内容正文:
小球由A 点抛出,落在B 点,
故有tan30°=yx=
gt
2v0
t=
2v0tan30°
g =
2 3v0
3g
x=v0t=
2 3v20
3g
故AB 间的距离L= xcos30°=
4v20
3g.
答案 (1)
4v20
3g
(2)
2 3v0
3g
第六章 圆周运动
考点整合
第1节 圆周运动
1.(1)之比 (2)ΔsΔt
(3)m/s (4)矢量 垂直 相
切 (5)弧长 (6)相等 2.(1)角Δθ 时间Δt
(2)ΔθΔt
(3)弧度每秒 rad/s rad·s-1 (4)角度
(5)一周 秒 (6)圈数 3.(1)乘积 (2)ωr
第2节 向心力
1.(1)圆心 (2)圆心 (3)mv
2
r mw
2r (4)①作用
效果 ②合力 (5)向心加速度 2.(1)圆心 (2)相
切 圆心 ①大小 ②方向 (3)向心加速度 切向
加速度 (4)①直线 圆周 ②圆周运动
第3节 向心加速度
1.(1)圆心 (2)垂直 方向 大小 2.(1)v
2
r ω
2r
(2)非匀速圆周运动
第4节 生活中的圆周运动
1.(1)向心加速度 (2)高 斜向弯道内侧 圆心
(3)支持力 重力
2.(1)重力 支持力 (2)①G-FN G-m
v2
R
gR ②FN-G G+m
v2
R
3.(1)G-FN (2)gR 完全失重
4.(1)远离圆心 (2)突然消失 不足以 (3)洗衣机
脱水 离心水泵 (4)限速 最大转速
应考训练
1.C 线速度方向沿切线方向,时刻改变,向心加速度
方向总是指向圆心,时刻改变.匀速圆周运动中角
速度保持不变,故C正确.
2.D 同轴转动时,角速度相等,②正确,③错误;由a
=ωr知,三者的速度不相等,①错误;由v=rω2 知,
a、b两点的向心加速度大小相等,且大于c点的向
心加速度,④正确.故D正确.
3.C 根据向心加速度表达式a=v
2
R
求解.
4.C 皮带不打滑,相等时间内转过的弧长相等,则线
速度大小相等.故C正确.
5.D 受力分析重力与支持力的合力提供向心力,有
mgtanθ≥mv
2
R.
解得v= gRtanθ,故D正确.
6.D 由F=mv
2
R
,F 不变,R2>R1 得v2>v1,故C错
误;由F=mω2R,F 不变,R2>R1 得ω2<ω1,由 T
=2πω
得T2>T1,由f=
1
T
知f2<f1,故A、B错误.
D正确.
7.B 只有重力提供向心力mg=m
v21
r1
,mg=m
v22
r2
,两
式相比得
v1
v2
=
r1
r2
,故B正确.
8.C 将汽车的运动近似看成是圆周运动,到最高点
时有mg-FN=m
v2
r
,依牛顿第三定律,可得汽车
对拱形桥的压力大小为FN=7500N.
9.A 做圆周运动的物体向心力方向沿半径指向圆
心.故A正确.
10.C 当转速足够大时,衣服对水滴的附着力不足以
提供水滴所需的向心力时,就做离心运动.故C
正确.
11.解析 (1)A、B 两物体跟着地球转动时,在相同
的时间内转动的角度相等,故角速度相同,ωA∶ωB
=1∶1;
(2)令地球的半径为R,A 物体做圆周运动的半径
为RA=R·sinθ1,B 物体做圆周运动的半径为
RB=R·cosθ2,又因为线速度v=r·ω,所以线速
度之比为vA∶vB=sinθ1∶cosθ2.
答案 1∶1 sinθ1∶cosθ2
12.解析 当火车以设计速度行驶时,火车所受重力
与轨道面支持力的合力刚好提供了向心力,当火
车速度大于v时,轨道提供的向心力小于所需要
的向心力,则多余的力由外轨向内挤压来提供.
答案 重 外
13.解析 小球在最低点时做圆周运动的向心
力由重力mg 和绳的拉力FT 提供(如图所
示),
即FT-mg=
mv2
r
,所以FT=14N.
小球对绳的拉力与绳对小球的拉力是一对作用力
和反作用力,所以小球在最低点时对绳的拉力大
小为14N.
