9離心運動與近心運動-高考全攻略備戰(zhàn)2018年高考物理考點一遍過含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精一、離心運動當(dāng)物體碰到的合力不足以供應(yīng)其做圓周運動的向心力時，向心力產(chǎn)生的向心加速度不足以改變物體的速度方向而保持圓周運動，由于慣性,物體有沿切線方向運動的趨勢，做遠(yuǎn)離圓心的運動，即離心運動.發(fā)生離心運動經(jīng)常陪同有:線速度增大（洗衣機(jī)脫水）、轉(zhuǎn)動半徑減小(汽車急轉(zhuǎn)彎時沖出軌道)、角速度或轉(zhuǎn)速增大（砂輪、飛輪破裂）、受力變化(汽車在冰面行駛打滑）。二、近心運動當(dāng)物體碰到的合力高出其做圓周運動需要的向心力時，向心力產(chǎn)生的向心加速度對物體速度方向的改變較快，物領(lǐng)悟做湊近圓心的運動,即近心運動。由于生產(chǎn)、生活中常追求高速、低耗費，發(fā)生的離心運動現(xiàn)象經(jīng)常比較典型,而近心運動的應(yīng)用模范較少，最常有的近心運動的應(yīng)用實例是航天器的減速變軌。三、離心運動的臨界條件1．靜摩擦力達(dá)到最大（徑向）靜摩擦力,即滑動摩擦力大小。2．彈力等于零：繩、桿等的張力等于零.學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3．彈力等于零：接觸面間的壓力、支持力等于零.依照臨界條件不相同，對某情境,經(jīng)常有多個臨界狀態(tài)。以下哪個現(xiàn)象是利用了物體產(chǎn)生離心運動A．離心水泵工作時B．車轉(zhuǎn)彎時要限制速度C．公路彎道的轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計得很大．轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能夠做得太大【參照答案】A【詳細(xì)解析】離心水泵工作就是應(yīng)用了水的離心運2動,A正確；由于F向mvr，所以速度越快所需的向心力就越大，汽車轉(zhuǎn)彎時要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防范離心運動,同時增大轉(zhuǎn)彎半徑也能夠防范離心運v222動，故BC錯誤；由于F向m4πnrm，所以轉(zhuǎn)速很高的r砂輪所需的向心力就大，轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑做得太大，就會使砂輪承受不了巨大的力而斷裂，做離心運動，所以砂輪要做的小一些,D錯誤。＆網(wǎng)【名師點睛】物體做離心運動的條件：合外力突然學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精消失也許不足以供應(yīng)圓周運動所需的向心力．注意所有遠(yuǎn)離圓心的運動都是離心運動，但不用然沿切線方向飛出。1．以下說法中正確的選項是．在圓滑的水平冰面上，汽車能夠轉(zhuǎn)彎B．化學(xué)實驗室中用離心分別器積淀不溶于液體的固體微粒，利用的是離心現(xiàn)象C．提高洗衣機(jī)脫水桶的轉(zhuǎn)速，能夠使衣服甩得更干．火車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力由司機(jī)轉(zhuǎn)動方向盤的力供應(yīng)【答案】BC2．雨天在野外騎車時，在自行車的后輪輪胎上常會粘附一些泥巴，行駛時感覺很“深重”。若是將自行車后輪撐起，使后輪走開地面而懸空，爾后用手勻速搖腳踏板，使后輪飛速轉(zhuǎn)動，泥巴就被甩下來，以下列圖,圖中a、b為后輪輪胎邊緣上的最高點與最低點，c、d為飛輪邊緣上的兩點，則以下說法正確的選項是學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精A．飛輪上c、d兩點的向心加速度相同B．后輪邊緣a、b兩點線速度相同C．泥巴在圖中的b點比在a點更簡單被甩下來D．a(chǎn)點的角速度大于d點的角速度【答案】CA、B兩顆地球衛(wèi)星在同一軌道中同向運行，以下列圖,若要使B衛(wèi)星追上A衛(wèi)星，以下方法可行的有A．B衛(wèi)星減速B．B衛(wèi)星加速C．B衛(wèi)星先減速,再加速D．B衛(wèi)星先加速，再減速學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【參照答案】C【詳細(xì)解析】B衛(wèi)星減速時，萬有引力大于所需的向心力，衛(wèi)星就會做近心運動，下降到湊近地球的軌道上，軌道半徑減小，當(dāng)萬有引力再次與向心力相等時，衛(wèi)星就會在湊近地球的圓形軌道上做勻速圓周運動，A錯誤；B衛(wèi)星加速時,萬有引力小于所需的向心力,衛(wèi)星就會做離心運動，高升到較高的軌道上，軌道半徑增大，當(dāng)萬有引力等于向心力相等時，衛(wèi)星就會在高軌道圓形軌道上做勻速圓周運動,B錯誤；當(dāng)B衛(wèi)星下降到較低的圓形軌道上時，B衛(wèi)星的線速度比A衛(wèi)星的線速度大，B衛(wèi)星會追上A衛(wèi)星，再次加速時，B衛(wèi)星在較低圓形軌道上出現(xiàn)離心現(xiàn)象，回到原有軌道上與A衛(wèi)星實現(xiàn)對接,C正確；當(dāng)B衛(wèi)星上升到較高的圓形軌道上時，B衛(wèi)星的線速度比A衛(wèi)星的線速度小,B衛(wèi)星不會追上A衛(wèi)星,再次減速時,B衛(wèi)星不能夠與A衛(wèi)星實現(xiàn)對接，D錯誤?！