考向09 圆周运动-备战2022年高考物理一轮复习考点微专题

考向09 圆周运动-备战2022年高考一轮复习考点微专题 解决目标及考点: 向心力、圆周运动基础知识 竖直面圆周运动 水平面圆周运动 临界问题 【例题1】(多选)“水流星”是一种常见的杂技项目，该运动可以简化为细绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型，如图所示，已知绳长为l，重力加速度为g，则(　　) A.小球运动到最低点Q时，处于失重状态 B.小球初速度v0越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大 C.当v0>eq \r(6gl)时，小球一定能通过最高点P D.当v0<eq \r(gl)时，细绳始终处于绷紧状态 【答案】　CD 【解析】　小球运动到最低点Q时，由于加速度向上，故处于超重状态，选项A错误；小球在最低点时：FT1－mg＝meq \f(v02,l)；在最高点时：FT2＋mg＝meq \f(v2,l)，其中eq \f(1,2)mv02－mg·2l＝eq \f(1,2)mv2，解得FT1－FT2＝6mg，故在P、Q两点绳对小球的拉力差与初速度v0无关，选项B错误；当v0＝eq \r(6gl)时，得v＝eq \r(2gl)，因为小球能通过最高点的最小速度为eq \r(gl)，则当v0>eq \r(6gl)时小球一定能通过最高点P，选项C正确；当v0＝eq \r(gl)时，由eq \f(1,2)mv02＝mgh得小球能上升的高度h＝eq \f(1,2)l，即小球不能越过与悬点等高的位置，故当v0<eq \r(gl)时，小球将在最低点位置来回摆动，细绳始终处于绷紧状态，选项D正确. 匀速圆周运动定义及特征 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. 特征：速度大小不变，但是方向时刻改变，都与轨迹相切；加速度大小不变，但是方向时刻改变，都指向圆心，且与速度垂直。（所以匀速圆周运动是一个变速的曲线运动） 条件：合外力大小不变且方向时刻指向圆心，始终与速度相切。 二、描述匀速圆周运动的物理量 定义、意义 公式、单位 线速度 描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量(v) （沿着圆周运动的速度=周长/周期） (1)v＝eq \f(Δs,Δt)＝eq \f(2πr,T)=ωr (2)单位：m/s 角速度 描述物体绕圆心转动快慢的物理量(ω) (1)ω＝eq \f(Δθ,Δt)＝eq \f(2π,T) (2)单位：rad/s 周期 物体沿圆周运动一圈的时间(T) (1)T＝eq \f(2πr,v)＝eq \f(2π,ω)，单位：s (2)f＝eq \f(1,T)，单位：Hz 向心加速度 (1)描述速度方向变化快慢的物理量(an) (2)方向指向圆心 (1)an＝eq \f(v2,r)＝rω2 (2)单位：m/s2 三、圆周运动的供需关系（这个说法是辅助理解的，并非教材说法） 理解：物体能否做圆周运动是由向心力的供给和需求的关系决定的。当二者关系不等，则会出现向心运动或者离心运动，仅当二者相等时，物体才能做对应的圆周运动。 向心力：物体做圆周运动时指向圆心的合外力。这个向心力可以由一个力组成，也可以是多个力组成。在向心力的作用下，物体产生时刻指向圆心的加速度，与线速度时刻垂直，所以不会改变速度的大小，只能改变速度的方向。 供给角度。也就是向心力的来源，由物体所处的环境和位置，外部作用在物体身上的合力，指向圆心部分的力就是外界提供的向心力。 需求角度。物体根据自己圆周运动的相关参数（如半径多大，速度多快，角速度，周期等数据）来确定需要多大的向心力。F＝meq \f(v2,r)＝mrω2＝meq \f(4π2,T2)r＝mωv＝4π2mf2r. 当F供>F需，即提供的向心力过大，物体做向心运动 当F供<F需，即提供的向心力不足，物体做离心运动 当F供=F需，物体做匀速圆周运动 常见模型 飞机水平转弯 火车转弯 圆锥摆 飞车走壁 汽车在水平路面转弯 水平转台 圆周运动解题步骤 确定分析对象 2、确定圆周运动的平面（找圆心和轨迹半径） 3、分析（分析物体运动情况、受力情况两个角度） 4、列式（供需关系相等的式子） 需要注意的是：分析向心力的时候一定是找指向圆心方向的直线上的力进行合成，垂直这直线的力不考虑。 考点: 圆周运动基础知识 【例题2】如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是(　　) A.重力、支持力 B.重力、向心力 C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D.重力、支持力、向心力、摩擦力 【答案】　C 【解析】；受力情况是指性质力，向心力是合力。水平圆周运动需要有水平方向的力指向圆心提供向心力，所以一定有摩擦力的存在。 【例题3】如图6所示，轮O1、O3固定在同一转轴