答案 见解析
—09—
第六章 圆周运动
学考考点
匀速圆周运动、线速度、角速度
向心力
向心加速度
生活和生产中的圆周运动
第1节 圆周运动
1.线速度
(1)定义:做圆周运动的物体通过的弧长与
所用时间 .
(2)定义式:v= .
(3)单位: .
(4)矢标性:线速度是 ,其方向和半
径 ,和圆弧 .
(5)物理意义:描述圆周运动的物体通过
快慢的物理量.
(6)匀速圆周运动:线速度大小处处
的圆周运动.
2.角速度、周期和转速
(1)角速度定义:做圆周运动的物体,半径转
过的 与所用 之比.
(2)角速度定义式:ω= .
(3)角速度单位: ,符号为
或 .
(4)角速度物理意义:描述圆周运动的物体
与圆心连线扫过 快慢的物理量.
(5)周期:做匀速圆周运动的物体,运动
所用的时间,单位是 .
(6)转速:物体单位时间内转过的 ,
单位为转每秒或转每分.
3.线速度与角速度的关系
(1)在圆周运动中,线速度的大小等于角速
度大小与半径的 .
(2)表达式:v= .
第2节 向心力
1.向心力
(1)定义:做匀速圆周运动的物体受到指向
的合力.
(2)方向:始终指向 ,与线速度方向
垂直.
(3)公式:Fn= 或Fn= .
(4)来源
①向心力是按照力的 命名的,物体
受到指向圆心的外力均可称为向心力.
②匀速圆周运动中向心力可能是物体所受
外力的 ,也可能是某个力的分力.
(5)作用:产生 ,改 变 线 速 度 的
方向.
2.变速圆周运动和一般曲线运动
(1)做变速圆周运动的物体所
受合力一般不指向 .
(2)根据合力F产生的效果,可以把F 分解
为跟圆 的分力Ft和指向
的分力Fn,如图.
①切向加速度:由切向分力Ft 产生的加速
度,效果是改变物体速度的 .
②向心加速度:由指向圆心的分力Fn 产生
的加速度,效果是改变速度的 .
(3)变速圆周运动:同时具有
和 的圆周运动.
—23—
(4)一般的曲线运动
①一般的曲线运动:运动轨迹既不是
也不是 的曲线运动.
②处理方法:可以把曲线分割成许多很短的
小段,质点在每一小段的运动都可以看作
的一部分.
第3节 向心加速度
1.匀速圆周运动的加速度方向
(1)定义:物体做匀速圆周运动时的加速度
都指向 ,这个加速度叫作向心加
速度.
(2)向心加速度的作用:向心加速度的方向
总是与速度方向 ,故向心加速度的
作用只改变速度的 ,对速度的
无影响.
2.匀速圆周运动的加速度大小
(1)向心加速度公式:an= =
.
(2)向心加速度的公式既适用于匀速圆周运
动,也适用于 .
第4节 生活中的圆周运动
1.火车转弯
(1)运动特点:火车在弯道上运动时可看作
圆周运动,因而具有 ,由于其质量
巨大,需要很大的向心力.
(2)轨道设计:转弯处外轨略 (选填
“高”或“低”)于内轨,火车转弯时铁轨对火
车的支持力FN 的方向是 ,它与重
力的合力指向 ,为火车转弯提供一
部分向心力.
(3)向心力的来源:依据弯道的半径和规定
的行驶速度,适当选择内外轨的高度差,使
转弯时所需的向心力几乎完全由
和 的合力来提供.
2.汽车过拱形桥
(1)向心力来源:汽车过拱形桥时做圆周运
动,所需向心力由 和桥面的
的合力提供.
(2)拱形桥上的受力特点
①凸形桥最高点
向心力:F向= =mv
2
R
;
支持力:FN= <G.
v越大,则FN 越小,当v=
时,FN=0.
②凹形桥最低点
向心力:F向= =mv
2
R
;支
持力:FN= >G.
v越大,则FN 越大.
3.航天器中的失重现象
(1)航天器中物体的向心力:由物体的重力
和航天器的支持力提供,即
=mv
2
R.
(2)当航天器的速度v=
时,FN=0,此时航天器中的航天员及其内
部物体均处于 状态.
