第2讲圆周运动答案
1.(2014·北京西城期末)如图X6-1所示,自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样,它们的边缘有三个点A、B、C.在自行车正常行驶时,下列说法正确的是( ) A.A、B两点的角速度大小相等
B.B、C两点的线速度大小相等
C.A、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比
D.B、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比
图X6-1
1.D [解析]
A、B两点的线速度大小相等,
B、C两点的角速度相等,选项A、B错误;由a=v2 r
知,A、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径的反比,选项C错误;由a=ω2r知,B、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比,选项D正确
2.科技馆的科普器材中常有如图所示匀速率的传动装置:在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮。若齿轮的齿很小,大齿轮半径(内径)是小齿轮半径的3倍,则当大齿轮顺时针匀速转动时,下列说法正确的是()
A.小齿轮逆时针转动
B.小齿轮每个齿的线速度均不同
C.小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍
D.大齿轮每个齿的向心加速度大小是小齿轮的3倍
2BC
3.[2014·吉林省长春市毕业班第一次调研]计算机硬盘内部结构如图X6-2所示,读写磁头在计算机的指令下移动到某个位置,硬盘盘面
在电机的带动下高速旋转,通过读写磁头读写下方磁盘上的数据.磁盘上分为若干个同心环
状的磁道,每个磁道按圆心角等分为18个扇区.现在普通的家用电脑中的硬盘的转速通常有5
400 r/min和7200 r/min两种,硬盘盘面的大小相同,则(
)
图X6-2
A.磁头的位置相同时,7200 r/min的硬盘读写数据更快
B.对于某种硬盘,磁头离盘面中心距离越远,磁头经过一个扇区所用的时间越长
C.不管磁头位于何处,5400r/min的硬盘磁头经过一个扇区所用时间都相等
D.5400r/min与7200r/min的硬盘盘面边缘的某点的向心加速度的大小之比为3∶4
3.AC [解析] 根据v=2πnr可知转速大的读写速度快,选项A正确.根据t=
θ
ω
=
θ
2πn可知选项B错误,选项C正确.根据a n=(2πn)
2r可知选项D错误.
4. 下图是某种变速自行车传动部分的示意图,它的六个飞轮和三个链
轮,链轮和飞轮的齿数如下表所示.后轮直径为660 mm,人骑自行车行
A.1.9 rad/s B.3.8 rad/s
C.6.5 rad/s D.7.1 rad/s
4B
5.(2014·沈阳质检)如图X6-3所示,一个内壁光滑的圆锥筒,其轴线垂直于水平面
,圆锥筒固定不动.有一个质量为m的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,筒口
半径和筒高分别为R和H,小球A所在的高度为筒高的一半.已知重力
加速度为g,则( )
图X6-3
A.小球A做匀速圆周运动的角速度ω=
2gH
R
B.小球A受到重力、支持力和向心力三个力作用
C.小球A受到的合力大小为
mgR
H
D.小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上
5.A [解析]
小球A受到重力、支持力两个力作用,合力的方向水平且指向转轴,则mg tan
θ=mω2r(设漏斗内壁倾角为θ),半径r=
R
2,tan
θ=
H
R,解得角速度ω=
2gH
R,选项A正确,选项B、C、D错误.
6.[2014·河南省南阳市联考]
如图X6-4甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径
为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小
为v,其F-v2图像如图
乙所示.
