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专题七 圆周运动
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1.匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度(Ⅰ) 了解匀速圆周运动、线速度、角速度、周期及它们之间的关系;理解向心加速度
2.匀速圆周运动的向心力、离心现象(Ⅱ) 能够对物体的受力情况进行分析,要熟悉牛顿第二定律在圆周运动中的应用
[考纲研读]
考点一 匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度
单项选择题
1.(2016年6月·广东学考)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.角速度保持不变
C.向心加速度不变
D.向心加速度为0
答案:B
2.(2014年6月·广东学考)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,两轮边缘上的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
答案:C
3.(2013年6月·广东学考)如图所示,手表指针的运动可看作匀速转动,下列说法正确的是( )
A.秒针、分针、时针转动周期相同
B.秒针的角速度最大,时针的
角速度最小
C.秒针上A、B两点线速度一样大
D.秒针上A、B两点向心加速度一样大
答案:B
4.(2011年6月·广东学考)飞机做可视为匀速圆周运动的飞行表演.若飞行半径为2 000 m,速度为200 m/s,则飞机的向心加速度大小为( )
A.0.1 m/s2
B.10 m/s2
C.20 m/s2
D.40 m/s2
答案:C
一、匀速圆周运动
1.定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长相等,就是匀速圆周运动.
2.特点:加速度大小不变,方向始终指向圆心,是变加速运动.
3.条件:合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心.
二、描述圆周运动的物理量
项目
定义、意义
公式、单位
线速度
①描述圆周运动的物体
运动快慢的物理量(v)
②是矢量,某点线速度方向和过该点的半径垂直,和圆周相切
①v=_____
②单位:m/s
eq \f(Δl,Δt)
角速度
描述质点绕圆心转动快慢的物理量(ω)
①ω=______
②单位:rad/s
向心加
速度
①描述线速度方向改变的快慢
②方向:总指向圆心,时刻变化
①a=eq \f(v2,r)
②单位:m/s2
eq \f(Δθ,Δt)
周期和
频率
①周期是物体沿圆周运动一周所用的时间(T)
②频率是物体单位时间转过的圈数(f)
①T=eq \f(2πr,v),单位:s
②f的单位:赫兹(Hz)
三、描述圆周运动的物理量间的关系
【例1】 (2016·阳江模拟)甲、乙两物体分别做匀速圆周运动,如果它们转动的半径之比为1∶5,线速度之比为3∶2,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两物体的角速度之比是2∶15
B.甲、乙两物体的角速度之比是10∶3
C.甲、乙两物体的周期之比是2∶15
D.甲、乙两物体的周期之比是10∶3
解析:由v=rω可得
eq \f(ω甲, ω乙)=eq \f(v甲,r甲)∶eq \f(v乙,r乙)=eq \f(v甲,v乙)×eq \f(r乙,r甲)=eq \f(3,2)×eq \f(5,1)=eq \f(15,2),
又ω=eq \f(2π,T),所以eq \f(T甲,T乙)=eq \f(ω乙, ω甲)=eq \f(2,15),选项C正确.
答案:C
【例2】 (2016·中山模拟)(多选)由于地球的自转,比较位于赤道上的物体1与位于北纬60°的物体2,则( )
A.它们的角速度之比ω1∶ω2=2∶1
B.它们的线速度之比v1∶v2=2∶1
C.它们的向心加速度之比a1∶a2=2∶1
D.它们的向心加速度之比a1∶a2=4∶1
解析:两物体的角速度相同,A错误;物体1的轨道半径为R,则物体2的轨道半径为eq \f(R,2),则线速度之比v1∶v2=r1∶r2=2∶1,B正确;由a=ω2r可知向心加速度a∝r,则a1∶a2=2∶1,C正确.
答案:BC
单项选择题Ⅰ
1.(2015·深圳模拟)做匀速圆周运动的物体,其线速度( )
A.大小不变,方向改变
B.大小改变,方向不变
C.大小和方向都改变
D.大小和方向都不变
答案:A
2.(2016·江阳模拟)一个物体以角速度ω做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( )
A.轨道半径越大,线速度越大
B.轨道半径越大,线速度越小
C.轨道半径越大,周期越大
D.轨道半径越大,周期越小
答案:A
3.(2016·清远模拟)关于向心加速度的物理意义,下列说法正确的是( )
A.它描述的是线速度大小变化的快慢
B.它描述的是线速度方向变化的快慢
C.它描述的是物体运动的路程变化的快慢
D.它描述的是角速度变化的快慢