2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第四章 第3讲 圆周运动 Word版含解析.pdf
《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第四章 第3讲 圆周运动 Word版含解析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第四章 第3讲 圆周运动 Word版含解析.pdf(21页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第第 3 讲 圆周运动讲 圆周运动 一、匀速圆周运动及描述 1匀速圆周运动 (1)定义 : 做圆周运动的物体,若在任意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运动参量 定义、意义公式、单位 线速度 描述做圆周运动的物体沿圆弧运动快 慢的物理量(v) (1)v l t 2r T (2)单位:m/s 角速度描述物体绕圆心转动快慢的物理量() (1) t 2 T (2)单位:rad/s 周期物体沿圆周运动一圈的时间(T) (1)T,单位:s 2r v 2 (2)f ,单
2、位:Hz 1 T 向心加速度 (1)描述速度方向变化快慢的物理量(a) (2)方向指向圆心 (1)ar2 v2 r (2)单位:m/s2 自测 1 (多选)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为 4 m/s,转动周期为 2 s,则( ) A角速度为 0.5 rad/s B转速为 0.5 r/s C轨迹半径为 m 4 D加速度大小为 4 m/s2 答案 BCD 二、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 Fmmr2mrmv42mf2r. v2 r 42 T2 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
3、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 自测 2 (多选)下列关于做匀速圆周运动的物体所受向心力的说法正确的是( ) A因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一个恒力 B因向心力指向圆心,且与线速度方向垂直,所以它不能改变线速度的大小 C向心力由物体所受的合外力提供 D向心力和向心加速度的方向都是不变的 答案 BC 三、离心运动和近心运动 1离心运动 : 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受力特点(如图 1) 图 1 (1)当 F0 时,物体沿切线方向飞出; (2)当 Fmr2时,物
4、体逐渐向圆心靠近,做近心运动 3本质 : 离心运动的本质并不是受到离心力的作用,而是提供的力小于做匀速圆周运动需要 的向心力 自测 3 (2019河北省邢台市调研)如图 2 所示为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯 的情景,运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线,将运动员与自 行车看做一个整体,下列论述正确的是( ) 图 2 A运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与重力的合力提供 B运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供 C发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 D发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力 答案 B 解析 向心力为沿半径方向上的合力
5、运动员转弯时,受力分析如图所示,可知地面对车轮 的摩擦力提供所需的向心力, 故 A 错误, B 正确 ; 当 f时,FNmgm,FNgr v2 r 指向圆心并随 v 的增大而增大 2解题技巧 (1)定模型:首先判断是轻绳模型还是轻杆模型,两种模型物体过最高点的临界条件不同 (2)确定临界点:抓住球绳模型中球恰好能过最高点时 v及球杆模型中球恰好能过gR 最高点时 v0 这两个临界条件 (3)研究状态:通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况 (4)受力分析 : 对物体在最高点或最低点时进行受力分析, 根据牛顿第二定律列出方程 : F合F 向 (5)过程分析:应用动能定理或机
6、械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程 模型 1 球绳模型 例3 (多选)(2018四川省凉山州三模)如图10所示, 两段长均为L的轻绳共同系住一质量为m 的小球,另一端固定在等高的两点 O1、O2,两点的距离也为 L,在最低点给小球一个水平向 里的初速度 v0,小球恰能在竖直面内做圆周运动,重力加速度为 g,则( ) 图 10 A小球运动到最高点的速度 v 3 2 Lg B小球运动到最高点的速度 vLg C小球在最低点时每段绳子的拉力 Fmgm2 3v 02 3L D小球在最低点时每段绳子的拉力 Fmgm 3 3 2v02 3L 答案 AD 解析 小球恰能在竖直面内做圆周运动的条件是在最
7、高点重力恰好提供向心力, 则 mgm, r v2 r Lsin 60, 解得 v , A 正确, B 错误 ; 小球在最低点, 由向心力公式得 : FTmgm, 3 2 gL v02 r 每段绳子的拉力 F,由以上两式解得:Fmgm,C 错误,D 正确 FT 2sin 60 3 3 2v02 3L 变式 3 (多选)(2018甘肃省兰州一中模拟)如图 11 甲所示,用一轻质绳拴着一质量为 m 的 小球, 在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力), 小球运动到最高点时绳对小球的拉力为 FT, 小球在最高点的速度大小为 v,其 FTv2图象如图乙所示,则( ) 图 11 A轻质绳长为mb a B当地
