单元检测：圆周运动及应用

圆周运动的规律及其应用一、 匀速圆周运动的基本规律1．匀速圆周运动的定义：作 的物体，如果在相等时间内通过的 相等，则物体所作的运动就叫做匀速圆周运动。

2．匀速圆周运动是：速度 不变， 时刻改变的变速运动；是加速度 不变， 时刻改变的变加速运动。

3．描述匀速圆周运动的物理量 线速度：r Tr t s v ωπ===2，方向沿圆弧切线方向，描述物体运动快慢。

角速度：Tt πθω2== 描述物体转动的快慢。

转速n ：每秒转动的圈数，与角速度关系n πω2= 向心加速度： v r rv a ωω===22描述速度方向变化快慢，其方向始终指向圆心。

向心力：向心力是按 命名的力，任何一个力或几个力的合力只要它的 是使物体产生 ，它就是物体所受的向心力．向心力的方向总与物体的运动方向 ，只改变线速度 ，不改变线速度 ．==ma F v m r m rv m ωω==22。

二、 匀速圆周运动基本规律的应用【基础题】例1：上海锦江乐园新建的“摩天转轮”，它的直径达98m ，世界排名第五，游人乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，每转一周用时25min.下列说法中正确的是 ( )A . 每时每刻，每个人受到的合力都不等于零 B. 每个乘客都在做加速度为零的匀速运动C. 乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变D. 在乘坐过程中每个乘客的线速度保持不变【同步练习】1．一物体作匀速圆周运动，在其运动过程中，不发生变化的物理量是（ ）A ．线速度B ． 角速度C ．向心加速度D ．合外力2．质量一定的物体做匀速圆周运动时，如所需向心力增为原来的8倍，以下各种情况中可能的是（ ）A. 线速度和圆半径增大为原来的2倍B. 角速度和圆半径都增大为原来的2倍C. 周期和圆半径都增大为原来的2倍D. 频率和圆半径都增大为原来的2倍3．用细线将一个小球悬挂在车厢里，小球随车一起作匀速直线运动。

当突然刹车时，绳上的张力将（ ）A. 突然增大B. 突然减小C. 不变D. 究竟是增大还是减小，要由车厢刹车前的速度大小与刹车时的加速度大小来决定4．汽车驶过半径为R 的凸形桥面，要使它不至于从桥的顶端飞出，车速必须小于或等于（ ）A. 2RgB. RgC. Rg 2D. Rg 35．做匀速圆周运动的物体，圆半径为R ，向心加速度为a ，则以下关系式中不正确的是（ ）A. 线速度aR v =B. 角速度R a =ωC. 频率R a f π2=D. 周期aR T π2= 6．一位滑雪者连同他的滑雪板共70kg ，他沿着凹形的坡底运动时的速度是20m/s ，坡底的圆弧半径是50m ，试求他在坡底时对雪地的压力。

考点03 圆周运动的规律及应用基础知识一、常见的传动方式及特点同轴转动同缘传动装置图基本特点、、相同轮缘处______相同转动方向相同______【例题1】如图所示,三个齿轮的半径之比为1:3:5,当齿轮转动时,小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B 点,若A轮顺时针转动,则B轮会_____ 转动,AB两轮的转速之比为______。

【总结】同缘传动,线速度大小相同;同轴转动,角速度、周期、转速相同。

二、圆周运动的多解性问题【例题2】一位同学玩飞镖游戏,已知飞镖距圆盘为L,对准圆盘上边缘的A点水平抛出,初速度为v0,飞镖抛出的同时,圆盘以垂直圆盘且过盘心O点的水平轴匀速转动。

若飞镖恰好击中A点,空气阻力忽略不计,重力加速度为g,则飞镖打中A点所需的时间为______;圆盘的半径R为______;圆盘转动的线速度的可能值为______。

【总结】分析思路:1.两个物体运动的有关联性; 2.物体做圆周运动有周期性。

三、匀速圆周运动1.特点：速度与加速度的不变、不断变化。

2.性质：匀速圆周运动是一种___________________________运动。

3.离心运动和近心运动①当时,物体做匀速圆周运动;②当时,物体沿切线飞出;③当时,物体做离心运动; ④当时,物体做近心运动。

四、向心力的来源运动模型汽车转弯水平转台(光滑) 火车转弯图示向心力提供动力学问题【例题3】如图所示,一同学用轻绳拴住一个装有水(未满)的水杯,让水杯在水平面内做匀速圆周运动,不计空气阻力,下列说法中正确的是( )A.水杯匀速转动时,杯中水面呈水平B.水杯转动的角速度越大,轻绳与竖直方向的夹角越大C.水杯转动的周期越小,轻绳在水平方向上的分力越大D.水杯转动的线速度越大,轻绳在竖直方向上的分力越大【总结】思路：1.确定研究对象。