疽族e警示】本題要特備注意不應(yīng)選D，追及發(fā)生時，是后者速度不小于前者，先減速變軌，再追及，最后加速變軌能夠達(dá)到收效，而先加速變軌后無法追及,若是讓A反過來追及B，不用然能安全對接。1．在地球大氣層外有很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運動，每到太陽活動期，由于受太陽的影響，地球大氣層的厚度開始增加,從而使得部分垃圾進(jìn)入大氣層，開始做湊近地球的近心運動,產(chǎn)生這一結(jié)果的原學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精因是．由于太空垃圾碰到地球的引力減小而以致的近心運動B．由于太空垃圾碰到地球的引力增大而以致的近心運動C．由于太空垃圾碰到空氣阻力而以致的近心運動．地球引力供應(yīng)了太空垃圾做圓周運動所需的向心力，故產(chǎn)生近心運動的結(jié)果與空氣阻力沒關(guān)【答案】C以下列圖，在勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的、質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加速到兩物體剛要發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，則A．兩物體均沿切線方向滑動B．物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，同時所學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精受摩擦力減小C．兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，不會發(fā)生滑動D．物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)【參照答案】BD【詳細(xì)解析】當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加速到兩物體剛要發(fā)生滑動時,A物體靠細(xì)線的拉力與圓盤的最大靜摩擦力的合力供應(yīng)向心力做勻速圓周運動，B靠指向圓心的靜摩擦力和拉力的合力供應(yīng)向心力，所以燒斷細(xì)線后，A所受最大靜摩擦力不足以供應(yīng)其做圓周運動所需要的向心力，A要發(fā)生相對滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)，但是B所需要的向心力小于B的最大靜摩擦力，所以B仍保持相對圓盤靜止?fàn)顟B(tài),做勻速圓周運動，且靜摩擦力比繩子燒斷前減小，BD正確，AC錯誤?！久麕燑c睛】解此類題的要點是受力解析，判斷向心力的本源,解析變化發(fā)生時，各力的大小和方向的變化。1．用一根細(xì)線一端系一小球（可視為質(zhì)點），另一端固定在一圓滑錐頂上,以下列圖，設(shè)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的角速度為ω,細(xì)線的張力為FT，則2FT隨ω變化的圖象是圖中的學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【答案】C1．在人們經(jīng)常有到的以下現(xiàn)象中,不屬于離心現(xiàn)象的是．守門員把足球踢出后，球在空中沿著弧線運動B．在雨中轉(zhuǎn)動一下傘柄,傘面上的雨水會很快地沿傘面運動，到達(dá)邊緣后雨水將沿切線方向飛出C．滿載黃沙或石子的卡車,在急轉(zhuǎn)彎時，部分黃沙或石子會被甩出．舞蹈演員在表演旋轉(zhuǎn)動作時，裙子會張開2．如圖是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的狀況。轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度，若高出此速度,摩托車將發(fā)生滑動。對于摩托車滑動的問題,以下論述正確的選項是．摩托車素來碰到沿半徑方向向外的離心力作用學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精B．摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去．摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去3．洗衣機(jī)的甩干筒在旋轉(zhuǎn)時有衣服附在筒壁上，則此時．衣服受重力，筒壁的彈力和摩擦力，及離心力作用B．衣服隨筒壁做圓周運動的向心力由筒壁的彈力提供C．筒壁對衣服的摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大．筒壁對衣服的彈力隨著衣服含水量的減少而減少4．