则(
)
图X6-4
A.小球的质量为
aR
b
B.当地的重力加速度大小为
R
b
C.v2=c时,小球对杆的弹力方向向上
D .v 2=2b 时,小球受到的弹力与重力大小不相等
6.AC [解析]
对小球在最高点进行受力分析.(1)速度为零时,F -mg =0,结合图像可知:a -mg =0.(2)当F =0时,由向心力公式可得:mg =mv 2R ,结合图像可知:mg =mb R ,可知:g =b R ,m =
aR
b
,选项A 正确,选项B 错误.(3)由图像可知:b R ,当v 2=2b 时,F =mg ,选项D 错误 . 7.(2014·哈尔滨一模)如图X6-5所示,一个杂技演员骑着特制小摩托车在半径为R 的竖直轨道内进行表演,A 、C 两点分别是轨道的最高点和最低点,B 、D 两点分别是轨道的最左侧端点和最右侧端点.人和车的总质量为m ,运动过程中速度的大小保持不变,则(设杂技演员在轨道内逆时针运动)( ) 图X6-5 A .车受到轨道支持力的大小不变 B .人和车的向心加速度大小不变 C .在C 、 D 两点,人和车所受总重力的瞬时功率相等 D .由A 点到B 点的过程中,人始终处于超重状态 7.B [解析] 人和车做匀速圆周运动,其向心加速度的大小不变,选项B 正确;车受到重力、轨道支持力、牵引力和摩擦力的作用,合力的方向指向圆心,大小一定,车受到轨道支持力的大小随位置的改变而改变,选项A 错误;由P =Fv cos θ知,在C 点人和车所受总重力的瞬时功率为0,在D 点人和车所受总重力的瞬时功率不为0,选项C 错误;由A 点到B 点的过程中,人的加速度存在竖直向下的分量,始终处于失重状态, 选项D 错误. 8.[2014·湖北省孝感市联考] 如图X6-6所示,某电视台推出了一款娱乐闯关节目,选手最容易失败落水的地方是第四关“疯狂转盘”和第五关“高空滑索”.根据所学物理知识,选出选项中表述正确的选项( ) 图X6-6 A .选手进入转盘后,在转盘中间比较安全 B .选手进入转盘后,在转盘边缘比较安全 C .质量越大的选手,越不容易落水 D .选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时,起跳方向应正对悬索 8.A [解析] 根据向心力F n =4π2mn 2r ,在转盘转速不变的情况下,半径越大,需要的向心力越大,而质量一定的选手最大静摩擦力是确定的,所以在转盘中间比较安全,A 对,B 错.恰好落水时,F n =μmg =4π2mn 2r ,容易不容易落水,与选手质量无关,C 错.选手从转盘的边缘起跳时 ,有一个与转盘边缘线速度一样的分速度,所以选手起跳方向不应正对悬索,D 错. 9.如图所示,一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m 处有一小物体与圆盘始终保持相 。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面间的夹角为030,g 取102/m s 。则ω的最大值是 ( ) A /s B /s C .1.0/rad s D .0.5/rad s 9 C 10.[2014·新课标Ⅱ卷]如图,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 10 C 11.在离心浇铸装置中,电动机带动两个支承轮同向转动,管状模型 放在这两个轮上靠摩擦转动,如图所示,铁水注入之后,由于离心作用,铁水紧紧靠在模型的内壁上,从而可得到密实的铸件.浇铸时转速不能过低,否则,铁水会脱离模型内壁,产生次品.已知管状模型内壁的半径为R ,则管状模型转动的最小角速度ω为( ) A .g R B .g 2R C . 2g R D .2g R 11A 12.如图所示,“旋转秋千”中的两个座椅A 、B 质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是( ) A .A 的速度比 B 的大 B .A 与B 的向心加速度大小相等 C .悬挂A 、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等 D .悬挂A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小 12 D 【解析】试题分析:由于旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动,则A 、B 两个座椅具有相同的角速度 ;根据 ,A 的速度比B 的小;根据 ,A 的向心速 度比B 的小;对其中一个座椅进行受力分析,如下图,设绳的拉力与竖直方向的夹角为 ,则向心力 ,根据 ,有 ,因此, ; 根据,则有,所以正确选项为D 。 13.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车,如图所示。当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜。行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样。它的优点是能够在现有线路上运行,勿须对线路等设施进行较大的改造,而是靠摆式车体的先进性,实现高速行车,并能达到既安全又舒适的要求。运行实践表明:摆式列车通过曲线速度可提高20—40%,最高可达50%,摆式列车不愧为“曲线冲刺能手”。