2.确定圆周运动的轨道平面,以及、。

3.对物体进行分析,确定向心力来源。

4.根据牛顿运动定律和圆周运动知识列方程求解。

圆周运动及其应用专题复习(答案版 )课前复习1. 描绘圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加快度、向心力等，现比较以下表：物理量 意义、方向公式、单位线速度① 描绘做圆周运动的物体运动快慢的物理量(v) ①v ＝ l ＝ 2πr② 方向与半径垂直，和圆周相切t T② 单位： m/s角速度① 描绘物体绕圆心转动快慢的物理量 (ω)Δθ 2π②中学不研究其方向① ω＝ t ＝T②单位： rad/s周 期 和 ① 周期是物体沿圆周运动一圈的时间 (T)① T ＝2πr；单位： s转速② 转速是物体在单位时间内转过的圈数((n)，也v叫频次 (f)② n 的单位 r/s 、r/min1③ f 的单位： Hz③ 周期与频次的关系为 T ＝ f(a n )向 心 加①描绘速度方向变化快慢的物理量a n ＝v2速度②方向指向圆心① ＝ω2rr② 单位： m/s 24π向心力 ①作用成效是产生向心加快度，只改变线速度的v2① F n ＝m ω2r ＝ m2方向，不改变线速度的大小r ＝ m T 2 r② 方向指向圆心 .②单位： N2.匀速圆周运动有关性质:(1) 定义 :物体沿圆周运动，而且线速度大小到处相等的运动． (2) 匀速圆周运动的特色速度大小不变而速度方向时辰变化的变速曲线运动．只存在向心加快度，不存在切向加快度． 合外力即产生向心加快度的力，充任向心力(3) 条件：合外力大小不变，方向一直与速度方向垂直且指向圆心．课前练习1.某型石英表中的分针与时针可视为做匀速转动，分针的长度是时针长度的 1.5 倍，则以下说法中正确的选项是 ()A ．分针的角速度与时针的角速度相等B ．分针的角速度是时针的角速度的 60 倍C ．分针端点的线速度是时针端点的线速度的18 倍D ．分针端点的向心加快度是时针端点的向心加快度的 1.5 倍【分析】 分针的角速度 ω1＝ 2π π rad/min ，时针的角速度 ω2＝ 2π πrad/min.T ＝ 30 T ＝ 36012ω1∶ω2＝ 12∶1， v 1∶v 2 ＝ω1r 1∶ω2r 2＝ 18∶1， a 1∶a 2＝ ω1 v 1∶ω2v 2＝ 216∶1，故只有 C 正确． 【答案】C2.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新式高速列车，以下图．当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用；行走在直线上时， 车厢又恢还原状， 就像玩具“不倒翁”同样． 假定有一超高速列车在水平面行家驶，以 360 km/h 的速度拐弯，拐弯半径为1 km ，则质量为 50 kg 的乘客，在拐弯过 程中所遇到的火车给他的作使劲为 (g 取 10 m/s 2)( )A ． 500 NB ．1 000 N C． 500 2 N D ． 0【分析】 乘客所需的向心力：v 2F ＝ m500 N ，故火车对乘客的R ＝ 500 N ，而乘客的重力为作使劲大小为 N ＝ F 2 ＋G 2＝ 500 2 N ， C 正确． 【答案】 C讲堂复习：考点 1: 圆周运动的运动学剖析21.对公式 v ＝ ωr 和 a ＝ vr ＝ ω2r 的理解(1) 由 v ＝ωr 知， r 一准时， v 与 ω成正比； ω一准时， v 与 r 成正比； v 一准时， ω与 r 成反比．2(2) 由 a ＝v＝ ω2r 知，在 v 一准时， a 与 r 成反比；在ω一准时， a 与 r 成正比．r(1) 同轴传动：固定在一同共轴转动的物体上各点角速度同样．(2) 皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带(或齿轮 )传动的两轮边沿上各点线速度大小相等．例 1:(2013 届连云港高三模拟 )以下图，半径为r ＝20 cm 的两圆柱体 A 和 B ，靠电动机带动按同样方向均以角速度 ω＝ 8 rad/s 转动，两圆柱体的转动轴相互平行且在同一平面内， 转动方向已在图中标出，质量平均的木棒水平搁置其上，重心在刚开始运动时恰在 B 的正上 方，棒和圆柱间动摩擦因数μ＝，两圆柱体中心间的距离 s ＝ 1.6 m ，棒长 l ＞m ，重力加快度取 10 m/s 2，求从棒开始运动到重心恰在A 的正上方需多长时间？【审题视点】(1) 开始时，棒与 A 、B 有相对滑动先求出棒加快的时间和位移．(2)棒匀速时与圆柱边沿线速度相等，求出棒重心匀速运动到A 正上方的时间． 【分析】棒开始与 A 、 B 两轮有相对滑动，棒受向左摩擦力作用，做匀加快运动，末速度v ＝ ωr＝8× 0.2 m/s ＝ 1.6 m/s ，加快度a ＝ μg＝ 1.6 m/s 2，时间vt 1＝ a ＝1 s ，t 1 时间内棒运动位移12s 1＝ 2at 1 ＝ 0.8 m.今后棒与A 、B 无相对运动，棒以v ＝ ωr 做匀速运动，再运动s 2＝ s － s 1＝ 0.8 m ，重心到 A 的正上方需要的时间s 2t 2＝ v ＝ 0.5 s ，故所求时间 t ＝t 1＋ t 2＝ 1.5 s.【答案】1.5 s例 2．小明同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：迅速丈量自行车的骑行速度． 他的假想是： 经过计算脚踏板转动的角速度， 计算自行车的骑行速度． 经过骑行，他获得以下的数据：在时间t 内脚踏板转动的圈数为N ，那么脚踏板转动的角速度ω＝ ________；要计算自行车的骑行速度， 还需要丈量的物理量有 ____________________ ；自行车骑行速度的计算公式 v ＝ ________.【分析】 θ 依照角速度的定义式ω＝＝2N πtv t ；要计算自行车的骑行速度，因为 ＝ω 后 R ，还要知道自行车后轮的半径 R ，r 1ω后＝ ω飞轮 ，而 ω飞轮 r 2＝ ω牙盘 r 1，ω牙盘 ＝ ω，联立以上各式解得 v ＝ R ω r 2 Nr 1 ＝2 πR tr 2【答案】.故还需知道后轮半径R ，牙盘半径 r 1，飞轮半径r 2. 2N πtr 2r 1 R ω 或r 2Nr 12πR tr 2考点 2:圆周运动的动力学剖析 1.向心力的根源向心力是按力的作用成效命名的，能够是重力、弹力、摩擦力等各样力，也能够是几个力的协力或某个力的分力，所以在受力剖析中要防止再此外增添一个向心力． 2． 向心力确实定(1) 确立圆周运动的轨道所在的平面，确立圆心的地点．(2) 剖析物体的受力状况，找出全部的力沿半径方向指向圆心的协力就是向心力．3． 解决圆周运动问题的主要步骤(1) 审清题意，确立研究对象．(2) 剖析物体的运动状况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等． (3) 剖析物体的受力状况，画出受力表示图，确立向心力的根源． (4) 据牛顿运动定律及向心力公式列方程．(5) 求解、议论．例 3:(2012 福·建高考 )以下图，置于圆形水平转台边沿的小物块随转台加快转动，当转速达到某一数值时，物块恰巧滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径 R ＝ 0.5 m ，离水平 地面的高度 H ＝ 0.8 m ，物块平抛落地过程水平位移的大小 s ＝0.4 m ．设物块所受的最大静 摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加快度 g ＝ 10 m/s 2.求：(1) 物块做平抛运动的初速度大小v 0；(2) 物块与转台间的动摩擦因数μ. 【审题视点】(1) 应理解掌握好 “ 转台边沿 ” 与 “恰巧滑离 ” 的含义．(2)临界问题是静摩擦力达到最大值．【分析】 (1) 物块做平抛运动，在竖直方向上有H ＝ 1gt 2①2在水平方向上有 s ＝ v 0t ②g由①②式解得v0＝ s2H ③代入数据得v0＝ 1 m/s.(2)物块走开转台时，最大静摩擦力供给向心力，有2v0f m＝ m R④f m＝μN＝μ mg⑤2v0由④⑤式得μ＝gR代入数据得μ＝0.2.【答案】(1)1 m/s规律总结：(1)不论是匀速圆周运动仍是非匀速圆周运动，沿半径方向指向圆心的协力均为向心力．(2)当采纳正交分解法剖析向心力的根源时，做圆周运动的物体在座标原点，必定有一个坐标轴沿半径方向指向圆心．例 4.(2013 届淮州中学四月调研 )以下图，用一根长为 l＝ 1 m 的细线，一端系一质量为 m ＝1 kg 的小球 (可视为质点 )，另一端固定在一圆滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝ 37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为 T.(g 取 10 m/s 2，结果可用根式表示)求：(1)若要小球走开锥面，则小球的角速度ω0起码为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？【分析】(1)若要小球恰巧走开锥面，则小球遇到重力和细线拉力如图示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平，在水平方向运用牛顿第二定2律及向心力公式得： mgtan θ＝ mω0lsin θ2＝g＝g解得：ω0，即ω0＝ 12.5 rad/s.l cos θlcos θ(2)同理，当细线与竖直方向成 60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式： mgtan α＝ mω′2lsin α解得：ω′2＝g ，即ω′＝lcos α【答案】(1) 12.5 rad/s (2) 20 rad/sg＝20 rad/s. lcos α考点 3：“轻绳模型”与“轻杆模型”轻绳模型轻杆模型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球常有种类v 2过最高点的临界条件由 mg ＝m r 得v 临＝ 0v 临 ＝ gr(1) 当 v ＝ 0 时， F N ＝mg ，F N为支持力，沿半径背叛圆心(1)过最高点时， v ≥ gr ，F N (2) 当 0＜ v ＜ gr 时， mg － F N＋mg ＝m v 2 v 2r ，绳、轨道对球产 ＝ m ，F N 背叛圆心， 随 v 的r议论剖析生弹力 F N增大而减小 (2)当 v ＜ gr 时，不可以过最高 (3) 当 v ＝ gr 时， F N ＝0点，在抵达最高点前小球已经 (4) 当 v ＞ gr 时， F N ＋ mg ＝离开了圆轨道v 2m r ，F N 指向圆心并随 v 的增大而增大例 5：长 L ＝0.5 m 质量可忽视的轻杆，其一端可绕 O 点在竖直平面内无摩擦地转动，另一端固定着一个小球 A.A 的质量为 m ＝ 2 kg ，当 A 经过最高点时，以下图，求在以下几种状况下杆对小球的作使劲：(1)A 在最高点的速率为1m/s(2)A 在最高点的速率为 4m/s(3) 假如将原题中的轻杆换成轻绳，则结果怎样？【分析】（ 1）向上的支持力 16N(2) 向下的压力 44N（3）换成细绳最小速度为根号5，故只好是向下压力课后思虑： (4)A 在最低点的速率为21m/s ；(5) A 在最低点的速率为 6 m/s.44N（ 1）动能定理求出最高点速度1m/s, 向上的支持力 16N(2) 动能定理求出最高点速度 4m/s ，向下压力 44N.圆周运动及其应用课后练习 :●考察圆周运动中的运动规律1．(2010 ·纲全国高考大 )如图是利用激光测转速的原理表示图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边沿侧面上有一小段涂有很薄的反光资料．当盘转到某一地点时，接收器能够接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变为电信号，在示波器显示屏上显示出来 (如图 )．(1)若图中示波器显示屏横向的每大格(5 小格 )对应的时间为× 10－2 s，则圆盘的转速为______转 /s.(保存 3 位有效数字 )(2)若测得圆盘直径为 10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ______ cm.( 保存 3 位有效数字 )【分析】(1)从图可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22 格，由题意知图中横坐标上每小格表示× 10－2 s，所以圆盘转动的周期是0.22 s，则转速为 4.55 转 /s.(2)反射光惹起的电流图象在图中的横坐标上每次一小格，说明反光涂层的长度占圆盘周长12πr×的22，则涂层长度L＝22＝22cm＝ 1.46 cm.【答案】●利用圆周运动测分子速率散布2． (多项选择 )(2012 上·海高考 )图为丈量分子速率散布的装置表示图．圆筒绕此中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M 为正对狭缝的地点．从原子炉R 中射出的银原子蒸汽穿过屏上S缝后进入狭缝 N，在圆筒转动半个周期的时间内接踵抵达并堆积在薄膜上．展开的薄膜如图 b 所示， NP， PQ 间距相等．则 ()A ．抵达 M 邻近的银原子速率较大B．抵达 Q 邻近的银原子速率较大C．位于 PQ 区间的分子百分率大于位于NP 区间的分子百分率D．位于 PQ 区间的分子百分率小于位于NP 区间的分子百分率d【分析】分子在圆筒中运动的时间t＝v，可见速率越大，运动的时间越短，圆筒转过的角度越小，抵达地点离M 越近，所以 A 正确， B 错误；依据题图 b 可知位于 PQ 区间的分子百分率大于位于 NP 区间的分子百分率，即 C 正确， D 错误．【答案】AC●圆周运动的动力学识题3．(多项选择 )(2012 绍·兴一中月考 )以下图，放于竖直面内的圆滑金属圆环半径为 R，质量为 m 的带孔小球穿于环上同时有一长为 R 的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点．当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，发现小球受三个力作用．则ω可能是 ()3gB.3gA. 2R Rg1g C.R D. 2R【分析】以下图，若绳上恰巧无拉力，则有mgtan 60°＝ mRω2sin 60°，ω＝2g R，所以当ω>2gA 、B 选项正确．R时，物体受三个力的作用【答案】AB●圆周、平抛相联合4． (多项选择 )(2012 浙·江高考 )由圆滑细管构成的轨道以下图，此中AB 段和 BC 段是半径为 R 的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m 的小球，从距离水平川面高为H 的管口 D 处静止开释，最后能够从A 端水平抛出落到地面上．以下说法正确的选项是()A ．小球落到地面时有关于 A 点的水平位移值为2 RH－ 2R2B ．小球落到地面时有关于 A 点的水平位移值为2 2RH－ 4R2C．小球能从细管 A 端水平抛出的条件是H＞ 2R5D．小球能从细管 A 端水平抛出的最小高度H min＝2R【分析】要使小球从 A 点水平抛出，则小球抵达 A 点时的速度 v＞ 0，依据机械能守恒定12，所以 H＞ 2R，应选项 C 正确，选项 D 错误；小球从 A 点水平律，有 mgH－mg·2R＝ mv212抛出时的速度 v＝2gH－4gR，小球走开 A 点后做平抛运动，则有2R＝2gt ，水平位移 x ＝v t，联立以上各式可得水平位移 x＝ 2 2RH－ 4R2，选项 A 错误，选项 B 正确．【答案】BC●竖直面内圆周运动问题5． (2011 北·京高考 )以下图，长度为l 的轻绳上端固定在O 点，下端系一质量为m 的小球(小球的大小能够忽视)．(1) 在水平拉力 F 的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力争，并求力 F 的大小；(2)由图示地点无初速开释小球，求当小球经过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力． (不计空气阻力 )．【分析】(1)受力剖析如图依据均衡条件，应知足T cos α＝ mg，Tsin α＝ F则拉力大小 F ＝ mgtan α.(2)运动中只有重力做功，系统机械能守恒12mgl(1－ cos α)＝ mv则经过最低点时，小球的速度大小v＝2gl 1－cos αv2依据牛顿第二定律T′ － mg＝ m l解得轻绳对小球的拉力v2T′＝ mg＋ m l＝ mg(3－ 2 cos α)，方向竖直向上．【答案】(1)看法析(2) 2gl 1－ cos αmg(3－ 2 cos α)，方向竖直向上。

