第四章 第3课时 圆周运动（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

第❸课时　圆周运动 一、匀速圆周运动 1．定义：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。 2．性质：加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动。 二、描述圆周运动的物理量 , 三、向心加速度 1．方向：始终指向圆心。 2．公式：an＝＝ω2r＝r＝ωv。 四、向心力 1．作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。 2．公式：F＝m＝mω2r＝m＝mωv＝m·4π2f2r。 3．方向：始终沿半径方向指向圆心。 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。 5．非匀速圆周运动中向心力与合力的关系 五、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，物体就会沿切线方向飞出去或做逐渐远离圆心的运动。 2．受力特点 3．本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是已有的力不足以提供匀速圆周运动需要的向心力。 如图所示的是一种叫“魔盘”的娱乐设施。最初当“魔盘”转速较小时，人随“魔盘”一起转动，当“魔盘”的转速逐渐增大时，离转轴越远的人越先滑向“魔盘”的边缘，则： (1)当“魔盘”转速较小且匀速转动，而“魔盘”上所有人都不滑动时，所有人转动的角速度都相同。(　　√　　) (2)若人都不打滑，离转轴越远的人，线速度越大。(　　√　　) (3)若人都不滑动，提供人随“魔盘”转动的向心力为静摩擦力。(　　√　　) (4)若每个人的质量相同，则随着“魔盘”转速的增大，离转轴最远的人最先达到最大静摩擦力。(　　√　　) (5)若人都不打滑，离转轴越远的人，向心加速度越大。(　　√　　) 1．(2021·全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图所示，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处的点向心加速度的大小约为(　　) A．10 m/s2　　　　　　 B．100 m/s2 C．1 000 m/s2 D．10 000 m/s2 C　解析：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×π2×502×1×10－2 m/s2≈1×103 m/s2，C正确。 2.如图所示，一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　　) A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 N C．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2 D　解析：汽车转弯时所受的力有重力、弹力和摩擦力，而向心力是根据力的效果命名的，不是物体实际受到的力，A错误；当汽车转弯速度为20 m/s时，根据Fn＝m，得所需的向心力Fn＝1×104 N，没有超过最大静摩擦力，所以车也不会侧滑，B、C错误；汽车转弯达到最大静摩擦力时，向心加速度最大为an＝＝ m/s2＝7.0 m/s2，D正确。 考点一 圆周运动的运动学分析 1．线速度、角速度、周期、频率四者的关系：v＝ωr＝＝2πrf。 2．常见的传动方式及特点 (1)边沿传动：(如图所示) 各接触点无相对滑动，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB。 (2)同轴传动：(如图所示) 绕同一转轴转动的物体，角速度相同，即ωA＝ωB，由v＝ωr可知，v与r成正比。 1.(2022·湖北黄冈中学二模)如图所示的是某电力机车雨刷器的示意图。雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，M、N为刮水片的两个端点，P为刮水片与雨刮臂的链接点，雨刮臂绕O轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是(　　) A．P点的线速度始终不变 B．P点的向心加速度不变 C．M、N两点的线速度相同 D．M、N两点的运动周期不同 C　解析：P点以O为圆心做圆周运动，所以线速度与向心加速度方向变化，A、B错误；由于刮水片始终保持竖直，所以刮水片各点的线速度与P点相同，所以M、N两点的线速度相同，C正确；刮水片上各点的周期相同，所以M、N两点的周期相同，D错误。 2.(2022·四川德阳测试)如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的齿轮边缘的两点，若A轮半径是B轮半径的1.5倍，则下列说法中正确的是(　　) A．A、B两点的线速度大小之比为3∶2 B．A、B两点的角速度大小之比为2∶3 C．A、B两点的周期之比为2∶3 D．A、B两点的向心加速度大小之比为