? 8.质量为m 的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线与水平面的夹角为α=37°,如图,弯道半径R =30 m ,g=10m/s 2.求:(1)当火车的速度为V 1=10 m /s 时,火车轮缘挤压外轨还是内轨? (2)当火车的速度为V 2 =20 m /s 时,火车轮缘挤压外轨还是内轨? 圆周运动专题总结 知识点一、匀速圆周运动 1、定义:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的 相等,这种运动就叫做匀速周圆运 动。 2、运动性质:匀速圆周运动是 运动,而不是匀加速运动。因为线速度方向时刻在变化,向 心加速度方向,时刻沿半径指向圆心,时刻变化 3、特征:匀速圆周运动中,角速度ω、周期T 、转速n 、速率、动能都是恒定不变的;而线速度 v 、加速度a 、合外力、动量是不断变化的。 4、受力提特点: 。 随堂练习题 1.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( ) A .匀速圆周运动是匀速运动 B .匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C .物体做匀速圆周运动是变加速曲线运动 D .做匀速圆周运动的物体必处于平衡状态 2.关于向心力的说法正确的是( ) A .物体由于作圆周运动而产生一个向心力 B .向心力不改变做匀速圆周运动物体的速度大小 C .做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受合外力 D .做匀速圆周运动的物体的向心力是个恒力 3.在光滑的水平桌面上一根细绳拉着一个小球在作匀速圆周运动,关于该运动下列物理量中 不变的是(A )速度 (B )动能 (C )加速度 (D )向心力 知识点二、描述圆周运动的物理量 ⒈线速度 ⑴物理意义:线速度用来描述物体在圆弧上运动的快慢程度。 ⑵定义:圆周运动的物体通过的弧长l ?与所用时间t ?的比值,描述圆周运动的“线速度”, 其本质就是“瞬时速度”。 ⑶方向:沿圆周上该点的 方向 ⑷大小:=v = ⒉角速度 ⑴物理意义:角速度反映了物体绕圆心转动的快慢。 ⑵定义:做圆周运动的物体,围绕圆心转过的角度θ?与所用时间t ?的比值 ⑶大小:=ω = ,单位: (s rad ) ⒊线速度与角速度关系: ⒋周期和转速: ⑴物理意义:都是用来描述圆周运动转动快慢的。 ⑵周期T :表示的是物体沿圆周运动一周所需要的时间,单位是秒;转速n (也叫频率f ): 表示的是物体在单位时间内转过的圈数。n 的单位是 (s r )或 (m in r )f 的单位: 高一物理《圆周运动》单元测试题 班级 姓名 学号 成绩 一、单选题(每小题4分,共20分) 1.对于做匀速圆周运动的物体,下列说法错误.. 的是:( ) A.线速度不变 B.线速度的大小不变 C.转速不变 D.周期不变 2.一个电钟的秒针角速度为 A .πrad/s B .2πrad/s C .60π rad/s D .30π rad/s 3.一个做匀速圆周运动的物体,原来受到的向心力的大小是9N 。如果半径不变,而速率增加到原来速率的三倍,那么物体的向心力变为( ) 4.滑块相对静止于转盘的水平面上,随盘一起旋转时所需向心力的来源是( ) A .滑块的重力 B .盘面对滑块的弹力 C .盘面对滑块的静摩擦力 D .以上三个力的合力 5.同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥,在桥的中央处有( ) A.车对两种桥面的压力一样大 B.车对平直桥面的压力大 C.车对凸形桥面的压力大 D.无法判断 二、双选题(每小题6分,共30分) 6.甲、乙两个物体分别放在广州和北京,它们随地球一起转动时,下面说法正确的是( ) A.甲的线速度较大 B.乙的角速度大 C.甲和乙的线速度相等 D.甲和乙的角速度相等 7.关于匀速圆周运动,下列说法中正确的是( ) A .匀速圆周运动是速度不变运动 B .匀速圆周运动是向心力恒定的运动 C .匀速圆周运动是加速度的方向始终指向圆心的运动 D .匀速圆周运动是变加速运动 8.用细线拴着一个小球,在光滑水平面上作匀速圆周运动,有下列说法正确是( ) A.小球线速度大小一定时,线越长越容易断 B.小球线速度大小一定时,线越短越容易断 C.小球角速度一定时,线越长越容易断 D.小球角速度一定时,线越短越容易断 圆周运动练习题 1. 在观看双人花样滑冰表演时,观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向 的匀速圆周运动.已知通过目测估计拉住女运动员的男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°,重力 加速度为g =10 m/s 2,若已知女运动员的体重为35 k g ,据此可估算该女运动员( ) A .受到的拉力约为350 2 N B .受到的拉力约为350 N C .向心加速度约为10 m/s 2 D .向心加速度约为10 2 m/s 2 图4-2-11 2.中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故. 家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面,第八 次有辆卡车冲进李先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案.经公安部门和交通部门协力调 查,画出的现场示意图如图4-2-12所示.交警根据图示作出以下判断,你认为正确的是( ) A .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 B .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C .公路在设计上可能内(东)高外(西)低 D .