匀速圆周运动做匀速圆周运动的物体的速度大小是恒定的，但速度方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变速运动 做匀速圆周运动的物体并不处于平衡状态物体做匀速圆周运动的条件是物体时刻受到与速度方向垂直的合外力作用，并且这个合外力总沿着半径指向圆心，所以叫向心力向心力总是指向圆心，而线速度沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的方向而不改变线速度的大小向心力是根据力的作用效果命名的，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力向心加速度①意义：它是描述线速度方向改变快慢的物理量，向心力产生的加速度叫向心加速度，它遵循牛顿第二定律②方向：始终指向圆心，并且时刻变化③大小22224v a r r v r Tπωω====向做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小不变对向心加速度的几点说明①向心加速度通过牛顿第二定律由物体所受向心力来确定由于做匀速圆周运动的物体在运动的过程中角速度、速率、周期都是不变的，因而物体在做匀速圆周运动的过程中，向心加速度的大小是不变的，但是向心加速度的方向在时刻变化着，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动②向心加速度是匀速圆周运动的瞬时加速度而不是平均加速度在匀速圆周运动中，加速度不是恒定的，这里的向心加速度，是指某时刻或某一位置的瞬时加速度 ③向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度【例1】下列说法正确的是( )A ．匀速圆周运动是一种匀速运动B ．匀速圆周运动是一种匀变速运动C ．匀速圆周运动是一种变加速运动D ．物体做圆周运动时，其合力垂直于速度方向，不改变线速度大小圆周运动：圆周运动的基本规律、圆周运动的各种应用【例2】质点做匀速圆周运动，则①在任何相等的时间里，质点的位移都相等②在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等③在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同④在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等以上说法中正确的是( )A．①②B．③④C．①③D．②④【例3】做匀速圆周运动的两物体甲和乙，它们的向心加速度分别为a1和a2，且a1＞a2，下列判断正确的是( )A．甲的线速度大于乙的线速度B．甲的角速度比乙的角速度小C．甲的轨道半径比乙的轨道半径小D．甲的速度方向比乙的速度方向变化得快【例4】甲、乙两物体均做匀速圆周运动，其向心加速度a随半径r变化的关系图线，分别如图中a甲、a乙所示，图线a甲是一条过原点的直线；图线a乙是以横轴和纵轴为渐近线的双曲线。

