高考物理考点一遍过专题离心运动与近心运动

4.3圆周运动必备知识清单一、匀速圆周运动及描述 1．匀速圆周运动(1)定义：做圆周运动的物体，若在任意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． 2．运动参量1．作用效果向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小． 2．大小F n ＝m v 2r ＝mrω2＝m 4π2T 2r ＝mωv ＝4π2mf 2r .3．方向始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力． 4．来源向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供．三、离心运动和近心运动1．离心运动：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动．2.受力特点(如图1)图1(1)当F＝0时，物体沿切线方向飞出；(2)当0<F<mrω2时，物体逐渐远离圆心；(3)当F>mrω2时，物体逐渐向圆心靠近，做近心运动．3．本质：离心运动的本质并不是受到离心力的作用，而是提供的力小于做匀速圆周运动需要的向心力.命题点精析（一）圆周运动的运动学分析1．圆周运动各物理量间的关系2．常见的三种传动方式及特点典型例题例1(多选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为R A、R B、R C，已知R B＝R C＝R A2，若在传动过程中，皮带不打滑．则()A．A点与C点的角速度大小相等B．A点与C点的线速度大小相等C．B点与C点的角速度大小之比为2∶1D．B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4【答案】BD【解析】同一根皮带连接的传动轮边缘的点，线速度大小相等；同轴转动的点，角速度相等，可知v A＝v C，ωA＝ωB，选项B正确；根据v A＝v C及关系式v＝ωR，可得ωA R A＝ωC R C，又R C＝R A2，所以ωA＝ωC2，选项A错误；根据ωA＝ωB，ωA＝ωC2，可得ωB＝ωC2，即B点与C 点的角速度大小之比为1∶2，选项C错误；根据ωB＝ωC2、R B＝R C及关系式a＝ω2R，可得a B＝a C4，即B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4，选项D正确.练1(多选)如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分，它们的边缘有三个点A、B、C。

离心运动知识点总结一、离心运动的定义离心运动是指物体以某一点为中心进行旋转运动的现象，这一点可以是固定的也可以是移动的，与旋转的物体的质点位置保持不变的这一点称为离心力中心。

离心运动是一种纯粹的旋转运动，也是一种走向曲线轨道的运动形式。

离心运动的基本特点是旋转轴以及质点的与旋转轴之间的夹角不变。

离心运动的三大特征：1、质点对离心力的响应，使其产生同心环形轨迹，也叫矢径轨迹。

2、质点的速度一直处于变化状态。

3、旋转轴指向永远与运动质点相对静止二、离心运动的应用1、泵类设备往往是为了将液体引向高处而制造的，传统的水泵是采取机械方式通过向上运动的活塞受到水压作用，使污水流入高处，而离心式水泵则是通过离心运动将液体向上引以解决这个问题，而且抽水时更为快捷、省时。

2、风机类设备的分类较多，除重力式风机和离心风机之外，没有什么分类。

别的风机用机械方式启动，离心式风机则是通过离心运动产生大风量，推动水泵处理工程。

3、受离心力作用的洗脱机通过受力将懒汉要洗液通过滤布离心作用洗脱出来，使工程效率得到大幅提升。

4、干燥机通过其离心抽力和内部真空度将干燥设备将各类非晶形，硬质物品脉冲高温高压，破碎糖块处理成粉碎状态.........................................................................................................................5、离心运动在化工领域的干燥中的应用。

