高考物理二輪專題學案：圓周運動的規(guī)律及應用

鍥而不舍，金石可鏤考點03圓周運動的規(guī)律及應用基礎知識一、常見的傳動方式及特點同軸轉動同緣傳動裝置圖基本特點、、相同輪緣處______相同轉動方向相同______【例題1】如圖所示,三個齒輪的半徑之比為1:3:5,當齒輪轉動時,小齒輪邊緣的A點和大齒輪邊緣的B點,若A輪順時針轉動,則B輪會_____轉動,AB兩輪的轉速之比為______?！究偨Y】同緣傳動,線速度大小相同;同軸轉動,角速度、周期、轉速相同。二、圓周運動的多解性問題【例題2】一位同學玩飛鏢游戲,已知飛鏢距圓盤為L,對準圓盤上邊緣的A點水平拋出,初速度為v0,飛鏢拋出的同時,圓盤以垂直圓盤且過盤心O點的水平軸勻速轉動。若飛鏢恰好擊中A點,空氣阻力忽略不計,重力加速度為g,則飛鏢打中A點所需的時間為______;圓盤的半徑R為______;圓盤轉動的線速度的可能值為______。【總結】分析思路:1.兩個物體運動的有關聯(lián)性;2.物體做圓周運動有周期性。三、勻速圓周運動1.特點：速度與加速度的不變、不斷變化。2.性質：勻速圓周運動是一種___________________________運動。3.離心運動和近心運動①當時,物體做勻速圓周運動;②當時,物體沿切線飛出;③當時,物體做離心運動;④當時,物體做近心運動。四、向心力的來源運動模型汽車轉彎水平轉臺(光滑)火車轉彎圖示向心力提供動力學問題【例題3】如圖所示,一同學用輕繩拴住一個裝有水(未滿)的水杯,讓水杯在水平面內做勻速圓周運動,不計空氣阻力,下列說法中正確的是()A.水杯勻速轉動時,杯中水面呈水平B.水杯轉動的角速度越大,輕繩與豎直方向的夾角越大C.水杯轉動的周期越小,輕繩在水平方向上的分力越大D.水杯轉動的線速度越大,輕繩在豎直方向上的分力越大【總結】思路：1.確定研究對象。2.確定圓周運動的軌道平面,以及、。3.對物體進行分析,確定向心力來源。4.根據牛頓運動定律和圓周運動知識列方程求解。臨界問題【例題4】如圖所示,細繩一端系著質量M=0.6kg的物體,靜止在水平面上,另一端通過光滑的小孔吊著質量m=0.3kg的物體,M的中心與圓孔距離為0.2m,已知M和水平面的最大靜摩擦力為2N。現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉動,問角速度ω在什么范圍m會處于靜止狀態(tài)?(g取【總結】1.常見的臨界情況(1)水平轉盤上的物體恰好不發(fā)生相對運動的條件是。(2)物體間恰好分離的臨界條件是。(3)繩恰好拉直是指繩上無拉力,繩即將斷裂是指。2.分析方法(1)讓線速度或角速度從小逐漸增大,分析各量的變化,找出臨界狀態(tài),確定臨界條件。(2)選擇研究對象,進行受力分析,利用牛頓第二定律列方程求解。豎直面內的圓周運動問題【例題5】雜技演員表演“水流星”,在長為L=1.6m的細繩的一端,系一個與水的總質量為m=0.5kg的盛水容器,以繩的另一端為圓心,在豎直平面內做圓周運動,如圖所示,若“水流星”通過最高點時的速率為4m/s,則下列說法中正確的是g取10m/A.“水流星”通過最高點時,沒有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點時,繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點時,處于完全失重狀態(tài),不受力的作用D.“水流星”通過最高點時,繩子的拉力大小為5N【總結】繩模型桿模型實例水流星、過山車(內軌型)球與桿連接、球在光滑管道中運動常見類型受力示意圖力學方程過最高點臨界條件高考真題考向一、水平面內圓周運動及動力學問題1.（2023高考真題）一質點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于（

）A．1 B．2 C．3 D．42．（2023高考真題）在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質量。如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一待測小球，使其繞O做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為F，用停表測得小球轉過n圈所用的時間為t，用刻度尺測得O點到球心的距離為圓周運動的半徑R。下列說法正確的是（）A．圓周運動軌道可處于任意平面內B．小球的質量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質量偏大D．若測R時未計入小球半徑，則所得質量偏小3.(2022高考真題)運動員滑雪時運動軌跡如圖所示，已知該運動員滑行的速率保持不變，角速度為ω，向心加速度為a。則(

)A.ω變小，a變小 B.ω變小，a變大 C.ω變大，a變小 D.ω變大，a變大4．（2021高考真題）“旋轉紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細繩擰在一起，然后用力反復拉繩的兩端，紐扣正轉和反轉會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉速可達50r/s，此時紐扣上距離中心1cm處的點向心加速度大小約為（）A．10m/s2 B．100m/s2 C．1000m/s2 D．10000m/s25.（2023高考真題）“轉碟”是傳統(tǒng)的雜技項目，如圖所示，質量為m的發(fā)光物體放在半徑為r的碟子邊緣，雜技演員用桿頂住碟子中心，使發(fā)光物體隨碟子一起在水平面內繞A點做勻速圓周運動。當角速度為時，碟子邊緣看似一個光環(huán)。求此時發(fā)光物體的速度大小和受到的靜摩擦力大小f?？枷蚨⒇Q直平面內圓周運動問題繩、桿模型6.（2022高考真題）我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學探索的興趣。某同學設計了如下實驗：細繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗（）A．小球的速度大小均發(fā)生變化 B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細繩的拉力對小球均不做功 D．細繩的拉力大小均發(fā)生變化考向三、圓周運動的臨界問題7.（2021高考真題）（多選）如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、足夠長，且桿光滑，一