高一物理必修第二册第六章圆周运动单元检测班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。

答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。

2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。

第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）1．下列关于匀速圆周运动的说法正确的是（）A．匀速圆周运动是匀加速曲线运动B．做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的C．做匀速圆周运动的物体所受合外力就是向心力D．随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力的作用2．如图是一种新概念自行车，它没有链条，共有三个转轮，A、B、C转轮半径依次减小。

轮C与轮A啮合在一起，骑行者踩踏板使轮C动，轮C驱动轮A转动，从而使得整个自行车沿路面前行。

对于这种自行车，下面说法正确的是（）A．转轮A、B、C线速度v A、v B、v C之间的关系是v A>v B>v CB．转轮A、B、C线速度v A、v B、v C之间的关系是v A=v B>v CC．转轮A、B、C角速度ωA、ωB、ωC之间的关系是ωA<ωB<ωCD．转轮A、B、C角速度ωA、ωB、ωC之间的关系是ωA=ωB>ωC3．自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的边缘上有A、B、C三点，向心加速度随半径变化图像如图所示，则（）A．A、B两点加速度关系满足甲图线B．A、B两点加速度关系满足乙图线C．A、C两点加速度关系满足甲图线D．A、C两点加速度关系满足乙图线4．如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，a绳与水平面成θ角，b 绳平行于水平面且长为l，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A ．a 绳与水平方向夹角θ随角速度ω的增大而一直减小B ．a 绳所受拉力随角速度的增大而增大C ．当角速度ωtan g l θb 绳将出现弹力 D ．若b 绳突然被剪断，则a 绳的弹力一定发生变化5．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v ，重力加速度为g ，两轨所在面的倾角为θ，则（ ）A ．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小也随之改变B ．当火车速率大于v 时，外轨将受到轮缘的挤压C ．当火车速率大于v 时，内轨将受到轮缘的挤压D ．该弯道的半径2sin v r g θ= 6．如图所示，质量为m 的物块从半径为R 的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v ，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是f F ，则物块与碗的动摩擦因数为（ ）A ．f F mgB ．f 2F v mg m R+ C ．f 2F v mg m R - D ．f m F R7．我国短道速滑项目在北京冬奥会上获得 2 金 1 银 1 铜。