假设有一超高速列车在水平面内行驶,以360km/h 的速度拐弯,拐弯半径为1km ,则质量为50kg 的乘客,在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g 取10m/s 2)( ) A .500N B .1000N C .5002N D .0 13 C 14.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 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 14.AC [解析] 本题考查了圆周运动与受力分析.a 与b 所受的最大摩擦力相等,而b 需要的向心力较大,所以 b 先滑动,A 项正确;在未滑动之前,a 、b 各自受到的摩擦力等于其向心力,因此b 受到的摩擦力大于a 受到的摩擦力,B 项错误;b 处于临界状态时kmg =mω2·2l ,解得ω=kg 2l ,C 项正确;ω= 2kg 3l 小于a 的临界角速度,a 所受摩擦力没有达到最大值 ,D 项错误. 15.(2014·四川资阳一诊)按照科学家的设想,将来人类离开地球到宇宙中生活,可以住在如图X6-10所示的宇宙村,它是一个圆环形的密封建筑,人们生活在圆环形建筑的内壁上.为了使人们在其中生活不至于有失重感,可以让它旋转.若这个建筑物的直径d =200m ,要让人类感觉到像生活在地球上一样,求该建筑物绕 其中心轴转动的转速.(g 取10 m/s 2,π2取10) 图X6-10 15.0.05 r/s [解析] 要让人类感觉到像生活在地球上一样,圆环形建筑的内壁对人的支持力应相当于地面对人的支持力,即 F N =mg 设该建筑物绕其中心轴转动的转速为n ,则由牛顿第二定律,有 F N =mω2R ω=2π·n R =d 2 由以上各式解得n =0.05 r/s. 16.小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m 的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动.当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d 后落地,如图所示.已知握绳的手离地面高度为d ,手与球之间的绳长为3d/4,重力加速度为g .忽略手的运动半径、绳重和空气阻力. (1)求绳断时球的速度大小v 1和球落地时的速度大小v 2. (2)问绳能承受的最大拉力多大? (3)改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使 球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少? 16解:(1)设绳断后球飞行时间为t ,由平抛运动规律,有 竖直方向:,水平方向: 得: 由机械能守恒定律,有: 得: (2)设绳能承受的最大拉力大小为T ,这也是球受到绳的最大拉力大小 球做圆周运动的半径为: 由圆周运动向心力公式,有: 得: (3)设绳长为l ,绳断时球的速度大小为v 3,绳承受的最大拉力不变,有: T -mg= 得:v 3= 绳断后球做平抛运动,竖直位移为d -l ,水平位移为x ,时间为t 1,有: d -l=,x=v 3t 1 得:x =4 当l =时,x 有极大值 x max =d 17.(12分)如图所示,摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m 顶部水平高台,接着以v =3m/s 水平速度离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑。A 、B 为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为R =1.0m ,人和车的总质量为180kg ,特技表演的全过程中,阻力忽略不计。(计算中取g =10m/s 2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求: (1)从平台飞出到A 点,人和车运动的水平距离s 。 (2)从平台飞出到达A 点时速度及圆弧对应圆心角θ。 (3)人和车运动到圆弧轨道最低点O 速度v '=33m/s 此时对轨道的压力大小。 18.如图所示,水平放置的圆盘半径为R =1m ,在其边缘C 点固定一个高度不计的小桶,在 圆盘直径CD 的正上方放置一条水平滑道AB ,滑道与CD 平行.滑道右端B 与圆盘圆心O 在同 一竖直线上,其高度差为h =1.25m.在滑道左端静止放置质量为m =0.4kg 的物块(可视为质点),物体与滑道间的动摩擦因数为μ=0.2.当用一大小为F =4N 的水平向右拉力拉动物块的同时,圆盘从图示位置以角速度ω=2πrad/s ,绕穿过圆心O 的竖直轴匀速转动,拉力作用一段时间后撤掉,物块在滑道上继续滑行,由B 点水平抛出,恰好落入小桶内,重力加速度取1 0m/s 2. (1)求拉力作用的最短时间; (2)若拉力作用时间为0.5s ,求所需滑道的长度. 18 [答案] (1)0.3s (2)4m [解析] (1)物块平抛:h =1 2 gt 2;t = 2h g =0.5s 物块离开滑道时的速度:v =R t =2m/s 拉动物块时的加速度为a 1,由牛顿第二定律:F -μmg =ma 1 得:a 1=8m/s 2 撤去拉力后,由牛顿第二定律得: -μmg =ma 2;得:a 2=-2m/s 2 盘转过一圈时落入,拉力时间最短; 盘转过一圈时间:T =2π ω =1s 物块在滑道上先加速后减速,v =a 1t 1+a 2t 2 物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系:t 1+t 2+t =T 由上两式得:t 1=0.3s (2)物块加速的末速度:v 1=a 1t 1′=4m/s 则板长L =x 1+x 2=12a 1t 1′2 +v 2-v 122a 2 =4m 19.