考点17 圆周运动-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点17 圆周运动 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 圆周运动 2023·全国甲卷·T17 2023·湖南卷·T8 2023·江苏卷·T13 2023·北京卷·T10 2023·河北卷·T8 2022·全国甲卷·T14 2022·河北卷·T10 2022·辽宁卷·T13 2022·北京卷·T8 2021·全国甲卷·T15 2021·浙江6月选考·T7 2020·全国卷Ⅰ·T16 2020·浙江7月选考·T2 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：圆周运动运动学、动力学等知识，与万有引力定律、动能定理、机械能守恒定律以及带电粒子在磁场中运动。 【备考策略】 1.熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系. 2.掌握匀速圆周运动由周期性引起的多解问题的分析方法. 3.会分析圆周运动的向心力来源，掌握圆周运动的动力学问题的分析方法，掌握圆锥摆模型． 4.掌握水平面内、竖直面内和斜面上的圆周运动的动力学问题的分析方法. 5.会分析水平面内、竖直面内和斜面上圆周运动的临界问题． 【命题预测】 要注意圆周运动知识与生活实际、能量问题相结合 考向1 圆周运动的运动学问题 1．描述圆周运动的物理量 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度等，具体如下： 2．常见的传动方式及特点 同轴转动 皮带传动 齿轮传动 装置 A、B两点在同轴的一个圆盘上 两个轮子用皮带连接，A、B两点分别是两个轮子边缘的点 两个齿轮轮齿啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点 特点 角速度、周期相同 线速度大小相等 线速度大小相等 转向 相同 相同 相反 规律 线速度与半径成正比： ＝ 向心加速度与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比： ＝ 向心加速度与半径成反比： ＝ 角速度与半径成反比： ＝ 向心加速度与半径成反比：＝ 【特别提醒】 1.匀速圆周运动各物理量间的关系 （2023·全国·统考高考真题）一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于（    ） A．1 B．2 C．3 D．4 （2023·甘肃甘南·校考三模）如图是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮，Ⅱ是半径为r2的小齿轮，Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为（　　） A． B． C． D． 考向2 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中合力、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． 4.解答圆周运动的动力学问题的基本思路 5．向心力来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以由重力、弹力、摩擦力等各种力提供，也可以是几个力的合力或某个力的分力提供，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力． 向心力Fn＝man＝m＝mrω2＝mωv＝m＝4mπ2f2r （1）匀速圆周运动中向心力来源 运动模型 向心力的来源图示 汽车在水平路面转弯 水平转台(光滑) 圆锥摆 飞车走壁 飞机水平转弯 火车转弯 （2）变速圆周运动中向心力来源 如图所示，当小球在竖直面内摆动时，沿半径方向的合力提供向心力，Fn＝FT－mgcos θ＝m，如图所示． 【特别提醒】 (1)圆锥摆的周期 如图，摆长为L，摆线与竖直方向夹角为θ。 受力分析，由牛顿第二定律得： mg tan θ＝mr 其中r＝L sin θ 解得T＝2π＝2π。 (2)结论 ①摆高h＝L cos θ，周期T越小，圆锥摆转得越快，θ越大。 ②摆线拉力F＝，圆锥摆转得越快，摆线拉力F越大。 ③摆球的加速度a＝g tan θ。 （多选）