单元综合测试四(曲线运动 万有引力与航天)班级： 学号： 姓名：试卷满分为100分．考试时间为90分钟．一、 选择题(本题共20小题，每题2分，共40分．)1．如图5-1-5所示，MN 为一竖直墙面，图中x 轴与MN 垂直．距墙面L 的A 点固定一点光源．现从A 点把一小球以水平速度向墙面抛出，则小球在墙面上的影子运动应是A ．自由落体运动B ．变加速直线运动C ．匀速直线运动D ．无法判定2．如图5－1－14示，在河岸上用细绳拉船，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是( ) A ．加速拉 B ．减速拉 C ．匀速拉 D ．先加速后减速拉3．一条河宽100m ，水流速度为3m ／s ，一条小船在静水中的速度为5m ／s ，关于船过河的过程，下列说法正确的是( )A ．船过河的最短时间是20sB ．船要垂直河岸过河需用25s 的时间C ．船不可能垂直河岸过河D ．只要不改变船的行驶方向，船过河一定走一条直线4．以速度v 0水平抛出一小球，如果从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判断正确的是（ ）A ．此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小B ．此时小球的速度大小为2v 0C ．小球运动的时间为2 v 0/gD ．此时小球速度的方向与位移的方向相同 5．正在水平匀速飞行的飞机，每隔1秒钟释放一个小球，先后共释放5个．不计阻力则( )A ．这5个球在空中排成一条直线B ．这5个球在空中处在同一抛物线上C ．在空中，第1、2两球间的距离保持不变D ．相邻两球的落地点间距离相等6．如图5-2-10所示，竖直放置的锥形漏斗，内壁光滑，内壁上有两个质量相同的小球P 、Q ，各自在不同水平面内做匀速圆周运动，则下列关系正确的是（ ）A ．线速度V P ＞V QB ．角速度ωP ＞ωQC ．向心加速度a P ＞a QD ．漏斗对小球压力N P ＞N Q7．如图5－2－11，细线吊着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动．关于小球的受力情况，正确的是( )A ．重力、绳子的拉力、向心力B ．重力、绳的拉力C ．重力D ．以上说法均错误8.一圆盘可绕通过圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动。

圆周运动及其应用时间：60分钟满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题7分，共77分。

其中1～9题为单选，10～11题为多选)1.如图所示，质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是()A．线速度v A＝v BB．角速度ωA＝ωBC．受到的合力F A合＝F B合D．受到的摩擦力F f A>F f B2．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。

如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则()A．该弯道的半径r＝v2 g sinθB．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小随之变化C．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压D．当火车以规定速度行驶时，火车只受重力和支持力3.如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法不正确的是()A．B的向心力是A的向心力的2倍B．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍C．A、B都有沿半径向外滑动的趋势D．若B先滑动，则B对A的动摩擦因数μA大于盘对B的动摩擦因数μB4.如图所示，两个相同材料制成的水平摩擦轮A和B，两轮半径R A＝2R B，A 为主动轮。

当A轮匀速转动时，在A轮边缘处放置的小木块恰能在A轮的边缘上与A轮相对静止，若将小木块放在B轮上让其相对B轮静止，木块与B轮转轴间的最大距离为()A.R B8 B.R B2C.R BD.R B 45．如图，有一倾斜的匀质圆盘(半径足够大)，盘面与水平面的夹角为θ，绕过圆心并垂直于盘面的转轴以角速度ω匀速转动，有一物体(可视为质点)与盘面间的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度为g。

要使物体能与圆盘始终保持相对静止，则物体与转轴间最大的距离为()A.μg cosθω2 B.g sinθω2C.μcosθ－sinθω2g D.μcosθ＋sinθω2g6．一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为F T，则F T随ω2变化的图象是()7.如图所示，竖直平面内有一光滑圆环，圆心为O，OA连线水平，AB为固定在A、B两点间的光滑直杆，在直杆和圆环上分别套着一个相同的小球M、N。

核心素养测评十二圆周运动及其应用(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1～6题为单选题,7～9题为多选题)1.关于物体做圆周运动的说法中正确的是( )A.匀速圆周运动是匀变速曲线运动B.匀速圆周运动是向心力不变的运动C.做圆周运动的物体加速度可以不指向圆心D.竖直平面内做圆周运动的物体通过最高点的最小向心力等于物体的重力【解析】选C。

匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心,方向时刻改变,所以匀速圆周运动不是匀变速曲线运动,故A错误;匀速圆周运动的向心力大小不变,方向指向圆心,时刻改变,故B错误;做变速圆周运动的物体加速度沿半径方向分量改变速度方向,指向圆心,沿切向分量改变速度大小,合加速度不指向圆心,故C正确;如果是杆模型,竖直平面内做圆周运动的物体通过最高点的最小向心力可以为零,故D错误。

2.如图所示,两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和B水平放置,两轮半径R A=2R B。

当主动轮A匀速转动时,在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上。

若将小木块放在B轮上,欲使木块相对B 轮也静止,则木块距B轮转轴的最大距离为( )A. B. C. D.R B【解析】选C。

A和B是用相同材料制成的,靠摩擦传动,边缘线速度大小相等,则ωA R A=ωB R B而R A=2R B。

所以=对于在A边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,即m R A=f max当在B轮上恰要滑动时,设此时半径为R则m R=f max解得R=,故选C。

3.如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上,物块质量为M,到小环的距离为L,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。

小环和物块以速度v向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子P后立刻停止,物块向上摆动。

整个过程中,物块在夹子中没有滑动。

小环和夹子的质量均不计,重力加速度为g。

下列说法正确的是 ( )A.物块向右匀速运动时,绳中的张力等于2FB.小环碰到钉子P时,绳中的张力大于2FC.物块上升的最大高度为D.速度v不能超过【解析】选D。

圆周运动规律及应用圆周运动是指物体在一个固定的圆形轨道上运动的过程。

它是一种常见的运动形式，在日常生活中有着广泛的应用。

圆周运动的规律和应用涉及到物体的角速度、切线速度、向心加速度等概念，下面将详细介绍。

首先，圆周运动的基本概念是角度和弧长之间的关系。

当物体在圆周上移动一个角度时，会对应一个弧长的变化。

这个关系是通过弧度制来表示的，即角度的度数除以180再乘以π。

例如，一个物体在圆周上旋转一周，对应的角度是360度，弧度是2π。

这个关系为后面的计算提供了基础。

其次，圆周运动可以通过角速度来描述。

角速度是指物体在圆周运动中，单位时间内所转过的角度。

它的公式是角速度=角度/时间。

角速度的单位通常是弧度/秒。

角速度可以用来描述物体的运动快慢，具体数值越大表示转动越快。

然后，圆周运动的速度可以分为切线速度和角速度。

切线速度是指物体在圆周运动时切线方向上的速度。

它的公式是切线速度=角速度×半径。

切线速度可以通过测量单位时间内物体经过的弧长来计算。

切线速度是表示物体在圆周运动中的真实速度，与角速度和半径有关。

再次，圆周运动中常常会涉及到一个重要的物理量，即向心加速度。

向心加速度是指物体在圆周运动中径向方向的加速度。

它的公式是向心加速度=切线速度²/半径。

向心加速度是由于物体受到向心力的作用而产生的，它的方向始终指向圆心。

向心加速度的大小与切线速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。

向心加速度是决定圆周运动轨迹的重要因素。

最后，圆周运动的规律和应用在日常生活中有着广泛的应用。

其中之一是汽车在行驶过程中的转向。

当汽车转弯时，驾驶员会施加向心力来改变汽车的方向。

向心力的大小与汽车速度的平方成正比，与转弯半径成反比。

这是因为向心力与向心加速度成正比，而向心加速度又与切线速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。