离心机应用于化工中起到了重要的干燥、分离等制粉的效果。

其他如：煤炭、化工产品、轻工产品等的生产，从而带来了重要的经济效益。

6、离心力接近零。

就此直径以及圆周而言，转动速度太慢，对应的离心力幅度太小，以至于只能造成不变速单向运动，不适合工程制作。

7、燃气轮机方面。

离心冲动是使得熔融燃气有效排出，而旋转速度对应相应的离心力，可以为燃烧提供所需的气体。

1．卫星在运行中的变轨有两种情况，即离心运动和近心运动：(1)当v增大时，所需向心力(m v2r)增大，卫星在原轨道所受万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动．卫星远离地球，引力做负功，其运行速度减小，但重力势能、机械能均增加；(2)当v减小时，所需向心力(m v2r)减小，卫星在原轨道所受万有引力大于所需向心力，卫星将做近心运动．卫星靠近地球，引力做正功，其运行速度增大，但重力势能、机械能均减少．2．低轨道的卫星追高轨道的卫星需要加速，同一轨道后面的卫星追赶前面的卫星需要先减速后加速．1．(2019·北京海淀区3月适应性练习)围绕地球运动的低轨退役卫星，会受到稀薄大气阻力的影响，虽然每一圈的运动情况都非常接近匀速圆周运动，但在较长时间运行后其轨道半径明显变小了．下面对卫星长时间运行后的一些参量变化的说法错误．．的是()A．由于阻力做负功，可知卫星的速度减小了B．根据万有引力提供向心力，可知卫星的速度增加了C．由于阻力做负功，可知卫星的机械能减小了D．由于重力做正功，可知卫星的重力势能减小了2．(2020·河南开封市模拟)2018年12月12日16时45分嫦娥四号探测器经过约110小时的奔月飞行到达月球附近．假设“嫦娥四号”在月球上空某高度处做圆周运动，运行速度为v1，为成功实施近月制动，使它进入更靠近月球的预定圆轨道，设其运行速度为v2.对这一变轨过程及变轨前后的速度对比正确的是()A．发动机向后喷气进入低轨道，v1>v2B．发动机向后喷气进入低轨道，v1<v2C．发动机向前喷气进入低轨道，v1>v2D．发动机向前喷气进入低轨道，v1<v23．(2019·天津市南开区下学期二模)2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射升空，运送两名宇航员前往在轨运行的“天宫二号”空间实验室进行科学实验．“神舟十一号”与“天宫二号”的对接变轨过程如图1所示，AC是椭圆轨道Ⅱ的长轴．“神舟十一号”从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ，与在圆轨道Ⅲ运行的“天宫二号”实施对接．下列说法正确的是()图1A.“神舟十一号”在变轨过程中机械能不变B．可让“神舟十一号”先进入圆轨道Ⅲ，然后加速追赶“天宫二号”实现对接C．“神舟十一号”从A到C的平均速率比“天宫二号”从B到C的平均速率大D．“神舟十一号”在轨道Ⅱ上经过C点的速率比在轨道Ⅲ上经过C点的速率大4．(2020·山东淄博市模拟)2018年12月8日，“嫦娥四号”月球探测器在我国西昌卫星发射中心发射成功，并实现人类首次月球背面软着陆．“嫦娥四号”从环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图2所示．关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是()图2A．沿轨道Ⅰ运行至P点时，需加速才能进入轨道ⅡB．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期C．沿轨道Ⅱ运行经过P点时的加速度等于沿轨道Ⅰ运行经过P点时的加速度D．沿轨道Ⅱ从P点运行到Q点的过程中，月球对探测器的万有引力做的功为零5．(2019·湖北荆州市下学期四月质检)2018年12月8日，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，如图3所示，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道Ⅰ，再经过一系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次月球背面软着陆．若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是()图3A ．“嫦娥四号”的发射速度必须大于11.2km/sB ．沿轨道Ⅰ运行的速度大于月球的第一宇宙速度C ．沿轨道Ⅱ运行的加速度大小不变D ．经过地月转移轨道的P 点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道Ⅰ6．(2019·河南高考适应性测试)我国于2018年12月成功发射的“嫦娥四号”月球探测器经过多次变轨，最终降落到月球表面上．如图4所示，轨道Ⅰ为圆形轨道，其半径为R ；轨道Ⅱ为椭圆轨道，半长轴为a ，半短轴为b .如果把探测器与月球球心连线扫过的面积与所用时间的比值定义为面积速率，则探测器绕月球运动过程中在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的面积速率之比为(已知椭圆的面积S ＝πab )()图4A.aRb B.bR a C.ab R D.Ra7．(2019·四川宜宾市第二次诊断)我国已在西昌卫星发射中心成功发射“嫦娥四号”月球探测器．探测器奔月飞行过程中，在月球上空的某次变轨是由椭圆轨道a 变为近月圆形轨道b ，a 、b 两轨道相切于P 点，如图5所示，不计变轨时探测器质量的变化，下列关于探测器的说法正确的是()图5A ．在a 轨道上经过P 点的速率与在b 轨道上经过P 点的速率相同B ．在a 轨道上经过P 点所受月球引力等于在b 轨道上经过P 点所受月球引力C ．在a 轨道上经过P 点的加速度小于在b 轨道上经过P 点的加速度D ．在a 轨道上运动的周期小于在b 轨道上运动的周期8．(2019·山东临沂市2月质检)2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播．影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图6所示，地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B 变轨，进入圆形轨道Ⅱ.在圆形轨道Ⅱ上运行到B 点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚．对于该过程，下列说法正确的是()图6A．沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道ⅡB．沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期C．沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度D．在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大9.(多选)(2019·广东肇庆市第二次统一检测)如图7所示，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ并绕月球做匀速圆周运动．假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，则()图7A．飞行器在B点处点火后，动能增加B．由已知条件可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期为5π5R2gC．仅在万有引力作用下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2πRg10．