公路在设计上可能外(西)高内(东)低 图4-2-12 3. (2010·湖北部分重点中学联考)如图4-2-13所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的 边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动,已知重力加速度 为g ,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则( ) A .该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2πR g B .该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR g C .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mg D .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg 图4-2-13 4.图示所示, 为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2.已知主动轮做顺时针转动,转 速为n ,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( ) A .从动轮做顺时针转动 B .从动轮做逆时针转动 C .从动轮的转速为r 1r 2n D .从动轮的转速为r 2r 1 n 圆周运动 基础训练A 1.如图所示,轻杆的一端有个小球,另一端有光滑的固定轴O现给球一” 初速度,使球和杆一起绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示球到∕z 、' 达最高点时杆对小球的作用力,则F (): Q A.一定是拉力 B. 一定是推力\ C.—定等于O D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于O 2.如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r, a是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮半径为小轮半径2r, b点在小轮上,到小轮中心距离为「C点和d点分别位于小轮 和人轮的边缘上。若在传动过程中皮带不打滑,则( A?a点与b点速度大小相等 E?JI点与C点角速度大小相等 C?JI点与d点向心加速度犬小相等 D. a、b、c、d四点,加速度最小的是b点 3.地球卜.,赤道附近的物体A和北京附近的物体B.随地球的自转而做匀速圆周运动.∏J 以判断() A.物体A与物体B的向心力都指向地心 B物体A的线速度的大小小于物体B的线速度的人小 C?物体A的角速度的大小小于物体E的角速度的犬小 D.物体A的向心加速度的人小人于物体B的向心加速度的人小 4.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示, 由干轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是() A.a处 B. b处 C?c处 D. d处 5.如图为A、B两物体做匀速圆周运动时向心加速度随半径r变化的图线,由图可知() A.A物体的线速度人小不变 B. A物体的角速度不变 C. B物体的线速度人小不变 D. B物体的角速度与半径成正比 6.Ih上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中,如果保持飞行速 度的大小和距离海面的高度均不变,则以下说法正确的是() A.飞机做的是匀速直线运动 B.飞机上的乘客对座椅压力略人于地球对乘客的引力 C.飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力 D?飞机上的乘客对座椅的压力为零 7.有一种大型游戏器械,它是一个圆筒形大容器,筒壁竖直,游客进人容器后靠筒壁站立, 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() 圆周运动 考点目标:熟练掌握圆周运动的规律及其动力学特征,并能用之解决各种实际问题,诸如天体运行、航天科技和带电粒子在磁场中的运动类问题等。 1、在匀强磁场中,有一带电粒子做匀速圆周运动,当它运动到M点时,与一不带电的静止粒子碰撞合并为一体,设粒子除洛伦兹力外,不受其它力作用,则碰撞后粒子的运动轨迹如图中的哪一个?(图中磁场方向未标出) 2、一空间站正在沿圆形轨道绕地球运动,现从空间站向其运行方向弹射出一个小物体(质量远小于空间站的质量),当空间站再次达到重新稳定运行时,与原来相比( ) A、空间站仍在原轨道上运行,但速率变小,周期变大 B、空间站的高度变小,速率变小,周期变大 C、空间站的高度变小,速率变大,周期变小 D、空间站的高度变大,速率变小,周期变大 3、科学家们推测,太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上。从地球上看,它永远在太阳的背面,人类一直未能发现它。可以说是“隐居”着地球的“孪生兄弟”。由以上信息我们可以推知: A、这颗行星的公转周期与地球相等 B、这颗行星的自转周期与地球相等 C、这颗行星质量等于地球的质量 D、这颗行星的密度等于地球的密度 4、地球上有两位相距遥远的观察者,都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,则这两位观察者的位置以及两颗人造地球卫星到地球中心的距离可能是( ) A、一个在南极,一个在北极,两卫星到地球中心的距离可能相等 B、一个在南极,一个在北极,两卫星到地球中心的距离可能不等,但应成整数倍 C、两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等 D、两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定成正整数倍但不相等 5、一个静止的238U原子核,发生α衰变,它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动,它们的轨迹和运动方向(图中箭头表示)可能是下图中哪一个所示?