匀速圆周运动专题复习
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圆周运动专题复习匀速圆周运动典型问题剖析 (一)运动学特征及应用(二)动力学特征及应用1. 【例4【例52. 【例6数为A. 两人的线速度相同,约为40m/s B. 两人的角速度相同,为6rad/sC. 两人的运动半径相同,都是0.45mD. 两人的运动半径不同,甲为0.3m ,乙为0.6m★解析 有些匀速圆周运动的轨迹圆是比较“隐蔽”的,一旦理解错误,就会给解题带来麻烦,如本题中两人做匀速圆周运动的半径并不是两人的间距,例2中A 、B 做圆周运动的圆心并不是圆环的中心O 等。
三. 匀速圆周运动的实例变形(一)汽车过桥【例8】汽车受到重力G 和支持力F N ,合力提供汽车过桥所需的向心力。
假设汽车过桥的速度为v ,质量为m ,桥的半径为r ,2N mv G F r-=。
★解析 当支持力为零时,只有重力提供汽车所需的向心力,即20mv G r=,0v 1. 当汽车的速度0v v >,汽车所受的重力G 小于过桥所需的向心力,汽车过桥时就会离开桥面飞起来。
2. 当小球的速度0v v =,物体所受的重力G 刚好提供物体所需的向心力。
200(,mv G v r=3. 当小球的速度0v v <,物体所受的重力G 大于所需的向心力,此时小球将上不到最高点。
因此,绳拉小球在竖直平面内过最高点时的最小速度为0v 。
实例:翻转过山车【例10】如图3所示:由于过山车在轨道最高点所受的力为重力和轨道的支持力,故分析方法与模型一类似。
模型二:一轻杆固定一小球在竖直平面内过最高点的运动。
【例11】如图4所示,物体所受的重力和杆对球的弹力的合力提供物体所需的向心力,即2T v mg F mr-=★解析 当杆对球的弹力为零时,只有重力提供小球所需的向心力,即20mv G r=,0v 1. 当小球的速度0v v >,物体所受的重力G 已不足以提供物体所需的向心力。
不足的部分将由小球所受的杆的拉力来提供。
(此时杆对小球的弹力为向下的拉力,参考图3)。
已知物体的速度,就可求出对应的拉力。
2()T v mg F mr+=2. 当小球的速度0v v =,物体所受的重力G 刚好提供物体所需的向心力。
20(,mv G v r=3. 当小球的速度0v v <,物体所受的重力G 大于所需的向心力,多余的部分将由杆对小球的支持力来抵消。
(此时杆对小球的弹力为向上的支持力)。
2()T v mg F mr-=1. 若火车的速度0v v >,将挤压外轨;2. 若火车的速度0v v <,将挤压内轨。
模型一:圆锥摆小球所需的向心力由重力和绳的拉力的合力来提供(如图7所示) 模型二:小球在漏斗中的转动小球所需的向心力由重力和漏斗的支持力的合力来提供(如图8所示) 四. 匀速圆周运动的多解问题匀速圆周运动的多解问题常涉及两个物体的两种不同的运动,其中一个做匀速圆周运动,另一个做其他形式的运动。
由于这两种运动是同时进行的,因此,依据等时性建立等式来解待求量是解答此类问题的基本思路。
特别需要提醒注意的是,因匀速圆周运动具有周期性,使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生,这就要求我们在表达做匀速圆周运动物体的运动时间时,必须把各种可能都考虑进去,以下几例运算结果中的自然数“n ”正是这一考虑的数学化。
【例13】如图13所示,直径为d留下一个弹孔,则圆筒运动的角速度为多少?【例14】质点P 以O 为圆心做半径为R 的匀速圆周运动,如图14的作用从静止开始做匀加速直线运动。
为使P 、Q 【例15】 如图15所示,在同一竖直平面内,A 物体从a A 的角速度。
【例16】如图16,半径为R 的水平圆盘正以中心O 方向一致。
要使球正好落在BA. B.C.D.4. 如图3所示,一个球绕中心线OO '以ω角速度转动,则( )A. A 、B 两点的角速度相等B. A 、B 两点的线速度相等C. 若30θ=︒,则:3:2A B v v D. 以上答案都不对5. 一圆盘可绕圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一小木块A ,它随圆盘一起运动(做匀速圆周运动),如图4所示,则关于木块A 的受力,下列说法正确的是( )A. 木块A 受重力、支持力和向心力B. 木块A 受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相反C. 木块A 受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向指向圆心D. 木块A 受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相同 6. 如图5所示,质量为m 的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动。
圆半径为R ,小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆环,则其通过最高点时( )A. 小球对圆环的压力大小等于mgB. 小球受到的向心力等于重力mgC.D. 小球的向心加速度大小等于g二. 填空题7. 一辆质量为4t 的汽车驶过半径为50m 的凸形桥面时,始终保持5m/s 的速率。
汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍。
通过桥的最高点时汽车牵引力是 N 。
(g=10m/s 2)三. 解答题(解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)8. m 1、m 2是质量分别为50g 和100g 的小球,套在水平光滑杆上,如图转速在水平面内转动而不滑动,两球离转动中心多远?线上拉力是多大?9. 如图7所示,在水平转台上放有A 、B 两个小物块,它们距离轴心O 重力的0.4倍,取210/g m s =。
(1(2)要使两物块都对台面发生滑动,求转台转动角度速度应满足的条件。