4.离心运动
(1)定义:物体沿切线飞出或做逐渐
的运动.
(2)发生离心的条件:合力 或
提供向心力.
(3)应用: 、 、制造无缝
钢管.
(4)防止:汽车转弯时要 ;转速很高
的砂轮和飞轮不得超过其允许的 .
—33—
考点一 匀速圆周运动的线速度、角速度
(2023·湖南合格考真
题)如图,某个走时准确的
时钟,分针与时针由转动轴
到针尖的长度之比是1.4∶1.
分针与时针的角速度大小分
别为ω1、ω2,分针针尖与时针针尖的线速度大
小分别为v1、v2.下列关系正确的是 ( )
A.v1>v2 B.v1=v2
C.ω1=ω2 D.ω1<ω2
【解析】 在一个小时的时间内,分针转过的
角度为360°,而时针转过的角度为30°,所以
分针与时针的角速度之比为ω1∶ω2=360°∶
30°=12∶1,而ω1>ω2,C、D错误;由v=rω
可得,线速度之比为:v1∶v2=1.4×12∶1
×1=16.8∶1,即v1>v2,A正确,B错误.
【答案】 A
考点二 向心加速度
(2024·湖南合格考真题)如图,长为L
的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小
球A、B,放置在光滑水平桌面上,杆中心O
有一竖直方向的固定转动轴,小球 A的质
量大于B的质量.当杆以角速度ω绕轴匀速
转动时,A、B的向心加速度大小为aA、aB.
关于aA、aB 大小关系正确的是 ( )
A.aA>aB B.aA=aB
C.aA<aB D.无法确定
【解析】 小球A、B同轴转动,角速度相同,
向心加速度大小为a=ω2r0
O 点为杆中心,故小球A、B运动半径相等,
可得aA=aB.故选B.
【答案】 B
考点三 向心力
(2024·湖南合格考真题)如图,一物块置于
水平圆盘上,在重力、支持力、摩擦力作用下,
随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动.物块
做匀速圆周运动的向心力来源于 ( )
A.重力
B.支持力
C.摩擦力
D.重力和支持力的合力
【解析】 小物块做匀速圆周运动,受到的合
外力提供向心力,重力和支持力是一对平衡
力,则小物块向心力来源于它受到的静摩擦
力.故选C.
【答案】 C
考点四 生活中的圆周运动
火车转弯做圆周运动,如果外轨和内轨一
样高,火车能匀速通过弯道做圆周运动,下
列说法中正确的是 ( )
A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水
平弹力,所以外轨容易磨损
B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水
平弹力,所以内轨容易磨损
C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重
力,所以内外轨道均不磨损
D.以上三种说法都是错误的
【解析】 火车在水平轨道上转弯的向心力
来源就是外轨对车轮的弹力提供,所以外轨
容易磨损.故A正确.
【答案】 A
—43—
考点五 探究向心力大小与半径、角速度、质
量的关系
(2022·湖南合格真题)用如图所示的装
置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的
向心力的大小与哪些因素有关.
(1)本实验采用的科学方法是 .
A.控制变量法 B.累积法
C.微元法 D.放大法
(2)图示情景正在探究的是 .
A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
(3)通过本实验可以得 到 的 结 论 是
.
A.在质量和半径一定的情况下,向心力的
大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下,向心力的
大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下,向心力
的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下,向心力
的大小与半径成反比
【解析】 (1)本实验采取的方法是控制变
量法.
(2)本实验中,转动半径相同,角速度相同,
故探究的是向心力大小与物体质量的关系.
(3)本实验可得到的结论是:半径和角速度
一定 的 情 况 下,向 心 力 的 大 小 与 质 量 成
正比.
【答案】 (1)A (2)D (3)C
考点六 离心现象
在日常生活中有许多地方需要注意离心
现象造成的危害,下列措施不是用于预防离
心现象危害的是 ( )
A.在平直的校园路面上设置减速带
B.在砂轮的外侧加防护罩
C.在铁饼的投掷区域修建钢丝网
D.在道路的拐弯处竖立限速标示牌
【解析】 平直的校园路面上设置减速带,只
是为了减慢车速,不是利用离心现象,故 A
错误;砂轮外侧加一个防护罩,防止因产生
离心运动,对人有伤害,故B正确;在铁饼的
投掷区域修建钢丝网,这是为了防止铁饼飞
出的,这是为了防止离心现象,故C正确;公
路将要进入弯道处设有限速的警示标志,是
为了防止由于离心现象而出现侧滑,这是防
止离心现象,故D正确;本题不是防止离心
现象的,故选A.