(图中半径大小没有按比例画) 一、第六章 圆周运动易错题培优(难) 1.如图所示,用一根长为l =1m 的细线,一端系一质量为m =1kg 的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=30°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T ,取g=10m/s 2。则下列说法正确的是( ) A .当ω=2rad/s 时,T 3+1)N B .当ω=2rad/s 时,T =4N C .当ω=4rad/s 时,T =16N D .当ω=4rad/s 时,细绳与竖直方向间夹角 大于45° 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】 当小球对圆锥面恰好没有压力时,设角速度为0ω,则有 cos T mg θ= 2 0sin sin T m l θωθ= 解得 053 2 rad/s 3 ω= AB .当02rad/s<ωω=,小球紧贴圆锥面,则 cos sin T N mg θθ+= 2sin cos sin T N m l θθωθ-= 代入数据整理得 (531)N T = A 正确, B 错误; CD .当04rad/s>ωω=,小球离开锥面,设绳子与竖直方向夹角为α,则 cos T mg α= 2sin sin T m l αωα= 解得 16N T =,o 5 arccos 458 α=> CD 正确。 故选ACD 。 2.两个质量分别为2m 和m 的小木块a 和b (可视为质点)放在水平圆盘上,a 与转轴OO ’的距离为L ,b 与转轴的距离为2L ,a 、b 之间用强度足够大的轻绳相连,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍,重力加速度大小为g .若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,开始时轻绳刚好伸直但无张力,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( ) A .a 、b 所受的摩擦力始终相等 B .b 比a 先达到最大静摩擦力 C .当2kg L ω=a 刚要开始滑动 D .当23kg L ω=b 所受摩擦力的大小为kmg 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】 AB .木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,木块受到的静摩擦力f =mω2r ,则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时,木块b 的最大静摩擦力先达到最大值;在木块b 的摩擦力没有达到最大值前,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,f=mω2r ,a 和b 的质量分别是2m 和m ,而a 与转轴OO ′为L ,b 与转轴OO ′为2L ,所以结果a 和b 受到的摩擦力是相等的;当b 受到的静摩擦力达到最大后,b 受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力,即 kmg +F =mω2?2L ① 而a 受力为 f′-F =2mω2L ② 联立①②得 f′=4mω2L -kmg 综合得出,a 、b 受到的摩擦力不是始终相等,故A 错误,B 正确; C .当a 刚要滑动时,有 2kmg+kmg =2mω2L +mω2?2L 解得 圆周运动的实例分析典型例题解析 【例1】用细绳拴着质量为m 的小球,使小球在竖直平面内作圆周运动,则下列说法中,正确的是[ ] A .小球过最高点时,绳子中张力可以为零 B .小球过最高点时的最小速度为零 C .小球刚好能过最高点时的速度是Rg D .小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相 反 解析:像该题中的小球、沿竖直圆环内侧作圆周运动的物体等没有支承物的物体作圆周运动,通过最高点时有下列几种情况: (1)m g m v /R v 2当=,即=时,物体的重力恰好提供向心力,向心Rg 加速度恰好等于重力加速度,物体恰能过最高点继续沿圆周运动.这是能通过最高点的临界条件; (2)m g m v /R v 2当>,即<时,物体不能通过最高点而偏离圆周Rg 轨道,作抛体运动; (3)m g m v /R v m g 2当<,即>时,物体能通过最高点,这时有Rg +F =mv 2/R ,其中F 为绳子的拉力或环对物体的压力.而值得一提的是:细绳对由它拴住的、作匀速圆周运动的物体只可能产生拉力,而不可能产生支撑力,因而小球过最高点时,细绳对小球的作用力不会与重力方向相反. 所以,正确选项为A 、C . 点拨:这是一道竖直平面内的变速率圆周运动问题.当小球经越圆周最高点或最低点时,其重力和绳子拉力的合力提供向心力;当小球经越圆周的其它位置时,其重力和绳子拉力的沿半径方向的分力(法向分力)提供向心力. 【问题讨论】该题中,把拴小球的绳子换成细杆,则问题讨论的结果就大相径庭了.有支承物的小球在竖直平面内作圆周运动,过最高点时: (1)v (2)v (3)v 当=时,支承物对小球既没有拉力,也没有支撑力; 当>时,支承物对小球有指向圆心的拉力作用; 当<时,支撑物对小球有背离圆心的支撑力作用; Rg Rg Rg (4)当v =0时,支承物对小球的支撑力等于小球的重力mg ,这是有支承物的物体在竖直平面内作圆周运动,能经越最高点的临界条件. 