第5课时 圆周运动 万有引力与航天-（配套课件）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

专题一　力与运动 第5课时　圆周运动　万有引力与航天 命题规律 1.命题角度：(1)圆周运动的动力学分析； (2)万有引力定律、天体运动. 2.常考题型：选择题，在计算题中，圆周运动通常与能量观点 综合考查. 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型1　圆周运动 高考题型2　万有引力定律　天体运动 专题强化练 高考预测 3 水平面 内的圆周运动 水平转盘上的物体   Ff＝mω2r   圆锥摆模型   mgtan θ＝mrω2 1.常见的圆周运动 高考题型1 圆周运动 竖直面 内的圆 周运动 轻绳模型   最高点的临界条件：mg＝ 最高点和最低点间的过程要用能量观点(动能定理) 轻杆模型   最高点的临界条件vmin＝0 倾斜面内的圆周运动 倾斜转盘上的物体     最高点和最低点间的过程要用能量观点(动能定理) 电场、重力场叠加中的圆周运动　 带电小球在叠加场中的圆周运动   等效法 关注六个位置的动力学方程，最高点、最低点、等效最高点、等效最低点，最左边和最右边位置 磁场中的圆周运动 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动     2.圆周运动的三种临界情况 (1)接触面滑动临界：摩擦力达到最大值. (2)接触面分离临界：FN＝0. (3)绳恰好绷紧：FT＝0；绳恰好断裂：FT达到绳子最大承受拉力. 例1　图1甲所示为球形铁笼中进行的摩托车表演，已知同一辆摩托车在最高点A时的速度大小为8 m/s，在最低点B时的速度大小为16 m/s，铁笼的直径为8 m，取重力加速度g＝10 m/s2， 摩托车运动时可看作质点.则摩托车在A、 B点对铁笼的压力之比为 A.1∶21 B.1∶4 C.13∶27 D.3∶37 √ 图1 例2　(多选)(2021·华中师范大学附属中学高三期末)如图2甲所示，两个质量分别为m、2m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为2l，b与转轴的距离为l.如图乙所示(俯视图)，两个质量均为m的小木块c和d(可视为质点)放在水平圆盘上，c与转轴、d与转轴的距 图2 离均为l，c与d之间用长度也为l的水平轻质细线相连.木块与圆盘之间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴做角速度缓慢增大的转动， 下列说法正确的是 A.图甲中，a、b同时开始滑动 B.图甲中，a、b所受的静摩擦力始终相等 C.图乙中，c、d与圆盘相对静止时，细线的最大拉力为kmg D.图乙中，c、d与圆盘相对静止时，圆盘的最大角速度为 √ √ 解析　在题图甲中kmg＝mω2r，ω＝ ，r越大，开始滑动时的角速度越小，则a先滑动，选项A错误； 对木块a有Ffa＝mω2(2l)，对b有Ffb＝2mω2l，即a、b所受的静摩擦力始终相等，选项B正确； 例3　(2018·全国卷Ⅲ·25)如图3，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sin α＝ .一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的 作用.已知小球在C点所受合力的方向指向圆心， 且此时小球对轨道的压力恰好为零.重力加速度大 小为g.求： (1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小； 图3 解析　设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为F.由力的合成法则有 F2＝(mg)2＋F02 ② 设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得 由①②③式和题给数据得 (2)小球到达A点时动量的大小； 解析　设小球到达A点的速度大小为v1，作CD⊥PA，交PA于D点，由几何关系得 DA＝Rsin α ⑥ CD＝R(1＋cos α) ⑦ 小球从A点到达C点过程，由动能定理有 ⑨ (3)小球从C点落至水平轨道所用的时间. 解析　小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g.设小球在竖直方向的初速度为v竖直，从C点落至水平轨道上所用时间为t.由运动学公式有 v竖直＝vsin α ⑪ 由⑤⑦⑩⑪式和题给数据得 在地面附近静止 卫星的 发射 高考题型2 万有引力定律　天体运动 1.卫星的发射及运行 (天体)卫星在圆轨道上运行 越高越慢，只有T与r变化一致 变轨 (1)由低轨变高轨，瞬时点火加速，稳定在高轨道上时速度较小、动能较小、机械能较大；由高轨变低轨，反之. (2)卫星经过两个轨道的相切点，加速度相等，外轨道的