(2013重庆卷)如题8图所示,半径为R 的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O 的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动,一质量为m 的小物 块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°。重力加速度大小为g。 (1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0; (2)ω=(1±k)ω0,且0<k <<1,求小物块受到的摩擦力大小和方向。 19 第2讲圆周运动的基本规律及应用 物理量物理意义定义、公式、单位 线速度描述物体沿切向运动 的快慢程度 ①物体沿圆周通过的弧长与时间的比值 ②v= Δl Δt ③单位:m/s ④方向:沿圆弧切线方向 角速度描述物体绕圆心转动 的快慢 ①连接运动质点和圆心的半径扫过的角度与时间的比值 ②ω= Δθ Δt ③单位:rad/s 周期和转速描述匀速圆周运动的 快慢程度 ①周期T:物体沿圆周运动一周所用的时间,公式T= 2πr v, 单位:s ②转速n:物体单位时间内所转过的圈数,单位:r/s、r/min 向心加速度描述速度方向变化快 慢的物理量 ①大小:a n= v2 r=ω2·r ②方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻变化 ③单位:m/s2 v、ω、T、n、a 的相互关系v=ωr= 2πr T a= v2 r=ω 2r=ω·v= ? ? ? ? ? 2π T2·r 1.定义:做圆周运动的物体受到的指向圆心方向的合外力,只改变线速度方向,不会改变线速度的大小. 2.大小:F向=ma向=m v2 R=mRω 2=mR ? ? ? ? ? 2π T2=mR(2πf)2. 3.方向:总指向圆心,时刻变化,是变力. 4.向心力的来源:向心力是按效果来命名的,对各种情况下向心力的来源要明确. 三、匀速圆周运动和非匀速圆周运动 1.匀速圆周运动 (1)运动特点:线速度的大小恒定,角速度、周期和频率都恒定不变的圆周运动. (2)受力特点:合外力完全用来充当向心力.向心力(向心加速度)大小不变、方向时刻指向圆心(始终与速度方向垂直),是变力. (3)运动性质:变加速曲线运动(加速度大小不变、方向时刻变化). 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 (答题时间:30分钟) 1. 如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,让两个质量相同的小球A和小球B,紧贴圆锥筒内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,则() A. A球的线速度一定大于B球的线速度 B. A球的角速度一定大于B球的角速度 C. A球的向心加速度一定大于B球的向心加速度 D. A球对筒壁的压力一定大于B球对筒壁的压力 2. 质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点,如图所示,当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断且杆子停止转动,则() A. 小球仍在水平面内做匀速圆周运动 B. 在绳b被烧断瞬间,a绳中张力突然增大 C. 若角速度ω较小,小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动 D. 若角速度ω较大,小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动 3. 如图,物体m用不可伸长的细线通过光滑的水平板间的小孔与砝码M相连,且正在做匀速圆周运动,若减少M的质量,则物体m的轨道半径r,角速度ω,线速度v的大小变化情况是() A. r不变,v减小 B. r增大,ω减小 C. r增大,v减小 D. r减小,ω不变 4. 如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中正确的是() A. 小球受重力、细绳的拉力和向心力作用 B. 小球受重力、细绳的拉力的作用 C. θ 越大,小球运动的线速度越大 D. θ 越大,小球运动的线速度越小 5. 如图所示,在光滑水平面上,质量为m 的小球在细线的拉力作用下,以速度v 做半径为r 的匀速圆周运动。小球所受向心力F 的大小为( ) A. r v m 2 B. r v m C. mvr D. mvr 2 6. 下列关于物理量的说法中正确的是( ) A. 速度大小和线速度大小的定义是相同的 B. 做圆周运动的物体,其加速度和向心加速度是一样的 C. 加速度的方向与速度变化的方向总是一致的 D. 地球赤道表面物体随地球自转所需向心力与此物体所受重力是一样的 7. 如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A 和B ,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时,烧断细线,则( ) A. 