【例2】如图38-1所示的水平转盘可绕竖直轴OO ′旋转,盘上的水平杆上穿着两个质量相等的小球A 和B .现将A 和B 分别置于距轴r 和2r 处,并用不可伸长的轻绳相连.已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是f m .试分析角速度ω从零逐渐增大,两球对轴保持相对静止过程中,A 、B 两球的受力情况如何变化? 解析:由于ω从零开始逐渐增大,当ω较小时,A 和B 均只靠自身静摩擦力提供向心力. A 球:m ω2r =f A ; B 球:m ω22r =f B . 随ω增大,静摩擦力不断增大,直至ω=ω1时将有f B =f m ,即m ω=,ω=.即从ω开始ω继续增加,绳上张力将出现.12m 112r f T f m r m /2 A 球:m ω2r =f A +T ;B 球:m ω22r =f m +T . 由B 球可知:当角速度ω增至ω′时,绳上张力将增加△T ,△T =m ·2r(ω′2-ω2).对于A 球应有m ·r(ω′2-ω2)=△f A +△T =△f A +m ·2r(ω′2-ω2). 可见△f A <0,即随ω的增大,A 球所受摩擦力将不断减小,直至f A =0 1. 在观看双人花样滑冰表演时,观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向的匀速圆周运动.已知通过目测估计拉住女运动员的男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°,重 力加速度为g =10 m/s 2 ,若已知女运动员的体重为35 k g ,据此可估算该女运动员( ) A .受到的拉力约为350 2 N B .受到的拉力约为350 N C .向心加速度约为10 m/s 2 D .向心加速度约为10 2 m/s 2 图4-2-11 2.中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在某区湘府路上的离奇交通事故. 家住公路拐弯处的先生和先生家在三个月连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面,第八次有辆卡车冲进先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案.经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图4-2-12所示.交警根据图示作出以下判断,你认为正确的是( ) A .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 B .由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C .公路在设计上可能(东)高外(西)低 D .公路在设计上可能外(西)高(东)低 图4-2-12 3. (2010·部分重点中学联考)如图4-2-13所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长 略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面做半径为R 的匀速圆周运动,已知重力加速度为g ,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则( ) A .该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2πR g B .该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR g C .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mg D .盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg 图4-2-13 4.图示所示, 为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2.已知主动轮做顺时针转动,转 速为n ,转动过程中皮带不打滑.下列说确的是( ) A .从动轮做顺时针转动 B .从动轮做逆时针转动 C .从动轮的转速为r 1r 2n D .从动轮的转速为r 2 r 1 n 圆周运动练习题1 1.下列关于圆周运动的说法正确的是 A.做匀速圆周运动的物体,所受的合外力一定指向圆心 B.做匀速圆周运动的物体,其加速度可能不指向圆心 C.作圆周运动的物体,其加速度不一定指向圆心 D.作圆周运动的物体,所受合外力一定与其速度方向垂直 2.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是 A.匀速圆周运动就是匀速运动 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 3.下列关于离心现象的说法正确的是 A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的圆周运动 C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将沿切线做直线运动 D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将做曲线运动 4.下列关于向心力的说法中,正确的是 A.做匀速圆周运动的质点会产生一个向心力 B.做匀速圆周运动的质点所受各力中包括一个向心力 C.做匀速圆周运动的质点所受各力的合力是向心力 D.做匀速圆周运动的质点所受的向心力大小是恒定不变的 5.关于物体做圆周运动的说法正确的是 A.匀速圆周运动是匀速运动 B.物体在恒力作用下不可能做匀速圆周运动 C.向心加速度越大,物体的角速度越快 D.匀速圆周运动中向心加速度是一恒量 6*.关于向心力的说法正确的是 A.