2022届高考物理人教版一轮复习课件：第四章第3讲圆周运动（第二课时）

2022届物理一轮复习 第四章第3讲　圆周运动 第二课时 高三物理组 考点三　竖直面内的圆周运动 多维探究 1．竖直面内圆周运动两类模型 一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“绳(环)约束模型”，二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”． 基础落实 2．竖直平面内圆周运动的两种模型过最高点时的特点及求解方法   “轻绳”模型 “轻杆”模型 图示 受力 特征 物体受到的弹力方向为向下或等于零 物体受到的弹力方向为向下、等于零或向上 受力示 意图　 力学方程 mg＋FN＝m mg±FN＝ 临界 特征 FN＝0 mg＝m 即vmin＝ v＝0 即F向＝0 FN＝mg 过最高点 的条件　 在最高点的速度v≥ 在最高点的速度v≥0 题型1 绳—球模型 例4 如图所示，杂技演员表演水流星节目．一根长为L的细绳两端系着盛水的杯子，演员握住绳中间，随着演员的抡动，杯子在竖直平面内做圆周运动，杯子运动中水始终不会从杯子洒出，设重力加速度为g，则杯子运动到最高点的角速度ω至少为(　　) A. B. C. D. 解析：杯子在竖直平面内做半径为的圆周运动，使水不流出的临界条件是在最高点重力提供向心力，则有mg＝，可得ω＝，故B正确，A、C、D错误． 答案：B 题型2 |杆—球模型 例5 [2021·黄冈中学模拟]如图所示，长为l的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端固定在转轴O上，杆可在竖直平面内绕轴O无摩擦转动．已知小球通过最低点Q时的速度大小为v＝，则小球的运动情况为(　　) A．小球不可能到达圆轨道的最高点P B．小球能到达圆轨道的最高点P，但在P点 不受轻杆对它的作用力 C．小球能到达圆轨道的最高点P，且在P点 受到轻杆对它向上的弹力 D．小球能到达圆轨道的最高点P，且在P点 受到轻杆对它向下的弹力 答案：C 解析：小球从最低点Q到最高点P，由机械能守恒定律得＋2mgl＝mv2，则vP＝，因为0<<，所以小球能到达圆轨道的最高点P，且在P点受到轻杆对它向上的弹力，C正确． 练3　 [2021·郑州联考]如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击，使其在瞬间得到一个水平初速度v0，若v0大小不同，则小球能够上升的最大高度(距离底部)也不同．下列说法中不正确的是(　　) A．如果v0＝，则小球能够上升的最大高度等于 B．如果v0＝，则小球能够上升的最大高度小于 C．如果v0＝，则小球能够上升的最大高度等于2R D．如果v0＝，则小球能够上升的最大高度等于2R 答案：C 解析：如果v0＝，根据机械能守恒定律得＝mgh，解得h＝，当小球运动到h＝高度时速度为0，则小球能够上升的最大高度为，故A项正确；如果v0＝，根据机械能守恒定律得＝mgh，解得h＝，则小球在上升到h＝处之前做斜抛运动，所以小球能够上升的最大高度小于，故B项正确；如果v0＝，根据机械能守恒定律得＝mg·2R＋mv2，解得v＝，所以小球恰好可以到达最高点，即小球能够上升的最大高度为2R，故D项正确，C项错误． 练4　[2020·广安模拟]如图甲所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动．当小球运动到圆形管道的最高点时，管道对小球的弹力与最高点时的速度平方的关系如图乙所示(取竖直向下为正方向)．MN为通过圆心的一条水平线．不计小球半径、管道的粗细，重力加速度为g.则下列说法中正确的是(　　) A．管道的半径为 B．小球的质量为 C．小球在水平线MN以下的管道中运 动时，内侧管壁对小球可能有作用力 D．小球在水平线MN以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 答案：B 解析：由图可知：当v2＝b，FN＝0，此时mg＝m解得：R＝，故A错误；当v2＝0时，此时：FN＝mg＝a，所以m＝，故B正确；小球在水平线MN以下的管道中运动时，由于向心力的方向要指向圆心，则管壁必然要提供指向圆心的支持力，只有外壁才可以提供这个力，所以内侧管壁对小球没有力，故C错误；小球在水平线MN以上的管道中运动时，重力沿径向的分量必然参与提供向心力，故可能是外侧管壁受力，也可能是内侧管壁对小球有作用力，还可能均无作用力，故D错误． 生活中的圆周运动问题(STSE问题) 典例1 [传统文化][2020·江苏扬州调研]明代出版的《天工开物》中记录了祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动齿轮，通过水车将水运送到高处．图中两个齿轮边缘点分别为A、B.在齿轮转动过程中(　　) A．A转一周，B也转一周 B．A、B角速度大小相等 C．A的线速度比B的小 D．A的向心加速度比B的小 解析：本题考查线速度、角速度和向心加速度的关系．两齿轮转动的过程中，齿轮边缘