第4章 第3讲 第1课时 理清物理观念——圆周运动的描述（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第三讲　圆周运动 第1课时　理清物理观念—圆周运动的描述 纲举目张·主干系统 [微点判断] (1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。(×) (2)物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的。(√) (3)物体做匀速圆周运动时，其线速度是不变的。(×) (4)物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的。(×) (5)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(×) (6)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。(√) (7)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。(√) (8)做匀速圆周运动的物体，当合外力突然消失时，物体将沿切线方向飞出。(√) (9)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。(×) (10)做离心运动的物体所受合外力一定为0。(×) 关键知能·逐点清障　 提能点(一)　描述圆周运动的物理量 [题点自主盘查] 向心加速度 1.(2021·全国甲卷)“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处的点的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　纽扣在转动过程中ω＝2πn＝100π rad/s，由向心加速度a＝ω2r≈1 000 m/s2，C正确。 频率、线速度和角速度的关系 2. (多选)如图所示，相对转盘静止的小物块随转盘一起做匀速圆周运动。已知匀速圆周运动半径为r，角速度为ω，小物块所受摩擦力为f，则(　 ) A．r一定，f与ω2成反比 B．r一定，f与ω2成正比 C．v2一定，f与r成正比 D．v2一定，f与r成反比 解析：选BD　由受力分析可得，物体的静摩擦力提供向心力，则有f＝mω2r，故r一定时，f与ω2成正比；又由于f＝m，则当v2一定时，f与r成反比，故选B、D。 两个相关运动的分析 3．某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A、B，A盘固定一个信号发射装置P，能持续沿半径向外发射红外线，P到圆心的距离为28 cm。B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q，Q到圆心的距离为16 cm。P、Q转动的线速度相同，都是4π m/s，当P、Q正对时，P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口，如图所示，则Q每隔一定时间就能接收到红外线信号，这个时间的最小值应为(　 ) A．0.56 s B．0.28 s C．0.16 s D．0.07 s 解析：选A　P的周期：TP＝＝0.14 s；Q的周期：TQ＝＝0.08 s；因为经历的时间必须等于它们周期的整数倍，根据数学知识，0.14和0.08的最小公倍数为0.56 s，所以A正确。 [知能自主落实] 1．对an＝＝ω2r的理解 在v一定时，an与r成反比；在ω一定时，an与r成正比。 2．圆周运动各物理量间的关系 提能点(二)　几类常见的传动装置 [题点自主盘查] 1．[同轴转动](2021·广东高考)由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是(　 ) A．P点的线速度大小不变 B．P点的加速度方向不变 C．Q点在竖直方向做匀速运动 D．Q点在水平方向做匀速运动 解析：选A　由于杆OP匀速转动，P点到圆心的距离不变，故P点的线速度大小不变，A正确；P点的加速度为向心加速度，始终指向圆心，方向时刻变化，B错误；设OP＝l1，PQ＝l2，可知Q点到O点所在水平线的距离y＝l1sin(30°＋ωt)，故Q点在竖直方向的运动不是匀速运动，C错误；Q点到O点的水平距离x＝l2＋l1cos(30°＋ωt)，故Q点在水平方向的运动也不是匀速运动，D错误。 2．[齿轮传动]某机器的齿轮系统如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮一周的齿数为n1，行星轮一周的齿数为n2，当太阳轮转动的角速度为ω时，最外面的大轮转动的角速度为(　 ) A.ω B.ω C.ω D.ω 解析：选A　太阳轮、行星轮与大轮分别用A、B、C表示，由题图可知，A与B、B与C为齿轮传动，所以A与B、C的线速度大小是相等的；由齿轮数与周长关系可知：＝＝，则：RB＝RA，由题图可知：RC＝2RB＋RA，得：ωRA＝ω′RC，联立可得：ω′＝。故A正确，B、C、D错