因此，汽车转弯时，向心力越大，转弯越快。

另一个应用是摩托车在绕弯过程中的倾斜角度。

当摩托车绕弯时，为了保持稳定状态，驾驶员会倾斜摩托车，使重心向内侧偏移。

鲁科版高中物理必修二第四章匀速圆周运动单元检测一、单选题1.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（）A. 游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁B. 游客处于失重状态C. 游客受到的摩擦力等于重力D. 游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势2.如图所示，倒置的光滑圆锥面内侧，有质量相同的两个小玻璃球A、B，沿锥面在水平面内作匀速圆周运动，关于A、B两球的角速度、线速度和向心加速度正确的说法是（）A. 它们的角速度相等ωA=ωBB. 它们的线速度υA＜υBC. 它们的向心加速度相等D. A球的向心加速度大于B球的向心加速度3.如图所示，可视为质点的小物体m被水平传送带匀速传送，A为传送带终端皮带轮，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不打滑，当m可被水平抛出时，A轮的转速至少为（）A. B. C. D.4.氢原子辐射出一个光子后，则( )A. 电子绕核旋转半径增大B. 电子的动能增加C. 氢原子电势能增加D. 原子的能级值增大5.如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（）A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B. 人在最高点时对座位不可能产生压力C. 人在最低点时对座位的压力等于mgD. 人在最低点时对座位的压力大于mg6.一个小球做匀速圆周运动，圆半径0.5m，在10s内转了5圈，则（）A. 小球线速度大小为2πB. 小球角速度大小为2πC. 小球线速度大小为D. 小球角速度大小为4π7.关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下列说法中正确的是（）A. 线速度大的角速度一定大B. 线速度大的周期一定小C. 角速度大的半径一定小D. 角速度大的周期一定小8.一质点以匀速率在水平面上做曲线运动，其轨迹如图所示．从图中可以看出，质点在a、b、c、d四点处加速度最大的点是（）A. aB. bC. cD. d9.在公交车上坐着一位中学生，脚边放着他携带的一小桶水。

匀速圆周运动单元检测姓名_______分数________一、选择题（不定项选择，每题4分，共56分）1、关于轮船渡河，正确的说法是：（）A、水流的速度越大，渡河的时间越长B、欲使渡河时间越短，船头的指向应垂直河岸C、欲使轮船垂直驶达对岸，则船相对水的速度与水流速度的合速度应垂直河岸D、轮船相对水的速度越大，渡河的时间一定越短2、一架飞机水平地匀速飞行.从飞机上每隔1秒钟释放一个铁球,先后共释放4个.若不计空气阻力,则四个球：（）A、在空中任何时刻总是排成抛物线;它们的落地点是等间距的.B、在空中任何时刻总是排成抛物线;它们的落地点是不等间距的.C、在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线;它们的落地点是等间距的.D、在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线;它们的落地点是不等间距的.3、如果两个不在同一直线上的分运动都是匀速直线运动，对其合运动的描述中正确的是：（）A、合运动一定是曲线运动B、合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动C、合运动一定是匀速直线运动D、只有当两个分运动的速度数值相等时，合运动才为匀速直线运动4、火车以0982./m s的加速度在平直轨道上加速行驶，车厢中一乘客把手伸出窗外从距地面高2.5m处自由释放一物体，不计空气阻力，物体落地时与乘客的水平距离为：（）A、0B、0.25mC、0.50mD、因不知火车速度无法判断5、小球以水平速度v向竖直墙抛出，小球抛出点与竖直墙的距离为L，在抛出点处有一点光源，在小球未打到墙上前，墙上出现小球的影子向下运动，则影子的运动是：（）A、匀速运动B、匀加速运动，加速度是gC、匀加速运动，加速度大于gD、匀加速运动，加速度小于g6、飞机驾驶员最多可承受9倍的重力加速度带来的影响，当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲时速度为v，则圆弧的最小半径为：（）A、vg29B、vg28C、vg27D、vg27、如图7所示。

a、b两质点从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向被抛出, A 在竖直平面内运动,落地点为P1,B沿光滑斜面运动,落地点为P2。