向心力不改变做圆周运动物体速度的大小 B.做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的 D.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 7*.下列说法正确的是 A.因为物体做圆周运动,所以才产生向心力 B.因为物体有向心力存在,所以才迫使物体不断改变运动速度方向而做圆周运动 C.因为向心力的方向与线速度方向垂直,所以向心力为变力 D.向心力是圆周运动物体所受的合外力 8*.小球m用细线通过光滑水平板上的光滑小孔与砝码M相连,且正在做匀速圆周运动。如果适当减少砝码个数,让小球再做匀速圆周运动,则小球有关物理量的变化情况是 匀速圆周运动专题 从现行高中知识体系来看,匀速圆周运动上承牛顿运动定律,下接万有引力,因此在高一物理中占据极其重要的地位,同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。 (一)基础知识 1. 匀速圆周运动的基本概念和公式 (1)线速度大小,方向沿圆周的切线方向,时刻变化; (2)角速度,恒定不变量; (3)周期与频率; (4)向心力,总指向圆心,时刻变化,向心加速度,方向与向心力相同; (5)线速度与角速度的关系为,、、、的关系为 。所以在、、中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而还和有关。 2. 质点做匀速圆周运动的条件 (1)具有一定的速度; (2)受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。合力(向心力)与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。 3. 向心力有关说明 向心力是一种效果力。任何一个力或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以认为是向心力。做匀速圆周运动的物体,向心力就是 物体所受的合力,总是指向圆心;做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变,所以向心力不一定是物体所受的合外力。 (二)解决圆周运动问题的步骤 1. 确定研究对象; 2. 确定圆心、半径、向心加速度方向; 3. 进行受力分析,将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向; 4. 根据向心力公式,列牛顿第二定律方程求解。 基本规律:径向合外力提供向心力 (三)常见问题及处理要点 1. 皮带传动问题 例1:如图1所示,为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则() A. a点与b点的线速度大小相等 B. a点与b点的角速度大小相等 C. a点与c点的线速度大小相等 D. a点与d点的向心加速度大小相等 图1 解析:皮带不打滑,故a、c两点线速度相等,选C;c点、b点在同一轮轴上角速度相等,半径不同,由,b点与c点线速度不相等,故a与b线速度不等,A错;同样可判定a与c角速度不同,即a与b角速度不同,B错;设a点的线速度为,则a点向 一、圆周运动基本物理量与传动装置 1共轴传动 例1.如图所示,一个圆环以竖直直径AB为轴匀速转动,则环上M、N两 点的角速度之比为_____________,周期之比为___________,线速度之比 为___________. 2皮带传动 例二.图示为某一皮带传动装置。主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2。已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑。下列说法正确的是 A.从动轮做顺时针转动 B.从动轮做逆时针转动 C.从动轮的转速为n D.从动轮的转速为n 3齿轮传动 例3如图所示,A、B两个齿轮的齿数分别是z1、z2,各自固定在 过O1、O2的轴上,其中过O1的轴与电动机相连接,此轴每分钟转 速为n1.求: (1)B齿轮的转速n2; (2)A、B两齿轮的半径之比; (3)在时间t内,A、B两齿轮转过的角度之比 4、混合题型 图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,A、B两 轮用皮带传动,三轮半径关系是rA=rC=2rB;若皮带不打滑,则A、B、 C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比ωa:ωb:ωc= ; 线速度之比va:vb:vc= 二、向心力来源 1、由重力、弹力或摩擦力中某一个力提供 例1:洗衣机的甩干桶竖直放置.桶的内径为20厘米,工作被甩的衣物 贴在桶壁上,衣物与桶壁的动摩擦因数为.若不使衣物滑落下去,甩干 桶的转速至少多大 2、在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着三个物体A,B,C,Ma=Mc=2Mb,他们与盘间的摩擦因数相等。他们到转轴的距离的关系为Ra<Rb<Rc,当转盘的转速逐渐增大时,哪个物体先开始滑动,相对盘向哪个方向滑 A. B先滑动,沿半径向外 B B先滑动,沿半径向内 C C先滑动,沿半径向外 D C先滑动,沿半径想内 3、一质量为的小球,用长的细线拴住在竖直面内作圆周运动,(1)当小球恰好能通过最高点时的速度为多少(2)当小球在最高点速度为4m/s时,细线的拉力是多少(取g=10m/s 2 ) 2、向心力由几个力的合力提供 (1)由重力和弹力的合力提供 《圆周运动》练习(二) 1.如图所示,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( ) A.b一定比a先开始滑动 B.a、b所受的摩擦力始终相等 C.ω=kg 2l 是b开始滑动的临界角速度 D.当ω=2kg 3l 时,a所受摩擦力的大小为kmg 2.