以下列圖,甲、乙兩水平網(wǎng)盤緊靠在一塊，甲網(wǎng)盤為主動輪，乙靠摩擦隨甲轉(zhuǎn)動且無滑動。甲網(wǎng)盤與乙網(wǎng)盤的半徑之比為3：1，小物體m1、m2和兩網(wǎng)盤間的動摩擦因數(shù)相同，ml到甲網(wǎng)盤中心O點的距離為2r，m2到乙網(wǎng)盤中心O’點的距離為r，當(dāng)甲緩慢轉(zhuǎn)動起來且轉(zhuǎn)速緩慢增大時A．滑動前m與m的角速度之比為ω：ω=3：11212B．滑動前m1與m2的向心加速度之比為a1：a2=2:9C．隨轉(zhuǎn)速緩慢增大,ml先開始滑動學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精D．隨轉(zhuǎn)速緩慢增大,m2先開始滑動5．以下列圖，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起，隨圓盤一起做勻速圓周運動,則以下說法正確的選項是A．B的向心力是A的向心力的2倍B．B對A的摩擦力是盤對B的摩擦力的2倍C．A、B都有沿半徑向外滑動的趨勢D．若B先滑動，則B對A的動摩擦因數(shù)μA大于盤對B的動摩擦因數(shù)μB6．以下列圖，A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上,都沒有滑動。它們由相同資料制成，A的質(zhì)量為2m，B、的質(zhì)量為m，若是OA=OB=R，OC=2R，當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時,下述結(jié)論中正確的選項是A．C的向心加速度最大B．B碰到的靜摩擦力最小C．當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)速度增加時,C比A先開始滑動D．當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)速度增加時，B比A先開始滑動7．以下列圖，物體P用兩根長度相等不能伸長的細(xì)線系于豎直桿上，它隨桿轉(zhuǎn)動，若轉(zhuǎn)動角速度為ω，則學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精A．ω只有高出某一值時，繩子AP才有拉力B．繩子BP的拉力隨ω的增大而增大C．繩子BP的張力必然大于繩子AP的張力D．當(dāng)ω增大到必然程度時，繩AP的張力大于BP的張力8．以下列圖，OO′為豎直轉(zhuǎn)軸，MN為固定在OO′的水平圓滑桿，有兩個質(zhì)量相同的金屬球A、B套在水平桿上，AC、BC為抗拉能力相同的兩根細(xì)線，C端固定在轉(zhuǎn)軸OO′上。當(dāng)線拉直時，A、B兩球的轉(zhuǎn)動半徑之比恒為2:1，當(dāng)轉(zhuǎn)軸角速度增大時A．AC線先斷B．BC線先斷C．兩線同時斷D．不能確定哪段線先斷9．以下列圖，水平轉(zhuǎn)臺上有一質(zhì)量為m的物塊，用長為l的輕質(zhì)細(xì)繩將物塊連接在轉(zhuǎn)軸上，細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角θ=30°，此時繩挺直但無張力，物塊與轉(zhuǎn)1臺間的動摩擦因數(shù)μ=3，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，角速度學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精為ω，重力加速度為g,則A．當(dāng)ω=g時，細(xì)繩的拉力為02lB．當(dāng)ω=3g時，物塊與轉(zhuǎn)臺間的摩擦力為04lC．當(dāng)ω=4g時，細(xì)繩的拉力大小為4mg3l3D．當(dāng)ω=g時，細(xì)繩的拉力大小為1mgl310．（2016浙江卷）以下列圖為賽車場的一個水平“梨形”賽道，兩個彎道分別為半徑R=90m的大圓弧和r=40m的小圓弧，直道與彎道相切。大、小圓弧圓心O、O'距離L=100m。賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍。假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運動,在彎道上做勻速圓周運動，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短（發(fā)動機(jī)功率足夠大，重力加速度g=10m/s2,π=3.14）,則賽車學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精A．在繞過小圓弧彎道后加速B．在大圓弧彎道上的速率為45m/sC．在直道上的加速度大小為5.63m/s2D．經(jīng)過小圓弧彎道的時間為5.85s11．（2014新課標(biāo)全國Ⅰ卷)如圖，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b（可視為質(zhì)點）放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，以下說法正確的選項是A．b必然比a先開始滑動B．a(chǎn)、b所受的摩擦力向來相等C．ω=kg2l