【答案】 A
一、选择题
1.如图所示,电风扇正常转动时,扇叶上P 点
绕轴做匀速圆周运动,则P 点的 ( )
A.线速度保持不变 B.向心加速度不变
C.角速度保持不变 D.向心加速度为零
—53—
2.如图所示是一个玩具陀螺,a、b
和c是陀螺上的三个点.当陀螺
绕垂直于地面的轴线以恒定角
速度ω旋转时,下列说法正确的
有 ( )
①a、b和c三点的线速度大小相等
②a、b和c三点的角速度相等
③a、b的角速度比c的大
④a、b的加速度比c的大
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
3.飞机做可视为匀速圆周运动的飞行表演.若
飞行半径为2000m,速度为200m/s.则飞
机的向心加速度大小为 ( )
A.0.1m/s2 B.10m/s2
C.20m/s2 D.40m/s2
4.如图所示,一条绷紧的皮带连接两个半径不
同的皮带轮.若皮带轮做匀速转动,两轮边
缘的N、P 两点 ( )
A.角速度相同
B.转动周期相同
C.线速度大小相同
D.向心加速度大小相同
5.如图所示,公路路面的倾斜角为θ,在弯道路段
的半径为R,重力加速度为g.要保证安全,汽
车在弯道路段的行驶速度应满足 ( )
A.v=gRtanθ B.v=gR2tanθ
C.v≤ gRsinθ D.v≤ gRtanθ
6.如图所示.细绳拉着小球在光滑水平面上先
后沿轨道1和轨道2做匀速圆周运动,若拉
力F不变,小球在轨道2比轨道1上运动的
( )
A.周期小 B.转速大
C.线速度小 D.角速度小
7.如图所示,竖直平面内有两个半径分别为r1
和r2 的圆形过山车轨道 N、P.若过山车在
两个轨道的最高点对轨道的压力都恰好为
零,则过山车在N、P 最高点的速度比为
( )
A.
r1
r2
B.
r1
r2
C.
r2
r1
D.
r2
r1
8.汽车质量为1.0×103kg,以5m/s的速率
通过拱形桥的最高点,拱桥的半径为10m,
g取10m/s2,此时汽车对拱形桥的压力大
小为 ( )
A.1.0×103N B.2.0×103N
C.7.5×103N D.5.0×103N
—63—
9.如图,一个圆盘在水平面内绕通过中心的竖
直轴匀速转动,盘上一小物体相对圆盘静
止,随圆盘一起运动.关于这个物体受到的
向心力,下列说法中正确的是 ( )
A.向心力方向指向圆盘中心
B.向心力方向与物体的速度方向相同
C.向心力方向与转轴平行
D.向心力方向保持不变
10.如图所示,在高速转动的洗衣机脱
水桶内壁上,有一件湿衣服随桶一
起转动,在保证衣服不滑动的情况
下 ( )
A.桶转速增大时,衣服对桶壁的压力不变
B.桶转速增大时,衣服对桶壁的压力减小
C.桶转速足够大时,衣服上的水滴将做离
心运动
D.桶转速足够大时,衣服上的水滴将做向
心运动
二、非选择题
11.假设地球为一球体,地球绕地
轴自转时,在其表面上有A、B
两物体,θ1 和θ2 为已知,A、B
两物体的角速度之比为ωA∶
ωB= ,线速度之比vA∶vB=
.
12.火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度
差由转弯半径与火车速度确定.若在某转
弯处规定行驶的速度为v,当火车以v的
速度通过此弯路时,火车所受 力
与轨道面支持力的合力提供向心力;当火
车速度大于v时,轮缘挤压 轨.
13.如图所示,质量为1kg的小
球用细绳悬挂于 O 点,将小
球拉离竖直位置释放后,到
达最低点时的速度为2m/s,
已知球心到悬点的距离为1m,重力加速
度g取10m/s2,求小球在最低点时对绳的
拉力的大小.
—73—