如图所示,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下.重力加速度大小为g.当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为( ) A.Mg-5mg B.Mg+mg C.Mg+5mg D.Mg+10mg 3.如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹.质点从M点出发经P点到达N点,已知弧长MP大于弧长PN,质点由M点运动到P点与从P点运动到N点所用的时间相等.则下列说法中正确的是( ) A.质点从M到N过程中速度大小保持不变 B.质点在这两段时间内的速度变化量大小相等,方向相同 C.质点在这两段时间内的速度变化量大小不相等,但方向相同 D.质点在M、N间的运动不是匀变速运动 4.如图所示,质量相同的钢球①、②分别放在A、B盘的边缘,A、B两盘的半径之比为2∶1,a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮,a、b轮半径之比为1∶2.当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时,钢球①、②受到的向心力大小之比为( ) A.2∶1 B.4∶1 C.1∶4 D.8∶1 5.利用双线可以稳固小球在竖直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面,如图所示, 用两根长为L的细线系一质量为m的小球,两线上端系于水平横杆上的A、B两点, A、B两点相距也为L,若小球恰能在竖直面内做完整的圆周运动,则小球运动到 最低点时,每根线承受的张力为( ) A.23mg B.3mg 1.物体做匀速圆周运动的条件是[] A.物体有一定的初速度,且受到一个始终和初速度垂直的恒力作用 B.物体有一定的初速度,且受到一个大小不变,方向变化的力的作用 C.物体有一定的初速度,且受到一个方向始终指向圆心的力的作用 D.物体有一定的初速度,且受到一个大小不变方向始终跟速度垂直的力的作用 2.小球m用细线通过光滑水平板上的光滑小孔与砝码M相连,且正在做匀速圆周运动。如果适当减少砝码个数,让小球再做匀速圆周运动,则小球有关物理量的变化情况是 A.向心力变小 B.圆周半径变小 C.角速度变小 D.线速度变小 3.物体质量m,在水平面内做匀速圆周运动,半径R,线速度V,向心力F,在增大垂直于线速度的力F量值后,物体的轨道 A.将向圆周内偏移 B.将向圆周外偏移 C.线速度增大,保持原来的运动轨道 D.线速度减小,保持原来的运动轨道 4.关于洗衣机脱水桶的有关问题,下列说法中正确的是 ( ) A.如果衣服上的水太多脱水桶就不能进行脱水 B.脱水桶工作时衣服上的水做离心运动,衣服并不做离心运动 C.脱水桶工作时桶内的衣服也会做离心运动。所以脱水桶停止工作时衣服紧贴在桶壁上 D.白色衣服染上红墨水时,也可以通过脱水桶将红墨水去掉使衣服恢复白色 5,下列关于骑自行车的有关说法中,正确的是 ( ) A.骑自行车运动时,不会发生离心运动 B.自行车轮胎的破裂是离心运动产生的结果 C.骑自行车拐弯时摔倒一定都是离心运动产生的 D.骑自行车拐弯时速率不能太快,否则会产生离心运动向圆心的外侧跌倒 6.火车转弯做圆周运动,如果外轨和内轨一样高,火车能匀速通过弯道做圆周运动,下列说法中正确的是[] A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力,所以外轨容易磨损 B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力,所以内轨容易磨损 C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重力,所以内外轨道均不磨损 D.以上三种说法都是错误的 7.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙两物体的质量分别为M与m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长为l(l<R)的轻绳连在一起,如图3所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间接线刚好沿半径方向拉直,要使两物体与转盘之间不发生相对滑动,则转盘旋转的角速度最大值不得超过[] 8.甲、乙两球做匀速圆周运动,向心加速度a随半径r变化的关系图像如图6所示,由图像可知: A. 甲球运动时,角速度大小为2 rad/s B. 乙球运动时,线速度大小为6m/s C. 甲球运动时,线速度大小不变 D. 乙球运动时,角速度大小不变 9.如图11,轻杆的一端与小球相连接,轻杆另一端过O 平面内做圆周运动。当小球达到最高点A、最低点B时,杆对 小球的作用力可能是: A. 在A处为推力,B处为推力 B. 在A处为拉力,B处为拉力 a r 图6 8 2 甲 乙 /m·s-2 /m B O O A 11 A 1.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2 ,转动半径之比为1∶2 ,在相等时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们所受外力的合力之比为() A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 2.如图所示,有一质量为M的大圆环,半径为R,被一轻杆固定后悬挂在O点,有两 个质量为m的小环(可视为质点),同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。两小环同 时滑到大环底部时,速度都为v,则此时大环对轻杆的拉力大小为() A.(2m+2M)g B.Mg-2mv2/R C.2m(g+v2/R)+Mg D.2m(v2/R-g)+Mg 3.下列各种运动中,属于匀变速运动的有() A.