(2020·辽宁沈阳市质检)“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接前的示意图如图8所示，圆形轨道Ⅰ为“天宫二号”运行轨道，圆形轨道Ⅱ为“神舟十一号”运行轨道．此后“神舟十一号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫二号”的交会对接，则()图8A．“天宫二号”在轨道Ⅰ的运行速率大于“神舟十一号”在轨道Ⅱ上运行速率B．“神舟十一号”由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ需要减速C ．“神舟十一号”为实现变轨需要向后喷气加速D ．“神舟十一号”变轨后比变轨前机械能减少11．(多选)(2019·山东日照市上学期期末)2018年12月8日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程．如图9所示，嫦娥四号探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终实现人类首次月球背面软着陆，开展月球背面就位探测及巡视探测，并通过已在轨道运行的“鹊桥”中继星，实现月球背面与地球之间的中继通信．下列判断正确的是()图9A ．嫦娥四号在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度B ．嫦娥四号在P 点进入环月轨道需要减速C ．已知嫦娥四号近月轨道的周期T 和引力常量G ，可求出月球的密度D ．已知嫦娥四号在近月轨道的周期T 和引力常量G ，可求出月球第一宇宙速度12．(2020·河南平顶山市质检)某航天器绕地球做匀速圆周运动在轨运行时，动能为E k ，轨道半径为r 1，向心加速度大小为a 1；运行一段时间后航天器变轨到新的轨道上继续做圆周运动，在新轨道上运行时的动能为45E k 、轨道半径为r 2，向心加速度大小为a 2；设变轨过程航天器的质量不变，则下列关系正确的是()A.r 1r 2＝45、a 1a 2＝54B.r 1r 2＝45、a 1a 2＝2516C.r 1r 2＝25、a 1a 2＝54D.r 1r 2＝25、a 1a 2＝2516答案精析1．A[卫星在阻力的作用下，要在原来的轨道减速，万有引力将大于向心力，卫星会做近心运动，轨道半径变小，卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，由G Mmr2＝mv2r，得：v＝GMr，B正确；由于阻力做负功，所以卫星的机械能减小了，故C正确；重力做正功，重力势能减小，故D正确；本题选择错误的，故选A.]2．D[由于为成功实施近月制动，使“嫦娥四号”进入更靠近月球的预定圆轨道，发动机向前喷气减速，使“嫦娥四号”做近心运动，进入低轨道，在近月球的预定圆轨道运动时，半径变小，根据万有引力提供向心力，则有：GMmr2＝m v2r，解得：v＝GMr，其中r为轨道半径，所以运行速度增大，即v1<v2，故D正确，A、B、C错误．]3．C[“神舟十一号”在变轨过程中需要向后喷出气体而加速，对飞船做功，所以机械能将发生变化，故A错误；若“神舟十一号”与“天宫二号”同轨，加速会做离心运动，不会对接，故B错误；结合牛顿第二定律和开普勒第三定律，可以将椭圆轨道的平均速率与半径等于AC2的圆轨道类比，根据v＝GMr可知，“神舟十一号”从A到C的平均速率比“天宫二号”从B到C的平均速率大，故C正确；“神舟十一号”在轨道Ⅱ上经过C点要点火加速变轨到轨道Ⅲ上，所以“神舟十一号”在轨道Ⅱ上经过C点的速率比在轨道Ⅲ上经过C点的速率小，故D错误．]4．C[从轨道Ⅰ上P点实施变轨进入轨道Ⅱ，需要制动减速，故A错误；根据开普勒第三定律a3T2＝k可得半长轴a越大，运动周期越大，显然轨道Ⅰ的半长轴(半径)大于轨道Ⅱ的半长轴，故沿轨道Ⅱ运动的周期小于沿轨道Ⅰ运动的周期，故B错误；根据G Mmr2＝ma得a＝GMr2，沿轨道Ⅱ运行时经过P点的加速度等于沿轨道Ⅰ运动经过P点的加速度，故C正确；在轨道Ⅱ上从P点运行到Q点的过程中，速度变大，月球对探测器的万有引力做正功，故D错误．] 5．D[“嫦娥四号”仍在地月系里，也就是说“嫦娥四号”没有脱离地球的束缚，故其发射速度需小于第二宇宙速度而大于第一宇宙速度，故A错误；由公式v＝GM月r可知，轨道Ⅰ的半径大于月球的半径，所以沿轨道Ⅰ运行的速度小于月球的第一宇宙速度，故B错误；卫星经过P点时的向心力由万有引力提供，不管在哪一轨道，只要经过同一点时，加速度均相同，故C错误；由地月转移轨道进入环月圆形轨道Ⅰ时做近心运动，所以经过地月转移轨道的P 点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道Ⅰ，故D 正确．]6．A [由开普勒第三定律有：R 3T 12＝a 3T 22，解得：T 2T 1＝a 3R 3；根据探测器与月球的连线扫过的面积与所用时间的比值定义为面积速率得：v S 1v S 2＝πR 2T 1πab T 2＝R 2ab ·T 2T 1＝R 2ab a 3R 3＝aR b ，故B 、C 、D 错误，A 正确．]7．B8．B [沿轨道Ⅰ运动至B 点时，需向后喷气加速才能进入轨道Ⅱ，选项A 错误；因轨道Ⅰ的半长轴小于轨道Ⅱ的半径，根据开普勒第三定律可知，沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期，选项B 正确；根据a ＝GM r 2可知，沿轨道Ⅰ运行时，在A 点的加速度大于在B 点的加速度，选项C 错误；根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅰ上由A 点运行到B 点的过程，速度逐渐减小，选项D 错误．]9．BD [飞行器在B 点应点火减速，动能减小，故A 错误；设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T 3，则：mg ＝mR 4π2T 32，解得：T 3＝2πR g，根据几何关系可知，Ⅱ轨道的半长轴a ＝2.5R ，根据开普勒第三定律有R 3T 32＝(2.5R )3T 22，则可以得到：T 2＝5π5R 2g ，故B 、D 正确；仅在万有引力作用下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B 点时到月球球心的距离与在轨道Ⅲ上通过B 点时到月球球心的距离相等，万有引力相同，则加速度相等，故C 错误．]10．C [由题可知，万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝m v 2r ，则v ＝GM r，由于“天宫二号”的轨道半径大，可知其速率小，A 错误；“神舟十一号”由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ需要加速做离心运动，要向后喷出气体，速度变大，其机械能增加，C 正确，B 、D 错误．]11．BC [第二宇宙速度为人造天体逃脱地球的引力束缚所需的最小速度，所以嫦娥四号在地球上的发射速度不可能大于第二宇宙速度，故A 错误；嫦娥四号在P 点进入环月轨道做向心运动，所以要点火减速，故B 正确；由公式G Mm R 2＝m 4π2T 2R ，解得：M ＝4π2R 3GT 2，月球的体积为：V ＝43πR 3，所以密度为：ρ＝M V ＝3πGT 2，月球的第一宇宙速度v ＝GM R ＝2πR T，由于不知道月球的半径，所以无法求出月球的第一宇宙速度，故C 正确，D 错误．]12．B [由GMm r 2＝m v 2r 可知，12m v 2＝GMm 2r r ＝GMm 2E k ，因此r 1r 2＝45；由G Mm r 2＝ma 可得a 1a 2＝r 22r 12＝2516，故选B.]。

