第4章 第3讲 圆周运动及应用-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

第3讲　圆周运动及应用 一、匀速圆周运动 如果物体沿着圆周运动并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。 思考辨析 1．匀速圆周运动在任意相等的时间内通过的位移相同。 (×) 2．做匀速圆周运动的物体的线速度是不断变化的。 (√) 二、描述圆周运动的物理量 思考辨析 1．匀速圆周运动是匀变速曲线运动。 (×) 2．匀速圆周运动的周期、转速都恒定不变。 (√) 3．简述匀速圆周运动的向心加速度与半径的关系。 提示：an＝r。＝ω2r＝ 三、匀速圆周运动的向心力 1．作用效果：产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 2．来源：可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供。 思考辨析 1．匀速圆周运动向心力的大小：Fn＝man＝mr＝mωv＝4π2mf2r。＝mω2r＝m 2．向心力的方向：始终沿半径指向圆心方向，时刻在改变，即向心力是一个变力。 四、离心现象 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做圆周运动所需向心力的情况下，做逐渐远离圆心的运动。 思考辨析 1．做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周切线方向做匀速直线运动。 (√) 2．(1)当F n＝mω2r时，物体做匀速圆周运动。 (2)当Fn＝0时，物体沿圆周切线方向飞出。 (3)当Fn<mω2r时，物体逐渐远离圆心，做离心运动。 (4)当Fn> mω2r时，物体逐渐靠近圆心，做近心运动。 考点1　圆周运动的运动学问题(基础考点) 1．(2018·江苏高考)(多选)火车以60 m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在 10 s 内匀速转过了约 10°。在此10 s时间内，火车(　　) A. 运动路程为600 m B. 加速度为0 C. 角速度约为1 rad/s D. 转弯半径约为3.4 km AD　解析：圆周运动的弧长s＝vt＝60×10 m＝600 m，选项A正确；火车转弯是圆周运动，圆周运动是变速运动，所以合力不为0，加速度不为0，故选项B错误；由题意得圆周运动的角速度ω＝×180 m＝3 439 m，故选项C错误，D正确。＝ rad/s，又v＝ωr，所以 r＝×3.14 rad/s＝ ＝ 2．(多选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RB＝RC＝，若在传动过程中，皮带不打滑，则(　　) A. A点与C点的角速度大小相等 B. A点与C点的线速度大小相等 C. B点与C点的角速度大小之比为2∶1 D. B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4 BD　解析：传动装置中，同一根皮带连接的传动轮边缘的点，线速度大小相等；同轴转动的点，角速度大小相等。对于本题，显然vA＝vC，ωA＝ωB，选项B正确；根据vA＝vC 及关系式v＝ωR，可得ωARA ＝ωCRC，又RC＝，即B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4，选项D正确。 及关系式an＝ω2R，可得aB＝，即B点与C点的角速度大小之比为1∶2，选项C错误；根据 ωB＝，可得ωB＝，选项A错误；根据ωA＝ωB，ωA＝，所以ωA＝ 3．如图所示，B和C是一组塔轮，即B、C两轮半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2。A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘上的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的(　　) A. 线速度大小之比为3∶2∶2 B. 角速度之比为3∶3∶2 C. 转速之比为2∶3∶2 D. 向心加速度大小之比为9∶6∶4 D　解析：A、B两轮摩擦传动，故va＝vb，即 ωaRA＝ωbRB，则ωa∶ωb＝3∶2；B、C两轮同轴转动，故ωb＝ωc，即 ，则vb∶vc＝3∶2，因此va∶vb∶vc＝3∶3∶2，ωa∶ωb∶ωc＝3∶2∶2，故A、B错误。转速之比等于角速度之比，故C错误。由an＝ωv，得aa∶ab∶ac＝9∶6∶4，故D正确。＝ 常见的三种传动方式及特点 类型 模型 模型解读 皮带 传动 皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘的线速度大小相等，即vA＝vB 摩擦(或齿轮)传动 两轮边缘接触，接触点无相对滑动时，两轮边缘的线速度大小相等，即 vA＝vB 同轴 传动 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 考点2　圆周运动的动力学问题(能力考点) 考向1　向心力的来源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2020·全国卷Ⅰ)如图所示，一同学表演荡秋千，已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg，绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支