匀速直线运动B.匀速圆周运动C.平抛运动 D.竖直上抛运动 4.关于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是( ) A.向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的 B.向心力可以是多个力的合力,也可以是其中一个力或一个力的分力 C.对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力 D.向心力的效果是改变质点的线速度大小 5.一物体在水平面内沿半径R = 20cm的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度v=0.2m/s , 那么,它的向心加速度为______m/s2,它的周期为______s。 6.在一段半径为R=15m的圆孤形水平弯道上,已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ =0.70倍,则汽车拐弯时的最大速度是m/ s 7.在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L ,绳子转动过程中与竖直方向 的夹角为θ ,试求小球做圆周运动的周期。 8如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所 受拉力达到F=18N时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬 点的正下方时,细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h=5m, 重力加速度g=10m/s2,求小球落地处到地面上P点的距离?求落地速 度?(P点在悬点的正下方) 9如图所示,半径R= 0.4m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点,质量为m= 1kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下,从C点运动到A点, 物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F,物体沿半圆轨道通 过最高点B后作平抛运动,正好落在C点,已知AC = 2m,F = 15N,g取10m/s2,试求:物体在B点时的速度以及此时半圆 轨道对物体的弹力? 20.如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质 量均为m的小球A、B以不同速率进入管内,A通过最高点C 17663圆周运动习题 及答案 圆周运动 学校______________ 班级____________ 姓名______________ 学号____________ 考号______________ ________________ 一、计算题 1、(10分)已知地球半径为R ,地球表面重力加速度为g ,地球自转的角速度为ω。证明:(1)第一宇宙速度为gR v =1;(2)同步卫星离地面的高度为h=R g R -322ω。 2、(10分) 从离地面高H 处以水平速度v 0抛出一石块A,又在地面上某处以足够大的初速 v 0′竖直向上抛出一石块B,问当符合什么条件时,两石块才能在空中相碰. 3、(10分) 宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球,经过时间t,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为3L.已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R ,万有引力常数为G.求该星球的质量M. 4、(10分)(3) 如图所示,轻杆长2l ,中点装在水平轴O 点,两端分别固定着小球A 和B ,A 球质量为m ,B 球质量为2m ,两者一起在竖直平面内绕O 轴做圆周运动。(1) 若A球在最高点时,杆A端恰好不受力,求此时O轴的受力大小和方向; (2)若B球到最高点时的速度等于第(1)小题中A球到达最高点时的速度, 则B球运动到最高点时,O轴的受力大小和方向又如何?(3)在杆的转速逐渐变化的过程中,能否出现O轴不受力的情况?若不能,请说明理由;若能,则 求出此时A、B球的速度大小。 5、(10分)(3) 一只半球壳半径为R, 截口水平, 现有一个物体A质量为m, 位于半球面内侧,随 同半球面一起绕对称轴转动, 如图所示. (1) 若A与球面间摩擦系数为μ, 则物体A刚好能贴在截面口附近, 此时的角速度 多大? (2) 若不考虑摩擦, 则当球以上述角速度转动时,物体A位于半球面内侧什么地方? 高一物理必修2圆周运动复习知识点总结及经典例题详细 剖析 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 匀速圆周运动专题 从现行高中知识体系来看,匀速圆周运动上承牛顿运动定律,下接万有引力,因此在高一物理中占据极其重要的地位,同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。 (一)基础知识 1. 匀速圆周运动的基本概念和公式 (1)线速度大小,方向沿圆周的切线方向,时刻变化; (2)角速度,恒定不变量; (3)周期与频率; (4)向心力,总指向圆心,时刻变化,向心加速度,方向与向心力相同; (5)线速度与角速度的关系为,、、、的关系为 。所以在、、中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而还和有关。 2. 质点做匀速圆周运动的条件 (1)具有一定的速度; (2)受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。