高中物理：近心和离心现象【知识点的认识】离心现象一：向心力1．作用效果：产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小．2．大小：F n＝ma n＝＝mω2r＝．3．方向：总是沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力．4．来源：向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，甚至可以由一个力的分力提供，因此向心力的来源要根据物体受力的实际情况判定．注意：向心力是一种效果力，受力分析时，切不可在物体的相互作用力以外再添加一个向心力．二、离心运动和向心运动1．离心运动（1）定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动．（2）本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向．（3）受力特点：当F＝mrω2时，物体做匀速圆周运动；当F＝0时，物体沿切线方向飞出；当F＜mrω2时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力．如图所示．2．向心运动当提供向心力的合外力大于做圆周运动所需向心力时，即F＞mrω2，物体渐渐向圆心靠近．如图所示．注意：物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，而是物体惯性的表现，物体做离心运动时，并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出．【命题方向】常考题型是对离心现象的认识与理解：关于离心现象，下列说法中正确的是（）A．当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的运动C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做曲线运动分析：做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出，做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动．解答：A、离心力是不存在的，因为它没有施力物体．所以物体不会受到离心力，故A错误．BCD中、惯性：当物体不受力或受到的合外力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态．所以做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，由于惯性，物体继续保持该速度做匀速直线运动．故BD错误，C正确．故选C点评：物体做离心运动的条件：合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力，所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出．。