圆周运动及其应用专题复习(答案版)课前复习1.描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、转速、向心加速度、向心力等，现物理量 意义、方向 公式、单位 线速度① 描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量(v )② 方向与半径垂直，和圆周相切 ① v ＝Δl Δt ＝2πrT② 单位：m/s角速度① 描述物体绕圆心转动快慢的物理量(ω) ②中学不研究其方向① ω＝ΔθΔt ＝2πT②单位：rad/s周期和转速① 周期是物体沿圆周运动一圈的时间(T )② 转速是物体在单位时间内转过的圈数((n )，也叫频率(f ) ③ 周期与频率的关系为T ＝1f① T ＝2πrv ；单位：s ② n 的单位r/s 、r/min ③ f 的单位：Hz 向心加速度 ① 描述速度方向变化快慢的物理量(a n ) ②方向指向圆心① a n ＝v 2r ＝ω2r② 单位：m/s 2 向心力① 作用效果是产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 ② 方向指向圆心.① F n＝mω2r ＝mv 2r ＝m 4π2T2r ②单位：N2.匀速圆周运动相关性质:(1)定义:物体沿圆周运动，并且线速度大小处处相等的运动． (2)匀速圆周运动的特点速度大小不变而速度方向时刻变化的变速曲线运动． 只存在向心加速度，不存在切向加速度． 合外力即产生向心加速度的力，充当向心力(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．课前练习1.某型石英表中的分针与时针可视为做匀速转动，分针的长度是时针长度的1.5倍，则下列说法中正确的是( )A ．分针的角速度与时针的角速度相等B ．分针的角速度是时针的角速度的60倍C ．分针端点的线速度是时针端点的线速度的18倍D ．分针端点的向心加速度是时针端点的向心加速度的1.5倍【解析】 分针的角速度ω1＝2πT 1＝π30 rad/min ，时针的角速度ω2＝2πT 2＝π360 rad/min.ω1∶ω2＝12∶1，v 1∶v 2＝ω1r 1∶ω2r 2＝18∶1，a 1∶a 2＝ω1v 1∶ω2v 2＝216∶1，故只有C 正确．【答案】 C2.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示．当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用；行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样．假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360 km/h 的速度拐弯，拐弯半径为1 km ，则质量为50 kg 的乘客，在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g 取10 m/s 2)( )A ．500 NB ．1 000 NC ．500 2 ND ．0【解析】 乘客所需的向心力：F ＝m v 2R ＝500 N ，而乘客的重力为500 N ，故火车对乘客的作用力大小为N ＝F 2＋G 2＝500 2 N ，C 正确． 【答案】 C课堂复习：考点1: 圆周运动的运动学分析1.对公式v ＝ωr 和a ＝v 2r＝ω2r 的理解(1)由v ＝ωr 知，r 一定时，v 与ω成正比；ω一定时，v 与r 成正比；v 一定时，ω与r 成反比．(2)由a ＝v 2r＝ω2r 知，在v 一定时，a 与r 成反比；在ω一定时，a 与r 成正比．2．传动装置特点(1)同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同．(2)皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带(或齿轮)传动的两轮边缘上各点线速度大小相等．例1:(2013届连云港高三模拟)如图所示，半径为r ＝20 cm 的两圆柱体A 和B ，靠电动机带动按相同方向均以角速度ω＝8 rad/s 转动，两圆柱体的转动轴互相平行且在同一平面内，转动方向已在图中标出，质量均匀的木棒水平放置其上，重心在刚开始运动时恰在B 的正上方，棒和圆柱间动摩擦因数μ＝0.16，两圆柱体中心间的距离s ＝1.6 m ，棒长l ＞3.2 m ，重力加速度取10 m/s 2，求从棒开始运动到重心恰在A 的正上方需多长时间？【审题视点】 (1)开始时，棒与A 、B 有相对滑动先求出棒加速的时间和位移．(2)棒匀速时与圆柱边缘线速度相等，求出棒重心匀速运动到A 正上方的时间． 【解析】 棒开始与A 、B 两轮有相对滑动，棒受向左摩擦力作用，做匀加速运动，末速度v ＝ωr ＝8×0.2 m/s ＝1.6 m/s ，加速度a ＝μg ＝1.6 m/s 2，时间t 1＝va＝1 s ，t 1时间内棒运动位移s 1＝12at 21＝0.8 m.此后棒与A 、B 无相对运动，棒以v ＝ωr 做匀速运动，再运动s 2＝s －s 1＝0.8 m ，重心到A 的正上方需要的时间t 2＝s 2v ＝0.5 s ，故所求时间t ＝t 1＋t 2＝1.5 s. 【答案】 1.5 s例2．小明同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度．他的设想是：通过计算脚踏板转动的角速度，推算自行车的骑行速度．经过骑行，他得到如下的数据：在时间t 内脚踏板转动的圈数为N ，那么脚踏板转动的角速度ω＝________；要推算自行车的骑行速度，还需要测量的物理量有____________________；自行车骑行速度的计算公式v ＝________.【解析】 依据角速度的定义式ω＝θt＝2N πt；要推算自行车的骑行速度，由于v ＝ω后R ，还要知道自行车后轮的半径R ，又因后轮的角速度ω后＝ω飞轮，而ω飞轮r 2＝ω牙盘r 1，ω牙盘＝ω，联立以上各式解得v ＝r 1r 2Rω＝2πR Nr 1tr 2.故还需知道后轮半径R ，牙盘半径r 1，飞轮半径r 2.【答案】 2N πt自行车后轮半径R ，牙盘半径r 1，飞轮半径r 2r 1r 2Rω或2πR Nr 1tr 2考点2:圆周运动的动力学分析 1.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力． 2．向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置．(2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力． 3．解决圆周运动问题的主要步骤 (1)审清题意，确定研究对象．(2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等． (3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源． (4)据牛顿运动定律及向心力公式列方程． (5)求解、讨论．例3:(2012·福建高考)如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R ＝0.5 m ，离水平地面的高度H ＝0.8 m ，物块平抛落地过程水平位移的大小s ＝0.4 m ．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g ＝10 m/s 2.求： (1)物块做平抛运动的初速度大小v 0； (2)物块与转台间的动摩擦因数μ.【审题视点】 (1)应理解把握好“转台边缘”与“恰好滑离”的含义．(2)临界问题是静摩擦力达到最大值．【解析】 (1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H ＝12gt 2①在水平方向上有s ＝v 0t ②由①②式解得v 0＝s g 2H③ 代入数据得v 0＝1 m/s.(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有f m ＝m v 20R ④f m ＝μN ＝μmg ⑤由④⑤式得μ＝v 20gR代入数据得μ＝0.2.【答案】 (1)1 m/s (2)0.2规律总结：(1)无论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，沿半径方向指向圆心的合力均为向心力． (2)当采用正交分解法分析向心力的来源时，做圆周运动的物体在坐标原点，一定有一个坐标轴沿半径方向指向圆心．例4.(2013届淮州中学四月调研)如图所示，用一根长为l ＝1 m 的细线，一端系一质量为m ＝1 kg 的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为T .(g 取10 m/s 2，结果可用根式表示)求：(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？ (2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？【解析】 (1)若要小球刚好离开锥面，则小球受到重力和细线拉力如图示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平，在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得：mg tan θ＝mω20l sin θ解得：ω20＝g l cos θ，即ω0＝ gl cos θ＝12.5 rad/s.(2)同理，当细线与竖直方向成60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式：mg tan α＝ mω′2l sin α解得：ω′2＝g l cos α，即ω′＝ g l cos α＝ 20 rad/s.【答案】 (1)12.5 rad/s (2)20 rad/s考点3：“轻绳模型”与“轻杆模型”轻绳模型轻杆模型常见类型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球过最高点的临界条件由mg＝mv2r得v临＝grv临＝0讨论分析(1)过最高点时，v≥gr，F N＋mg＝mv2r，绳、轨道对球产生弹力F N(2)当v＜gr时，不能过最高点，在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道(1)当v＝0时，F N＝mg，F N为支持力，沿半径背离圆心(2)当0＜v＜gr时，mg－F N＝mv2r，F N背离圆心，随v的增大而减小(3)当v＝gr时，F N＝0(4)当v＞gr时，F N＋mg＝mv2r，F N指向圆心并随v的增大而增大例5：长L＝0.5 m质量可忽略的轻杆，其一端可绕O点在竖直平面内无摩擦地转动，另一端固定着一个小球A.A的质量为m＝2 kg，当A通过最高点时，如图所示，求在下列几种情况下杆对小球的作用力：(1)A在最高点的速率为1m/s(2)A在最高点的速率为4m/s(3)如果将原题中的轻杆换成轻绳，则结果如何？【解析】（1）向上的支持力16N(2)向下的压力44N（3）换成细绳最小速度为根号5，故只能是向下压力44N课后思考：(4)A在最低点的速率为21m/s；(5)A在最低点的速率为6 m/s.（1）动能定理求出最高点速度1m/s, 向上的支持力16N(2) 动能定理求出最高点速度4m/s，向下压力44N.圆周运动及其应用课后练习:●考查圆周运动中的运动规律1．(2010·大纲全国高考)如图是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图)．(1)若图中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2 s ，则圆盘的转速为______转/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20 cm ，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为______ cm.(保留3位有效数字)【解析】 (1)从图可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格，由题意知图中横坐标上每小格表示 1.00×10－2 s ，所以圆盘转动的周期是0.22 s ，则转速为4.55 转/s.(2)反射光引起的电流图象在图中的横坐标上每次一小格，说明反光涂层的长度占圆盘周长的122，则涂层长度L ＝2πr 22＝3.14×10.2022 cm ＝1.46 cm. 【答案】 (1)4.55 (2)1.46●利用圆周运动测分子速率分布 2．(多选)(2012·上海高考)图为测量分子速率分布的装置示意图．圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N ，内侧贴有记录薄膜，M 为正对狭缝的位置．从原子炉R 中射出的银原子蒸汽穿过屏上S 缝后进入狭缝N ，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图b 所示，NP ，PQ 间距相等．则( ) A ．到达M 附近的银原子速率较大 B ．到达Q 附近的银原子速率较大C ．位于PQ 区间的分子百分率大于位于NP 区间的分子百分率D ．位于PQ 区间的分子百分率小于位于NP 区间的分子百分率【解析】 分子在圆筒中运动的时间t ＝dv ，可见速率越大，运动的时间越短，圆筒转过的角度越小，到达位置离M 越近，所以A 正确，B 错误；根据题图b 可知位于PQ 区间的分子百分率大于位于NP 区间的分子百分率，即C 正确，D 错误． 【答案】 AC●圆周运动的动力学问题 3．(多选)(2012·绍兴一中月考)如图所示，放于竖直面内的光滑金属圆环半径为R ，质量为m 的带孔小球穿于环上同时有一长为R 的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点．当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，发现小球受三个力作用．则ω可能是( ) A.32 g R B. 3g RC. g RD.12 g R【解析】 如图所示，若绳上恰好无拉力，则有mg tan 60°＝mRω2sin 60°，ω＝ 2g R，所以当ω>2gR时，物体受三个力的作用A 、B 选项正确． 【答案】 AB●圆周、平抛相结合4．(多选)(2012·浙江高考)由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB 段和BC 段是半径为R 的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m 的小球，从距离水平地面高为H 的管口D 处静止释放，最后能够从A 端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是( ) A ．小球落到地面时相对于A 点的水平位移值为2RH －2R 2B ．小球落到地面时相对于A 点的水平位移值为22RH －4R 2C ．小球能从细管A 端水平抛出的条件是H ＞2RD ．小球能从细管A 端水平抛出的最小高度H min ＝52R【解析】 要使小球从A 点水平抛出，则小球到达A 点时的速度v ＞0，根据机械能守恒定律，有mgH －mg ·2R ＝12m v 2，所以H ＞2R ，故选项C 正确，选项D 错误；小球从A 点水平抛出时的速度v ＝2gH －4gR ，小球离开A 点后做平抛运动，则有2R ＝12gt 2，水平位移x＝v t ，联立以上各式可得水平位移x ＝22RH －4R 2，选项A 错误，选项B 正确． 【答案】 BC●竖直面内圆周运动问题 5．(2011·北京高考)如图所示，长度为l 的轻绳上端固定在O 点，下端系一质量为m 的小球(小球的大小可以忽略)．(1)在水平拉力F 的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F 的大小；(2)由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力．(不计空气阻力)．【解析】 (1)受力分析如图根据平衡条件，应满足T cos α＝mg ， T sin α＝F则拉力大小F ＝mg tan α.(2)运动中只有重力做功，系统机械能守恒mgl (1－cos α)＝12m v 2则通过最低点时，小球的速度大小 v ＝2gl (1－cos α)根据牛顿第二定律T ′－mg ＝m v 2l解得轻绳对小球的拉力T ′＝mg ＋m v 2l＝mg (3－2 cos α)，方向竖直向上．【答案】 (1)见解析(2)2gl (1－cos α) mg (3－2 cos α)，方向竖直向上。