是b開始滑動的臨界角速度D．當(dāng)ω=2kg時,a所受摩擦力的大小為kmg3l12．(2013重慶卷）以下列圖，半徑為R的半球形陶罐，固定在能夠繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合.轉(zhuǎn)臺以必然角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精壁靜止,它和O點的連線與OO′之間的夾角θ為60°。重力加速度大小為g。（1）若ω=ω0，小物塊碰到的摩擦力恰好為零,求ω0；（2）ω=(1±k)ω，且0〈k≤1，求小物塊碰到的摩擦0力大小和方向。1．A【解析】守門員將球踢出后球在空中運動，是由于慣性作用，不屬于離心現(xiàn)象，A正確；經(jīng)過旋轉(zhuǎn)雨傘來甩干傘上的雨滴，當(dāng)轉(zhuǎn)動時雨滴所需要的向心力增加，高出雨傘對雨的吸附力時，雨滴做離心運動，B錯誤；當(dāng)卡車急轉(zhuǎn)彎時，部分黃砂或石子間的作用力不足以供應(yīng)其所需的向心力，做離心運動,會被甩出,C錯誤;舞蹈演員在表演旋轉(zhuǎn)動作時,裙子做圓周運動，所需要的向心力增加，碰到的合力的大小不足以供應(yīng)物體所需要的向心力的大小時，裙子遠(yuǎn)離圓心，會張開,D錯誤。2．B【解析】摩托車只受重力、地面支持力和摩擦力作學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精用，沒有離心力，A錯誤；摩托車正常轉(zhuǎn)彎時可看做是做勻速圓周運動，所受的合力等于向心力，若是向外滑動，說明供應(yīng)的向心力，即合力小于需要的向心力，B正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運動,CD錯誤。/網(wǎng)4．BD【解析】物塊相對網(wǎng)盤滑動前，甲、乙邊緣各點的線速度大小相等，有ωωω12：3,A1·3r=2r，得:ω=12錯誤;物塊相對盤開始滑動前，依照a=ωr，得m1與m2的向心加速度之比為a1:a2=2:9,B正確；依照mg=ma，臨界加速度a=μg，可知當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，m2先達(dá)到臨界加速度，所以m2先開始滑動，C錯誤，正確。5．CD【解析】依照Fn＝mr2，由于兩物塊的角速度大小相等，轉(zhuǎn)動半徑相等，質(zhì)量相等，則向心力相等,A錯誤；對AB整體解析，fB＝2mr2,對A解析,有fA＝mr2，知盤對B的摩擦力是B對A的摩擦力的2倍,B錯誤；A所受的靜摩擦力方向指向圓心，可知A有沿半徑向外滑動的趨勢，B碰到盤的靜摩擦力方向指向圓心，有沿半徑向外滑動的趨勢，C正確;對AB整體分析，2，解得Bg，對A解析，2，B2mg＝2mrBBrAmg＝mrA學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精解得