1.关于物体做匀速圆周运动的速度,下列说法中正确的是 ( )A.速度大小和方向都改变B.速度的大小和方向都不变C.速度的大小改变,方向不变D.速度的大小不变,方向改变 2.物体做匀速圆周运动,下列哪组量保持不变 ( )A .线速度、角速度B .加速度、角速度C .向心力、周期D .角速度、转速 3.关于匀速圆周运动的角速度和线速度,下列说法正确的是( )A.半径一定,角速度与线速度成反比B.半径一定,角速度与线速度成正比C.线速度一定,角速度与半径成正比D.角速度一定,线速度与半径成反比4.机械表的时针、分针和秒针匀速转动时,下列正确说法是( ) A.秒针的角速度是分针的60倍 B.分针的角速度是时针的60倍C.秒针的角速度是时针的720倍D.若分针的长度是时针长度的1.2,则分针端点的线速度是时针端点的线速度的1.44倍 5.物体做匀速圆周运动的条件是 ( )A.物体有一定的初速度,且只受到一个始终和初速度垂直的恒力作用B.物体有一定的初速度,且合力方向始终跟速度方向垂直C.物体有一定的初速度,且合力大小不变、方向始终指向圆心D.物体有一定的初速度,且合力大小不变、方向始终跟速度方向垂直 6.一质点沿半径为R 的圆做匀速圆周运动,周期是4s ,1s 内质点的位移大小和路程大小分别是( )A .,2R Rπ B .2R π,2R π C 2,R 2R π D .2R π2R7( )A.向心力不改变做圆周运动物体速度的大小B.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的C.D.做匀速圆周运动的物体,合外力就是向心力8.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1:2,转动半径之比为1:2,在相等时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们所受外力的合力之比为 ( )A. 1:4B.2:3C.4:9D.9:169.如图所示,用细线吊着一个质量为m 的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,关于小球受力,正确的是 ( ) A.受重力、拉力、向心力 B.受重力、拉力 C.受重力 D.以上说法都不正确10.A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上,摩擦因数均为μ,A 的质量为2m ,B 、C 的质量均为m ,A 、B 离轴为R ,C 离轴为2R ,则当圆台旋转时:(设A 、B 、C 都没有滑动,如下图所示)( ) A.C 物的向心加速度最大 B.B 物的静摩擦力最小C.当圆台转速增加时,C 比A 先滑动D.当圆台转速增加时,B 比A 先滑动11.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A 和B紧贴着内壁( )A.球A 的线速度一定大于球BB.球A 的角速度一定小于球BC.球A 的运动周期一定小于球B 的运动周期D.球A 对筒壁的压力一定大于球B 对筒壁的压力 12.在水平面上转弯的汽车,轮子与地面不打滑,向心力是( )A .重力和支持力的合力B .静摩擦力C .静摩擦力、牵引力的合力D.重力、支持力、牵引力的合力13.冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k 倍,在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员,若依靠摩擦力充当向心力,其安全速度为 ( )14.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R ,甲、乙两物体的质量分别为M 与m (M >m ),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长为l(l <R )的轻绳连在一起,如图3所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间接线刚好沿半径方向拉直,要使两物体与转盘之间不发生相对滑动,则转盘旋转的角速度最大值不得超过 ( )15.若火力按规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧压力,则火车以较小速率转弯时 ( )A.仅内轨对车轮有侧压力B.仅外轨对车轮有侧压力C.内、外轨对车轮都有侧压力D.内、外轨对车轮均无侧压力16.汽车通过搭桥顶点的速度是10m/s 时,车对桥的压力为车重的3/4,如果使汽车行驶至桥顶时桥恰无压力,则汽车的速度为 ( )A .15m/sB .20m/sC .25m/sD .30m/s17.把盛水的水桶拴在长为L 的绳子一端,使这水桶在竖直平面做圆周运动,要使水在水桶转到最高点时不从桶里流出来,这时水桶的线速度至少应该是 ( )A.B.C.D. 0二、填空题18.一质点做半径r=10m 的匀速圆周运动,其线速度大小为10m/s ,则2s 内质点通过的路程为 m ,位移为 m 。
19.做匀速圆周运动的物体其转速为每秒2转,则其运动的角速度为 rad/s,周期为 s ,若其圆半径r=0.5m ,则其线速度的大小为 m/s 。
20.如图所示,O1皮带传动装置的主动轮的轴心,轮的半径为r1;O2为从动轮的轴心,轮的半径为r2;r3为与从动轮固定在一起的大轮的半径.已知r2=1.5r1,r3=2r1.A 、B 、C 分别是三个轮边缘上的点,那么质点A 、B 、C 的线速度之比是_________ ,角速度之比是_________ ,向心加速度之比是__________ ,周期之比是_________.21.一物体在水平面内沿半径 R=20 cm 的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度V=0.2m/s ,那么,它的向心加速度为______m/S 2,它的角速度为_______ rad/s ,它的周期为______s 。