两物体均沿切线方向滑动 B. 物体B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动,同时所受摩擦力减小 C. 两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动 D. 物体B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动,物体A 发生滑动,离圆盘圆心越来越远 8. 如图所示,一个质量为m 的小球用一根长为l 的细绳吊在天花板上,给小球一水平初速度,使它做匀速圆周运动,小球运动所在的平面是水平的。已知细绳与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g 。求: 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: 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() (答题时间:30分钟) 1. 如图所示装置绕竖直轴匀速旋转,有一紧贴内壁的小物体,物体随装置一起在水平面内匀速转动的过程中所受外力可能是( ) A. 重力、弹力 B. 重力、弹力、滑动摩擦力 C. 下滑力、弹力、静摩擦力 D. 重力、弹力、静摩擦力 2. 如图所示是一个玩具陀螺,a 、b 和c 是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列说法正确的是( ) A. a 、b 和c 三点的线速度大小相等 B. a 、b 和c 三点的角速度相等 C. a 、b 的角速度比c 的大 D. c 的线速度比a 、b 的大 3. 如图所示,一个小物体沿半径为R 的半圆形轨道由A 点滑向B 点,由于摩擦力的作用,在由A 到B 的过程中,小物体的速率v 没有变.下面的说法中正确的是( ) A. 小物体的加速度不变 B. 小物体所受外力为零 C. 小物体所受合外力大小不变,方向始终指向圆心 D. 合外力大小改变,方向始终不变 4. 如图所示,光滑水平面上,小球m 在拉力F 作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P 点时,拉力F 发生变化,关于小球运动情况的说法正确的是( ) A. 若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa 做离心运动 B. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pa 做离心运动 C. 若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb 做离心运动 D. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc 做离心运动 5. 如图所示,有一固定的且内壁光滑的半球面,球心为O ,最低点为C ,在其内壁上有两个质量相同的小球(可视为质点)A 和B ,在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动,A 球的轨迹平面高于B 球的轨迹平面,A 、B 两球与O 点的连线与竖直线OC 间的夹角分别为α=53°和β=37°,以最低点C 所在的水平面为重力势能的参考平面,则(sin 37°=53,cos 37°=5 4)( ) A. A 、B 两球所受支持力的大小之比为4∶3 B. A 、B 两球运动的周期之比为4∶3 C. A 、B 两球的动能之比为16∶9 D. A 、B 两球的机械能之比为112∶51 6. 如图所示,一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m 处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因数为2 3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面间的夹角为30°,g 取10m/s 2。则ω的最大值是( ) A. 5rad/s B. C. 1.0rad/s D. 0.5rad/s 7. 如图一个学生把风刮倒的旗杆绕着O 点扶起来,已知旗杆的长度为L ,学生的身高为h ,当学生以速度v 向左运动时,旗杆转动的角速度为(此时旗杆与地面的夹角为α)( ) 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 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 第2讲 圆周运动 一、知能要点 1、匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 (1)、匀速圆周运动 ①定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长相等,就是匀速圆周运动。 ②特点:加速度大小不变,方向始终指向圆心,是变加速运动。 ③条件:合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心。 (2)、描述圆周运动的物理量 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等,现比较如下表: 定义、意义 公式、单位 线速度(v) ①描述圆周运动的物体运动快慢的物理量 ②是矢量,方向和半径垂直,和圆周相切 ①v = Δs Δt =2πr T ②单位:m/s 角速度(ω) ①描述物体绕圆心转动快慢的物理量 ②中学不研究其方向 ①ω=ΔθΔt =2πT ②单位:rad/s 周期(T)和转速(n)或频率 (f) ①周期是物体沿圆周运动一周的时间 ②转速是物体单位时间转过的圈数,也叫频率 ①T =2πr v 单位:s ②n 的单位:r/s 、r/min ,f 的单位:Hz 向心加速度 (a) ①描述速度方向变化快慢的物理量 ②方向指向圆心 ①a =v 2 r =rω2 ②单位:m/s 2 2①、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 v 2r =mω2r =m 4π2 T 2r =mωv =4π2mf 2r 。 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: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。 3、离心现象 ①定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。 ②本质:做圆周运动的物体由于本身的惯性,总有沿着切线方向飞出去的趋势。 ③受力特点 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 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 2、圆周运动专题 水平圆周运动 【例题】如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后,下列说法正确的是( D ) A 、物体所受弹力增大,摩擦力也增大了 B 、物体所受弹力增大,摩擦力减小了 C 、物体所受弹力和摩擦力都减小了 D 、物体所受弹力增大,摩擦力不变 【例题】如图为表演杂技“飞车走壁”的示意图.演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰,做匀速圆周运动.图中a 、b 两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹.不考虑车轮受到的侧向摩擦,下列说法中正确的是( B ) A .在a 轨道上运动时角速度较大 B .在a 轨道上运动时线速度较大 C .在a 轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大 D .在a 轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大 【例题】如图所示,两根细线把两个相同的小球悬于同一点,并使两球在同一水平面内做匀速圆周运动,其中小球1的转动半径较大,则两小球转动的角速度大小关系为ω1__________ω2,两根线中拉力大小关系为T 1_________T 2,(填“>”“<”或“=”) ★解析:答案( = > ) θθωtan tan 2 mg h m = 则角速度相等。而θ cos mg T = ,则周期大于。 【例题】如图所示,水平转台上放有质量均为m 的两小物块A 、B ,A 离转轴距离为L ,A 、B 间用长为L 的细线相连,开始时A 、B 与轴心在同一直线上,线被拉直,A 、B 与水平转台间最大静摩擦力均为重力的μ倍,当转台的角速度达到多大时线上出现张力?当转台的角速度达到多大时A 物块开始滑动? ★解析:ω = μg 2L ω′ = 2μg 3L 【例题】如图所示,在光滑的圆锥顶端,用长为L =2m 的细绳悬一质量为m=1kg 的小球,圆锥顶角为2θ=74°。求:(1)当小球ω=1rad/s 的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力。(2)当小球以ω=5rad/s 的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力。 ★解析:答案:26N ,50N [提示]要先判断小球是否离开圆锥面。[全解]小球在圆锥面上运动时,受到重力G ,细绳的拉力T 和斜面的支持力N 。将这些力分解在水平方向和竖直方向上。 有:θωθθsin cos sin 2 L m N T =- ① mg N T =-θθsin cos ② 设小球以角速度ω0转动时,小球刚好离开斜面时,此时,由N=0代入①②两式得: 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 高一物理必修二 第二章圆周运动小测题 1.一质点做匀速圆周运动,下列说法中,错误的是( ) A.任意相等的时间内,通过相等的弧长 B.任意相等的时间内,通过的位移相同 C.任意相等的时间内,转过相等的角度 D.任意时刻,速度的大小相等 2.关于匀速圆周运动的说法,以下正确的是 [ ] A.匀速圆周运动是速度不变的运动 B.匀速圆周运动是加速度不变的运动 C.匀速圆周运动是速率不变的运动 D.匀速圆周运动是合力不变的运动 3.质点做匀速圆周运动,下列错误的是( ) A 、速度越大,周期一定越小 B 、角速度越大,周期一定越小 C 、转速越大,周期一定越大 D 、半径越小,周期一定越小 4. 如图所示的皮带传动装置正在工作中,主动轮半径是从动轮半径的一半.传动过程中皮 带与轮之间不打滑,A 、B 分别是主动轮和从动轮 边缘上的两点,则A 、B 两点的角速度、线速度之 比分别是( ) A .1:2;1:1; B .1:2;2:1; C .2:1;1:1; D .1:1;2:1. 