第四章 第3节 圆周运动-(教参 练习）2023高考物理一轮复习【高考前沿】

第3节　圆周运动 一、圆周运动及其描述 1．匀速圆周运动 (1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长相等，就是匀速圆周运动． (2)速度特点：速度的大小不变，方向始终与半径垂直． 2．描述圆周运动的物理量 意义 公式/单位 线速度(v) (1)描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量 (2)是矢量，方向沿圆周切线方向 v＝＝＝2πrn　单位：m/s 角速度 (ω) (1)描述物体绕圆心转动快慢的物理量 (2)是矢量(中学阶段不研究方向) ω＝＝ ＝2πn　　单位：rad/s 周期和转速(T/n) 物体沿圆周运动一周的时间叫周期，单位时间内转过的圈数叫转速 T＝＝ 单位：s n＝，单位：r/s 向心加速度(an) (1)描述速度方向变化快慢的物理量 (2)方向指向圆心 an＝＝ω2r 单位：m/s2 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＝man＝m＝mrω2＝mr＝mr4π2n2＝mωv． 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． 三、离心现象 1．定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动． 2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势． 3．受力特点(如图所示) (1)当F ＝mω2r时，物体做匀速圆周运动； (2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出； (3)当F<mω2r时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力． 一、判断题 1．物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的．(√) 2．物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的．(×) 3．匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比．(×) 4．匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因．(√) 5．比较物体沿圆周运动的快慢看线速度，比较物体绕圆心转动的快慢看周期或角速度．(√) 6．做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出．(×) 7．摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故．(×) 二、选择题 1．(多选)某传动装置如图所示．右轮的半径为r，a是它边缘上的一点．左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r．b点在小轮上，到小轮中心的距离为r．c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上．若在转动过程中链条不打滑，下列说法正确的是(　　 ) A．a点与b点的线速度大小相等 B．a点与d点的角速度大小相等 C．a点与c点的线速度大小相等 D．b点与d点的周期相等 解析：选CD　在转动过程中，链条不打滑，则链条连接的各点的线速度大小均相等，故C正确，A错误；由ω＝可知，ωc＝ωd<ωa，B错误；b点、c点和d点在同一轮上，故这三点的周期、角速度相等，D正确． 2．如图所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣物贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣物(　　 ) A．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用 B．所需的向心力由重力提供 C．所需的向心力由弹力提供 D．转速越快，弹力越大，摩擦力也越大 解析：选C　衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用，共3个力作用，因为衣服在圆筒内壁上不掉下来，竖直方向上没有加速度，重力与摩擦力二力平衡，靠弹力提供向心力，故A、B、D错误，C正确． 　描述圆周运动的物理量 1．(2021·全国甲，15)“旋转纽扣”是一种传统游戏．如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现．拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为(　　) A．10 m/s2　　　　　 B．100 m/s2 C．1 000 m/s2 D．10 000 m/s2 解析：选C　纽扣上各点绕其中心做圆周运动的角速度相等，已知n＝50 r/s，则an＝ω2r＝(2πn)2r＝4×π2×502×1×10－2m/s2≈1×103 m/s2，选项C正确． 2．(多选)如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它是由两个大小相等、直径约为30 cm的感应玻璃盘起电的，其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接，如图乙所示，现玻璃盘以100 r/min的转速旋转，已知主动轮的半径约为8 cm，从动轮的半径约为2 cm，P和Q是玻璃盘边缘上的两点．若转动时皮带不打滑，下列说法正确的是(　　 ) A．P、Q的线速度相同 B．玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反 C．P点的线速度大小约为1．6 m/s D．摇把的转速约