2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题：圆周运动

2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题 圆周运动 一、运动特征 加速度变化的变速曲线运动，其中匀速圆周运动的加速度为向心加速度，大小恒定，方向随时在变化。描述圆周运动的基本特征量有线速度、角速度、向心加速度、周期、向心力等。 二、核心关系式 1、 2、 3、 r 三、典型问题 1、皮带传动与同轴转动 皮带传动——边缘部分各点线速度大小相等。如图中A、B点的线速度大小相等。 同轴传动——各点的角速度相等。如图中B、C点的线速度大小相等。 2、水平面匀速圆周运动 3、 竖直面圆周运动 （1）绳球模型——最高点临界速度问题 （2）杆球模型——最高点速度最小可以等于0。同样存在临界速度，临界速度用以区分杆对球的作用力是拉力还是支持力。 4、 生活中的圆周运动 四、解题基本思路 先做好受力分析，找到具体是由哪个力充当向心力，然后再根据牛顿第二定律建立方程，求解相关问题。 五、经典例题 （一）圆周运动中个参量之间的关系 例1、如图所示为某一皮带传动装置。主动轮的半径为，从动轮的半径为。已知主动轮做顺时针转动，转速为，转动过程中皮带不打滑。下列说法正确的是（ ） A. 从动轮做顺时针转动 B. 从动轮做逆时针转动 C. 从动轮的转速为 D. 从动轮的转速为 答案：BC 例2、图为一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图。点和点位于同一条“经线”上，点和点位于“赤道”上，为球心。下列说法正确的是（ ） A. 、的线速度大小相等 B. 、的角速度大小相等 C. 、的向心加速度大小相等 D. 、的向心加速度方向均指向 答案：B （二）水平匀速圆周运动 例3、如图所示，带有中心转轴的水平转盘上放置一质量为1kg的小物块，物块与转轴通过轻质弹簧连接，小物块处于静止状态，弹簧伸长4cm。已知弹簧的劲度系数为100N/m、原长为36cm，现让转盘从静止开始缓慢加速转动，下列说法中正确的是（　　） A.当物块与转盘间的摩擦力恰好为零时，转盘角速度为rad/s B.当物块与转盘间的摩擦力大小为2N时，转盘角速度一定为rad/s C.当转盘角速度为rad/s时，物块与转盘间的摩擦力大小为4N D.当转盘角速度由rad/s增加到rad/s的过程中物块与转盘间的摩擦力逐渐增大 答案：C 例4、如图所示，长为的细线上端固定于悬点O，细线下面悬挂一质量为m的小钢球。钢球在水平面内以为圆心做匀速圆周运动时，细线与的夹角为。忽略空气阻力。重力加速度为g。则（　　）    A.细绳拉力为 B.小钢球受向心力为 C.小钢球运动的半径为 D.小球运动的速度为 答案：D （三）竖直圆周运动 例5、如图所示，小球a、b分别在细绳和轻质细杆作用下在竖直面内做圆周运动，两小球运动的半径均为R，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A.小球a经过最高点时的速度可能小于 B.小球b经过最高点时的速度可能小于 C.小球a经过最高点时，细绳对小球a可能没有力的作用 D.小球b经过最高点时，细杆对小球b一定有支持力作用 答案：BC （四）生活中的圆周运动 例6、如图所示，一辆汽车正通过一段水平的弯道公路。若汽车的运动视为匀速圆周运动，则（       ） A.该汽车速度恒定不变 B.汽车左右两车灯的线速度大小相等 C.跟公路内道相比，汽车同速率在外道行驶时所受的摩擦力较小 D.跟晴天相比，雨天汽车在同车道同速率行驶时所受的摩擦力较小 答案：C 六、强化训练 （一）选择题 1、如图所示，在半径为的洗衣机圆桶内，有一件质量为的衣服紧贴着圆桶的竖直内壁随圆桶以角速度做匀速圆周运动。滚筒转轴沿竖直方向，重力加速度为。下列说法不正确的是（　　） A. 衣服对圆桶内壁的压力大小为 B. 圆桶内壁对衣服的静摩擦力大小为 C. 若圆桶的转速增大，则衣服对圆桶内壁的压力也增大 D. 若圆桶的转速增大，则圆桶内壁对衣服的静摩擦力也增大 2、甲图是洗衣机脱水桶甩干衣服的情境，乙图是两个圆锥摆，丙图是完全相同的两个小球在内壁光滑的倒圆锥内做匀速圆周运动。关于这三种圆周运动，下列说法正确的是 A.甲图中衣服随脱水桶一起匀速转动的过程中，桶对衣服的摩擦力提供向心力 B.乙图中两小球的线速度大小相等 C.乙图中两小球具有相同的运动周期 D.丙图中球的角速度大于球的角速度 3、有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目（如图所示）。钢绳的一端系着座椅，另一端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内。将游客和座椅看作一个质点，不计钢绳的重力，以下分析正确的是（　　） A.旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力 B.根据可知，坐在外侧的游客旋转的线速度更大 C.根据可知，“飞椅”转动的角速度越大，旋转半径越小 D.若“飞椅”转动的角速度变大，钢绳上的拉力大小不变 4、有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆形表演台的光滑侧壁做匀速圆周运动。