专题（10）圆周运动【原卷+解析】---2021年（新高考）物理一轮复习考点强化全突破

2021年（新高考）物理一轮复习考点强化全突破 专题（10）圆周运动（原卷版） 一、圆周运动、向心加速度、向心力 1．匀速圆周运动 (1)定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等． (2)性质：加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动． 2．描述匀速圆周运动的物理量 (1)线速度：描述物体圆周运动快慢的物理量． v＝＝.单位：m/s. (2)角速度：描述物体绕圆心转动快慢的物理量． ω＝＝.单位：rad/s. (3)周期和频率：描述物体绕圆心转动快慢的物理量． T＝. (4)转速：物体单位时间内所转过的圈数．符号为n，单位：r/s(或r/min)． (5)相互关系：v＝ωr＝r＝2πrf＝2πnr. 3．向心加速度：描述速度方向变化快慢的物理量． an＝＝rω2＝ωv＝r＝4π2f2r. 【自测1】　在G20峰会“最忆是杭州”的文艺演出中，芭蕾舞演员保持如图1所示姿势原地旋转，此时手臂上A、B两点的角速度大小分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则(　　) 图1 A．ωA<ωB B．ωA>ωB C．vA<vB D．vA>vB 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 F＝m＝mrω2＝mr＝mωv＝4π2mf2r. 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． 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充当 D．向心力和向心加速度的方向都是不变的 三、生活中的圆周运动 1．火车转弯 特点：重力与支持力的合力提供向心力．(火车应按设计速度转弯，否则将挤压内轨或外轨) 2．竖直面内的圆周运动 (1)汽车过弧形桥 特点：重力和桥面支持力的合力提供向心力． (2)水流星、绳模型、内轨道 最高点：当v≥时，能在竖直平面内做圆周运动；当v<时，不能到达最高点． 3．离心运动定义 做匀速圆周运动的物体，在所受的合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，即离心运动． 4．受力特点 当F合＝mω2r时，物体做匀速圆周运动； 当F合＝0时，物体沿切线方向飞出； 当F合<mω2r时，物体逐渐远离圆心． 当F合＞mω2r时，物体做近心运动． 自测3　下列现象中，与离心现象无关的是(　　) A．运动员投掷铅球时，抛射角在42°左右 B．通过旋转雨伞来甩干伞上的雨滴 C．汽车转弯时速度过大，乘客感觉往外甩 D．用洗衣机脱去湿衣服中的水 A 命题热点一　描述圆周运动的物理量间的关系 1．对公式v＝ωr的理解 当r一定时，v与ω成正比； 当ω一定时，v与r成正比； 当v一定时，ω与r成反比． 2．对a＝＝ω2r＝ωv的理解 在v一定时，a与r成反比；在ω一定时，a与r成正比． 3．常见的传动方式及特点 (1)皮带传动：如图2甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. 图2 (2)摩擦传动和齿轮传动：如图3甲、乙所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. 图3 (3)同轴转动：如图4甲、乙所示，绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比． 图4 例1　(多选)在如图5所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为2∶3∶6，当齿轮转动的时候，下列关于小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点说法正确的是(　　) 图5 A．A点和B点的线速度大小之比为1∶1 B．A点和B点的角速度之比为1∶1 C．A点和B点的角速度之比为3∶1 D．以上三个选项只有一个是正确的 变式1　东白山是东阳的第一高峰，因为景色秀美已成了远近闻名的旅游区，在景区内的小公园里有一组跷跷板，某日郭老师和他六岁的儿子一起玩跷跷板，因为体重悬殊过大，郭老师只能坐在靠近中间支架处，儿子坐在对侧的边缘上．请问在跷跷板上下运动的过程中，以下说法中哪些是正确的(　　) A．郭老师能上升是因为他的力气大 B．儿子能上升是因为他离支点远 C．郭老师整个运动过程中向心加速度都比较大 D．郭老师和儿子的运动周期是相等的 变式2　如图6所示是某品牌手动榨汁机，榨汁时手柄A绕O点旋转时，手柄上B、C两点的周期、角速度及线速度等物理量的关系是(　　) 图6 A．TB＝TC，vB>vC B．TB＝T