圆周运动的临界条件分析及应用制成，B 轨道由金属圆管制成。

均可视为光滑轨道。

在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A 和B 由静止释放，小球距离地面的高度分别用h A 和h B 表示，对于下述说法，正确的是（ ）A 若h A =hB 2R ，则两小球都能沿轨道运动到最高点B 若h A =h B =3R/2，由于机械守恒，两小球在轨道上上升的最大高度圴为3R/2C 适当调整h A 和 h B ，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道的端口处D 适当调整h A 和 h B 均可使两小球从轨道最高点飞出，但只有B 可以落在轨道右端口处要分析小球利用这一结论我们可以判断物体做圆周运动时的运动情况。

例2、2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A 点从圆形轨道I 进入椭圆轨道 上的一点，如图7所示，关于航天飞机的运动，下列说法中错误的是（ ）A 在轨道 上A 的速度小于经过B 的速度B 在轨道 上经过A 的加速度小于在轨道I 经过A 的加速度C 在轨道 上运动的周期小于在轨道I 上运动的周期D 在轨道 上经过A 的动能小于在轨道I 上经过A 的动能分析：航天飞机在轨道上运行时，由天体运动的规律可知，运动的轨道半径越大，速度越小，A 错。

运动的向心力由万有引力提供，故在A 处加速度相等，B 错。

另根据开普勒第三定律，天体运动的周期T 的平方与轨道R 的三次方比值是一个只跟中心天体有关的一个常数（当运动轨迹是椭圆时，R 为椭圆的半长轴），C 正确。

在力道I 和 的交点A ，当航天飞机沿椭圆由A 向B 运动时做向心运动，万有引力大于所需的向心力，沿圆轨道运动时，二者恰好相等，可知D 正确。

例3 如图8所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，一带负电的小球从高h 的A 处由静止开始下滑，沿轨道ABC 运动后进入圆环内做圆周运动，已知小球所受的电场力是其重力的3/4，圆环半径为R ，斜面倾角为θ，x BC =2R,若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h 至少为多少？ 分析：小球从经BC 沿圆周向上运动时，受重力，弹力和电场力作用，弹力对小球不做功，重力和电场力的合力对小球先做负功后做正功。