8、的重力加速度为a m C当 v2c 时,轻质绳最高点拉力大小为a ac b D若 v2b,小球运动到最低点时绳的拉力为 6a 答案 ABD 解析 在最高点,FTmgm,解得:FTmmg,可知纵截距的绝对值为 amg,g v2 L v2 L ,图线的斜率 k ,解得绳子的长度 L,故 A、B 正确;当 v2c 时,轻质绳的拉 a m a b m L mb a 力大小为:FTm mga,故 C 错误;当 v2b 时拉力为零,到最低点时根据动能定 c L ac b 理得:2mgL mv22 mv2,根据牛顿第二定律:FTmgm,联立以上可得拉力为: 1 2 1 2 v22 L FT6mg6a,故 D
9、 正确 模型 2 球杆模型 例 4 (2018福建省厦门市质检)如图 12 所示,在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为 R, A、B 两点分别为轨道的最高点与最低点质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,受圆轨道的强 磁性引力始终指向圆心 O 且大小恒为 F,当质点以速率 v通过 A 点时,对轨道的压力gR 为其重力的 7 倍,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为 g. 图 12 (1)求质点的质量; (2)质点能做完整的圆周运动过程中,若磁性引力大小恒定,试证明质点对 A、B 两点的压力 差为定值; (3)若磁性引力大小恒为 2F,为确保质点做完整的圆周运动,求质点通过 B 点最大速率 答案 见解析 解
10、析 (1)在 A 点:FmgFA mv2 R 根据牛顿第三定律:FAFA7mg 由式联立得:m F 7g (2)质点能做完整的圆周运动,设磁性引力大小为 F,在 A 点有:FmgFNA mvA2 R 根据牛顿第三定律:FNAFNA 在 B 点有:FmgFNB mvB2 R 根据牛顿第三定律:FNBFNB 从 A 点到 B 点过程,根据机械能守恒定律:mg2R mvB2 mvA2 1 2 1 2 由联立得:FNAFNB6mg 为定值,得到证明 (3)在 B 点,根据牛顿第二定律:2FmgFBmv B2 R 当 FB0,质点速度最大 2Fmg mvBm2 R 由联立得:vBm13gR 变式 4 (
11、2018山东省济南一中期中)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 13 所示,则下列说法正确的是( ) 图 13 A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gR 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 答案 A 解析 当小球到达最高点弹力为零时,有 mgm,解得 v,即当速度 v时, v2 R gRgR 轻杆所受的弹力为零,所以 A 正确小球通过最高点的最小速度为零,所以 B 错误小球在 最高点,若 v,则有:mgFm,轻杆的作用力
12、随着速度增大而增大,所以 C、D 错误gR v2 R 命题点四 圆周运动中的两类临界问题命题点四 圆周运动中的两类临界问题 1与摩擦力有关的临界极值问题 物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力 (1)如果只是摩擦力提供向心力,则最大静摩擦力 fm,静摩擦力的方向一定指向圆心 mv2 r (2)如果除摩擦力以外还有其他力,如绳两端连接物体随水平面转动,其中一个物体存在一个 恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件,分别为静摩擦力达到最大且静摩 擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心 2与弹力有关的临界极值问题 (1)压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零
13、 (2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力 例 5 (多选)如图 14 所示,两个可视为质点的、相同的木块 A 和 B 放在转盘上,两者用长 为 L 的细绳连接,木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 K 倍,A 放在距离转轴 L 处, 整个装置能绕通过转盘中心的转轴 O1O2转动,开始时,绳恰好伸直但无弹力,现让该装置 从静止开始转动,使角速度缓慢增大,以下说法正确的是( ) 图 14 A当 时,A、B 相对于转盘会滑动 2Kg 3L B当 ,绳子一定有弹力 Kg 2L C 在时,绳子有弹力,B 项正确;当 Kg 2L Kg 2L Kg 2L 时,B 已达到
14、最大静摩擦力,则 在 ,b 绳将出现弹力 g ltan D若 b 绳突然被剪断,则 a 绳的弹力一定发生变化 答案 AC 1(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带如图 1 所示,某公路急转弯处是一圆弧, 当汽车行驶的速率为 vc时, 汽车恰好没有向公路内、 外两侧滑动的趋势, 则在该弯道处( ) 图 1 A路面外侧高、内侧低 B车速只要低于 vc,车辆便会向内侧滑动 C车速虽然高于 vc,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动 D当路面结冰时,与未结冰时相比,vc的值变小 答案 AC 解析 当汽车行驶的速度为 vc时,路面对汽车没有摩擦力,路面对汽车的支持力与汽车重力 的合力提供向
15、心力,此时要求路面外侧高、内侧低,选项 A 正确当速度稍大于 vc时,汽车 有向外侧滑动的趋势,因而受到向内侧的摩擦力,当摩擦力小于最大静摩擦力时,车辆不会 向外侧滑动,选项 C 正确同样,速度稍小于 vc时,车辆不会向内侧滑动,选项 B 错误vc 的大小只与路面的倾斜程度和转弯半径有关,与路面的粗糙程度无关,D 错误 2(多选)(2018河北省“名校联盟”质量监测一)如图 2 为过山车以及轨道简化模型,过山车 车厢内固定一安全座椅,座椅上乘坐“假人” ,并系好安全带,安全带恰好未绷紧,不计一切 阻力,以下判断正确的是( ) 图 2 A过山车在圆轨道上做匀速圆周运动 B过山车在圆轨道最高点时的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第四章 第3讲 圆周运动 Word版含解析 2020 高考 物理 粤教版大 一轮 复习 讲义 第四 Word 解析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4810553.html