4.3圆周运动-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第四章 曲线运动 4.3圆周运动 【考点预测】 1.圆周运动的描述 2.竖直方向的圆周运动 3.水平方向的圆周运动 4.离心运动和向心运动 5.圆周运动的临界和极值问题 【方法技巧与总结】 圆周运动的动力学问题 1．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 Fn＝m＝mrω2＝mr＝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． 2．离心运动和近心运动 (1)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)受力特点(如图) ①当F＝0时，物体沿切线方向飞出，做匀速直线运动． ②当0<F<mrω2时，物体逐渐远离圆心，做离心运动． ③当F>mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做近心运动． (3)本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力小于做匀速圆周运动需要的向心力． 3．匀速圆周运动与变速圆周运动合力、向心力的特点 (1)匀速圆周运动的合力：提供向心力． (2)变速圆周运动的合力(如图) ①与圆周相切的分力Ft产生切向加速度at，改变线速度的大小，当at与v同向时，速度增大，做加速圆周运动，反向时做减速圆周运动． ②指向圆心的分力Fn提供向心力，产生向心加速度an，改变线速度的方向． 【题型归纳目录】 题型一：常见的传动方式及应用 题型二：竖直平面内的圆周运动 题型三：水平面内的圆周运动 题型四：离心运动和向心运动 题型五：圆周运动的临界和极值问题 【题型一】常见的传动方式及应用 【典型例题】 例1．（2023·全国·高三专题练习）变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图所示是某一变速自行车齿轮传动结构示意图，图中A、B轮齿数为48、42，C、D轮齿数为18、12，若脚踏板转速一定，下列说法不正确的有（　　） A．该自行车可变换两种不同档位 B．该自行车可变换四种不同档位 C．当B轮与C轮组合时，骑行最轻松 D．若该自行车的最大行驶速度为4m/s，则最小行驶速度为2.33m/s 【方法技巧与总结】 常见的传动方式及特点 (1)皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. (2)摩擦传动和齿轮传动：如图甲、乙所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即vA＝vB. (3)同轴转动：如图所示，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． 练1． （2023·广东茂名·茂名市第一中学校考模拟预测）在我国汉代，劳动人民就已经发明了辘轳，如图所示，可转动的把手边缘上a点到转轴的距离为，辘轳边缘b点到转轴的距离为R，忽略空气阻力。在水桶离开水面后加速往上运动的过程中，下列说法正确的是（    ） A．把手边缘上a点的角速度小于辘轳边缘b点的角速度 B．水桶上升的速度大小等于把手边缘上a点的线速度大小 C．绳子拉力对水桶做的功等于水桶和水的机械能的增加量 D．拉力对水桶的冲量等于水桶动量的变化量 【题型二】竖直平面内的圆周运动 【典型例题】 例2．（2023·辽宁·校联考模拟预测）如图所示，一长为L的轻绳拉着质量为m的小球保持静止。现在给小球一个水平初速度，使小球在竖直面内做完整的圆周运动，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列判断正确的是（　　） A．小球在最高点的速度可以等于0 B．小球获得的初速度大小为 C．小球做圆周运动的过程中仅有一处合力指向圆心 D．小球过最低点与最高点时受到绳的拉力大小之差等于6mg 【方法技巧与总结】 竖直面内的圆周运动 1．常见模型 轻“绳”模型 轻“杆”模型 情景图示 弹力特征 弹力可能向下，也可能等于零 弹力可能向下，可能向上，也可能等于零 受力示意图 力学方程 mg＋FT＝m mg±FN＝m 临界特征 FT＝0，即mg＝m，得v＝ v＝0，即F向＝0，此时FN＝mg v＝的意义 物体能否过最高点的临界点 FN表现为拉力还是支持力的临界点 2.分析思路 练2．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）如图所示，轻杆的一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动。则（　　）    A．小球在运动过程中机械能守恒 B．小球在运动过程中加速度大小不变 C．小球运动到A点时，杆对小球作用力方向指向圆心 D．小球运动到C点时，杆对小球的作用力不可能为0 【题型三】水平面内的圆周运动 【典型例题】 例3．（2023·新疆·统考三模）如图甲所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用轻质细线相连的质量相等的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与