A

Agr

，由于

B先滑動，可知

B先達(dá)到臨界角速度，

B

的臨界角速度較小，即

B

A，D

正確。6．ABC【解析】三個物體都做勻速圓周運動,角速度相2等，向心加速度an=ωr，可見半徑越大，向心加速度越大，所以C的向心加速度最大，A正確；三個物體的合力都指向圓心，支持力與重力平衡，由靜摩擦力供應(yīng)向心力，依照題意rC=2rA=2rB=2R，由向心力公式Fn=mω2r，得三個物體所受的靜摩擦力分別為fA=2mω2R，fB=mω2R,fC=2mω2R，故B碰到的靜摩擦力最小，B正確；當(dāng)ω變大時，所需要的向心力也變大,當(dāng)達(dá)到最大靜摩擦力時，物體開始滑動，A、C所需向心力同步增加，且保持相等，B所需向心力也增加，A和C所需的向心力與B所需的向心力保持2：1關(guān)系，由于B和C碰到的最大靜摩擦力向來相等，都比A小，所以C先滑動，A和B后同時滑動，故C正確,D錯誤。7．ABC【解析】ω較小時，AP廢弛,A正確;當(dāng)ω達(dá)到某一值ω時，AP恰好要繃緊，P受力如圖，其合力提0供向心力，由豎直方向合力為零，可知FBP>FAP,C正確；隨ω的增大，需要的向心力增大，繩子BP的拉力增大，B正確；豎直方向合力為零，則必然有FBP〉FAP，D錯誤。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精兩球質(zhì)量m相同，套在同一水平桿MN上,角速度ω時刻相同，當(dāng)兩根細(xì)線拉直時，轉(zhuǎn)動的半徑之比恒為2：1，即rA>rB，可知細(xì)線所受拉力F的大小只與半徑r有關(guān)，r越大，受力越大，即連接A球的AC線受力大,而AC、BC兩根細(xì)線抗拉能力又相同，故當(dāng)角速度ω增大時,AC線先斷,選A。9．AC【解析】當(dāng)轉(zhuǎn)臺角速度較小時,物塊只受重力、支持力和摩擦力作用;當(dāng)細(xì)繩上恰好無拉力時，有μmgm2l2gθω1=1sin,得3l摩擦力減為零，有mgtanθ=m2lsinθ，得ω2=23g。23lg13g當(dāng)ω=2l〈ω時，細(xì)繩拉力為零，A正確；當(dāng)ω=4l〈ω時，物塊與轉(zhuǎn)臺間有摩擦力，B錯誤；當(dāng)24g2ω=3l>ω時，物塊已經(jīng)走開轉(zhuǎn)臺，有T’sinθ'=mω2lsinθ’,得T’=34mg，C正確；當(dāng)ω=gl，ω1〈ω<ω時，有f+Tsinθ=mω2lsinθ，得T=mg–2f，此2時f〈μ

1mg=3mg,則

T〉

13mg,D

錯誤.學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精10．AB【解析】賽車在彎道上做勻速圓周運動時，依照2牛頓第二定律有kmg=mvrm，當(dāng)彎道的半徑越大