合力(向心力)与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心。 3. 向心力有关说明 向心力是一种效果力。任何一个力或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以认为是向心力。做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体所受的合力,总是指向圆心;做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变,所以向心力不一定是物体所受的合外力。 (二)解决圆周运动问题的步骤 1. 确定研究对象; 2. 确定圆心、半径、向心加速度方向; 3. 进行受力分析,将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向; 4. 根据向心力公式,列牛顿第二定律方程求解。 基本规律:径向合外力提供向心力 “匀速圆周运动”的典型例题 【例1】如图所示的传动装置中,A、B两轮同轴转动.A、B、C三轮的半径大小的关系是R A=R C=2R B.当皮带不打滑时,三轮的角速度之比、三轮边缘的线速度大小之比、三轮边缘的向心加速度大小之比分别为多少? 【例2】一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动.在圆盘上放置一木块,当圆盘匀速转动时,木块随圆盘一起运动(见图),那么 [ ] A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心 B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心 C.因为木块随圆盘一起运动,所以木块受到圆盘对它的摩擦力,方向与木块的运动方向相同 D.因为摩擦力总是阻碍物体运动,所以木块所受圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反 E.因为二者是相对静止的,圆盘与木块之间无摩擦力 【例3】在一个水平转台上放有A、B、C三个物体,它们跟台面间的摩擦因数相同.A的质量为2m,B、C各为m.A、B离转轴均为r,C为2r.则 [ ] A.若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动,A、C的向心加速度比B大 B.若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动,B所受的静摩擦力最小 C.当转台转速增加时,C最先发生滑动 D.当转台转速继续增加时,A比B先滑动 【例4】如图,光滑的水平桌面上钉有两枚铁钉A、B,相距L0=0.1m.长L=1m 的柔软细线一端拴在A上,另一端拴住一个质量为500g的小球.小球的初始位置在AB连线上A的一侧.把细线拉直,给小球以2m/s的垂直细线方向的水平速度,使它做圆周运动.由于钉子B的存在,使细线逐步缠在A、B上. 若细线能承受的最大张力T m=7N,则从开始运动到细线断裂历时多长? 【说明】圆周运动的显著特点是它的周期性.通过对运动规律的研究,用递推法则写出解答结果的通式(一般表达式)有很重要的意义.对本题,还应该熟练掌握数列求和方法. 匀速圆周运动的练习题 一、选择题 1.关于角速度和线速度,下列说法正确的是[ A.半径一定,角速度与线速度成反比 B.半径一定,角速度与线速度成正比 C.线速度一定,角速度与半径成正比 D.角速度一定,线速度与半径成反比 2.下列关于甲乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是[] A.它们线速度相等,角速度一定相等 B.它们角速度相等,线速度一定也相等 C.它们周期相等,角速度一定也相等 D.它们周期相等,线速度一定也相等 4.关于物体做匀速圆周运动的正确说法是[] A.速度大小和方向都改变 B.速度的大小和方向都不变 C.速度的大小改变,方向不变 D.速度的大小不变,方向改变 5.物体做匀速圆周运动的条件是[] A.物体有一定的初速度,且受到一个始终和初速度垂直的恒力作用 B.物体有一定的初速度,且受到一个大小不变,方向变化的力的作用 C.物体有一定的初速度,且受到一个方向始终指向圆心的力的作用 D.物体有一定的初速度,且受到一个大小不变方向始终跟速度垂直的力的作用 6.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1:2,转动半径之比为1:2,在相等时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们所受外力的合力之比为[] A.1:4 B.2:3 C.4:9 D.9:16 7.如图1所示,用细线吊着一个质量为m的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,关于小 球受力,正确的是[] A.受重力、拉力、向心力 B.受重力、拉力 C.受重力 D.以上说法都不正确 9.火车转弯做圆周运动,如果外轨和内轨一样高,火车能匀速通过弯道做圆周运动,下列说法中正确的是[ A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力,所以外轨容易磨损 B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力,所以内轨容易磨损 C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重力,所以内外轨道均不磨损 D.以上三种说法都是错误的 二、填空题 12、做匀速圆周运动的物体,当质量增大到2倍,周期减小到一半时,其向心力大小是原来的______倍,当质量不变,线速度大小不变,角速度大小增大到2倍时,其向心力大小是原来的______倍。高中物理必修二匀速圆周运动经典试题
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