5、如图所示,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 6、关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法正确的是 A .与线速度方向始终相同 B .与线速度方向始终垂直 C .始终指向圆心 D .始终保持不变 7.有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”,杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部作速度较小半径较小的圆周运动,通过逐步加速,圆周运动半径亦 逐步增大,最后能以较大的速度在竖直的壁上作匀速圆周运动,这 时使车子和人整体作圆周运动的向心力是( ) A .圆筒壁对车的静摩擦力 B .筒壁对车的弹力 C .摩托车本身的动力 D .重力和摩擦力的合力 8.如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相 等的 小 球A 和B ,在各自不同的水平面做匀速圆周运动,以下说法正确的 是( ) A. V A >V B B. ωA <ωB C. a A =a B D. 压力N A >N B 9.质量为m 的物块,沿着半径为R 的半球形金属壳内壁滑下,半 球形金属壳竖直固定放置,开口向上, 滑到最低点时速度大小A B B A V “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. 高2016级下期匀速圆周运动复习资料 一、基础知识梳理 1. 描述圆周运动的物理量 (1) 线速度是矢量,描述做圆周运动的物体运动_______的物理量,方向和半径_____,与圆弧相切, 单位是_______,v =s t =2πr T 。 (2) 角速度是______,描述物体绕圆心__________的物理量,单位是________ω=θt =2πT ,V=_______. (3) 周期是物体沿着圆周_______所用的时间,用符号____表示,单位是______;频率是物体在1s 内完 成周期性运动的次数,用___表示,单位是_____,频率和周期呈____关系;转速是物体在单位时 间内转过的圈数,用符号___表示,如果单位时间指1s ,转速和频率数值____;如果单位时间是1min , 那么转速和频率的数值关系是f=__n. (4) 向心加速度是描述______变化快慢的物理量,方向指向_____,单位____,公式表达式 a=_______=_______=_______=________=__________. (5) 向心力F=ma=______=______=______=______,作用效果是产生向心加速度,只改变线速度的 _______,不改变线速度的_______,是物体真实受力指向圆心的_____,是_____力,受力分析时 不分析向心力;向心力的方向指向_____,与运动方向_____,永远不会对物体做功。力决定物体 的运动,因为有向心力的存在迫使物体不断改变运动方向而做圆周运动, (6) 对于匀速圆周运动,T 、___、___保持恒定不变,而V 、___、___是在不断变化的,因此匀速圆周 运动不仅是变速运动,也是变_____运动。 2.做圆周运动的传动装置的运动学特点 (1)同轴传动:固定在一起共轴转动的物体上各点________和_______相同,______和半径成正比,向心加 速度和______成正比,转动方向相同; (2)皮带传动:不打滑的摩擦传动和皮带传动的两轮边缘上各点_______大小相等,角速度与转动半径成 ______关系,周期与转动半径成_____关系,向心加速度与转动半径成_____关系,转动方向______. (3)齿轮传动:两个齿轮轮齿咬合,边缘各点______大小相等, 角速度与转动半径成______关系,周期与 转动半径成_____关系,向心加速度与转动半径成_____关系,转动方向______. (4)在讨论V 、ω、r 三者关系时,应采用________,即保持其中一个量不变来讨论另外两个量的关系. (5)在比较传动装置中某两点的向心加速度时,选择公式时尽可能选择含有相同物理量的公式表达式,若均 不相同,可选择一个和这两个点具有相同之处的点作为桥梁进行分析。 3. 圆周运动的实例分析 (1)基本思路 A . 选取研究对象,确定轨道平面、圆心位置和轨道半径。 B . 进行受力分析,确定什么力提供向心力。若是匀速圆周运动,合外力提供向心力,若是变速圆周运动, 指向圆心方向上的合外力提供向心力。 C . 沿着向心加速度方向和垂直与向心加速度方向列出建立方程。 (2)问题关键:分析清楚向心力的来源 A. 做匀速圆周运动的物体,速度大小不变,方向改变,______提供向心力,合外力方向与速度方向______,物体加速度的方向与向心加速度方向______。 B. 做非匀速度圆周运动的物体,合外力沿着半径方向的分力改变速度的______,提供______加速度,而 物体的速度大小也在改变,合外力必然存在垂直于半径方向的分力,提供_______加速度,合加速度方向 与向心加速度方向存在一个夹角。第2讲圆周运动的基本规律及应用
圆周运动单元测试题[]
教科版物理必修2 第二章 第2节 匀速圆周运动的向心力
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