图中的圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法正确的是（　　） A. h越高，摩托车对侧壁的压力将越大 B. h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大 C. h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小 D. h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大 5、如图所示，在水平转台上放一可视为质点的木块，细绳的一端系在木块上，另一端穿过固定在转台圆心O处的光滑圆筒后悬挂一轻质砂桶，OM段细绳水平，木块与O点间距离r=0.1m。初始时砂桶装有质量为m=1.28kg砂子，木块和转台一起做匀速圆周运动的角速度为ω，木块和转台恰好不相对滑动。砂桶缓慢漏砂，当砂子漏完时，木块和转台也恰好不相对滑动。已知木块和转台间的动摩擦因数为μ=0.16，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计砂桶的质量，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A.转台转动的角速度ω=4rad/s B.木块的质量为2kg C.漏砂的过程中，木块所需向心力减小 D.漏砂的过程中，木块所受摩擦力先减小后增大 6、如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A.图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态 B.图b中增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C.图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D.图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 7、如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子C，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（　　） A.线速度突然增大 B.角速度突然增大 C.向心加速度突然增大 D.悬线拉力突然减小 8、如图所示，轻杆的一端与小球相连，可绕O点在竖直面内自由转动，轻杆长0.5m，小球质量为3.0kg，可视为质点，现给小球一初速度使它做圆周运动，若小球通过轨道最低点a处的速度为，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　）    A.通过轨道最高点b处的速度大小为2m/s B.a处小球受到杆的弹力方向竖直向上，大小为126N C.b处小球受到杆的弹力方向竖直向上，大小为66N D.b处小球受到杆的弹力方向竖直向下，大小为66N 9、如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R。现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管内运动，小球通过最高点时的速率为，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A.若，则小球对管无压力 B.若，则小球对管内上壁有压力 C.若，则小球对管内上壁有压力 D.不论多大，小球对管内下壁都有压力 10、如图“水流星”表演时，绳长为2L，一端在手里，一端连接盛水的容器，要使表演成功，则杯子运动到最高点处的速度至少是（　　） A. B. C. D.2 （二）计算题 11、如图1所示，在公路的弯道处，通常路面是外高内低的倾斜坡面。已知某品牌汽车质量为，汽车转弯的圆弧半径为，路面与水平面间的夹角为，简化示意图如图2所示。 （1）如果汽车在转弯的某一时刻，车轮没有沿斜坡方向的相对运动趋势，求此时汽车的速度大小； （2）如果汽车以速度大小（）匀速转弯，则汽车的向心力由哪些力的合力提供？并求出此时沿倾斜路面方向上的摩擦力大小。     12、国家跳台滑雪中心，位于河北省张家口市崇礼区古杨树，是2022年北京冬奥会跳台滑雪项目竞赛场馆，是张家口主办区工程量最大、技术难度最高的竞赛场馆，北京冬奥会期间在此进行了许多比赛项目。如图乙为某次比赛过程的简化图，若运动员从雪道上的A点由静止滑下后沿切线从B点进入半径的竖直圆弧轨道BDC，从轨道上的C点飞出。A、B之间的竖直高度，OB与OC互相垂直，。运动员和装备的总质量且视为质点，摩擦和空气阻力不计。取重力加速度，，。求： （1）在轨道最低点D时，运动员的速度大小； （2）运动员滑至D点时对轨道的压力； （3）运动员滑离C点后在空中飞行到最大高度时与C的水平距离。 13、如图所示，半径为的光滑半圆轨道竖直放置，质量为的钢球从A点射入。通过轨道的最高点后水平抛出，落在A点左侧离A点处的点。重力加速度。求： （1）小球在点时速度的大小； （2）小球在点时对轨道的压力。 参考答案： 1、 D 2、 C 3、 B 4、 D 5、 AD 6、 B 7、 BC 8、 D 9、 AB 10、 A 11、答案: （1）；（2）汽车的向心力由重力、支持力和静摩擦力的合力提供， 12、答案: （1）；（2）3000N，方向竖直向下；（3）19.2m 13、答案: （1） ；（2），方向竖直向上 学科网（北京）股份有限公司 $$