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高一物理匀速圆周运动试题答案及解析1.如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。
小球的向心力由以下哪个力提供A．重力B．支持力C．重力和支持力的合力D．重力、支持力和摩擦力的合力【答案】C【解析】小球受到重力和支持力，由于小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供，故C正确．【考点】考查了向心力2.图中所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（）A．ab两点的线速度大小相等B．ab两点的角速度大小相等C．ac两点的线速度大小相等D．ad两点的向心加速度大小相等【答案】CD【解析】由图可看出，a点的线速度等于c点的线速度，而c点的线速度大于b点的线速度，故a点的线速度大于b点的线速度，选项A错误，C正确；设c点的线速度为v，则a点的角速度为，b点的角速度，选项B错误；a点的向心加速度，d点的向心加速度，选项D正确。
【考点】线速度、角速度及向心加速度。
3.如图所示，A、B是两个摩擦传动轮（不打滑），两轮半径大小关系为RA =2RB，则两轮边缘上的( )A．角速度之比ωA :ωB＝2:1B．周期之比TA :TB＝2:1C．转速之比nA :nB＝2:1D．向心加速度之比aA :aB＝2:1【答案】B【解析】A、B两轮边缘线速度相同，由公式ɷ=得ωA :ωB＝rB:rA=1:2，故选项A错误；由公式T=得，TA :TB＝ωB:ωA=2：1，故B正确；由公式n=知，nA:nB＝TB:TA=1：2，故选项C错误；由加速度公式a=＝知aA :aB＝rB:rA=1:2，故选项D错误。
【考点】匀速圆周运动的公式4.如图所示，一个圆盘绕轴心O在水平面内匀速转动，圆盘半径R= 0.4m，转动角速度=15rad/s。
匀速圆周运动典型例题【例1】如图所示的传动装置中，A、B两轮同轴转动．A、B、C三轮的半径大小的关系是RA=RC=2RB．当皮带不打滑时，三轮的角速度之比、三轮边缘的线速度大小之比、三轮边缘的向心加速度大小之比分别为多少？【分析】皮带不打滑，表示轮子边缘在某段时间内转过的弧长总是跟皮带移动的距离相等，也就是说，用皮带直接相连的两轮边缘各处的线速度大小相等．根据这个特点，结合线速度、角速度、向心加速度的公式即可得解．【解】由于皮带不打滑，因此，B、C两轮边缘线速度大小相等，设vB=vC=v．由v=ωR得两轮角速度大小的关系ωB∶ωC=RC∶RB=2∶1．因A、B两轮同轴转动，角速度相等，即ωA=ωB，所以A、B、C三轮角速度之比ωA∶ωB∶ωC=2∶2∶1．因A轮边缘的线速度vA=ωARA=2ωBRB=2vB，所以A、B、C三轮边缘线速度之比vA∶vB∶vC=2∶1∶1．根据向心加速度公式a=ω2R，所以A、B、C三轮边缘向心加速度之比=8∶4∶2=4∶2∶1．【例2】一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动．在圆盘上放置一木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动（见图），那么A．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心B．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心C．因为木块随圆盘一起运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块的运动方向相同D．因为摩擦力总是阻碍物体运动，所以木块所受圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反【分析】由于木块随圆盘一起作匀速圆周运动，时刻存在着一个沿半径指向圆心的向心加速度，因此，它必然会受到一个沿半径指向中心、产生向心加速度的力——向心力．以木块为研究对象进行受力分析：在竖直方向受到重力和盘面的支持力，它处于力平衡状态．在盘面方向，可能受到的力只有来自盘面的摩擦力（静摩擦力），木块正是依靠盘面的摩擦力作为向心力使它随圆盘一起匀速转动．所以，这个摩擦力的方向必沿半径指向中心【答】B．【说明】常有些同学认为，静摩擦力的方向与物体间相对滑动的趋势方向相反，木块随圆盘一起匀速转动时，时时有沿切线方向飞出的趋势，因此静摩擦力的方向应与木块的这种运动趋势方向相反，似乎应该选D．这是一种极普遍的错误认识，其原因是忘记了研究运动时所相对的参照系．通常说做圆运动的物体有沿线速度方向飞出的趋势，是指以地球为参照系而言的．而静摩擦力的方向总是跟相对运动趋势的方向相反，应该是指相互接触的两个相关物体来说的，即是对盘面参照系．也就是说，对站在盘上跟盘一起转动的观察者，木块时刻有沿半径向外滑出的趋势，所以，木块受到盘面的摩擦力方向应该沿半径指向中心【例3】在一个水平转台上放有A、B、C三个物体，它们跟台面间的摩擦因数相同．A的质量为2m，B、C各为m．A、B离转轴均为r，C为2r．则[ ] A．若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动，A、C的向心加速度比B大B．若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动，B所受的静摩擦力最小C．当转台转速增加时，C最先发生滑动D．当转台转速继续增加时，A比B先滑动【分析】A、B、C三物体随转台一起转动时，它们的角速度都等于转台的角速度，设为ω．根据向心加速度的公式an=ω2r，已知rA=rB＜rC，所以三物体向心加速度的大小关系为aA=aB＜aC．A错．三物体随转台一起转动时，由转台的静摩擦力提供向心力，即f =Fn=mω2r，所以三物体受到的静摩擦力的大小分别为fA=mAω2rA=2mω2r，fB=mBω2rB=mω2r，fC=mcω2rc =mω2·2r=2mω2r．即物体B所受静摩擦力最小．B正确．由于转台对物体的静摩擦力有一个最大值，设相互间摩擦因数为μ，静摩擦力的最大值可认为是fm=μmg．由fm=Fn，即得不发生滑动的最大角速度为即离转台中心越远的物体，使它不发生滑动时转台的最大角速度越小．由于rC＞rA=rB，所以当转台的转速逐渐增加时，物体C最先发生滑动．转速继续增加时，物体A、B将同时发生滑动．C正确，D错．【答】B、C．【例4】如图，光滑的水平桌面上钉有两枚铁钉A、B，相距L0=0.1m．长L=1m的柔软细线一端拴在A上，另一端拴住一个质量为500g的小球．小球的初始位置在AB连线上A的一侧．把细线拉直，给小球以2m／s的垂直细线方向的水平速度，使它做圆周运动．由于钉子B的存在，使细线逐步缠在A、B上．若细线能承受的最大张力Tm=7N，则从开始运动到细线断裂历时多长？【分析】小球转动时，由于细线逐步绕在A、B两钉上，小球的转动半径会逐渐变小，但小球转动的线速度大小保持不变．【解】小球交替地绕A、B作匀速圆周运动，因线速度不变，随着转动半径的减小，线中张力T不断增大，每转半圈的时间t不断减小．令Tn=Tm=7N，得n=8，所以经历的时间为【说明】圆周运动的显著特点是它的周期性．通过对运动规律的研究，用递推法则写出解答结果的通式（一般表达式）有很重要的意义．对本题，还应该熟练掌握数列求和方法．如果题中的细线始终不会断裂，有兴趣的同学还可计算一下，从小球开始运动到细线完全绕在A、B两钉子上，共需多少时间？【例5】如图(a)所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角为2θ，当圆锥和球一起以角速度ω匀速转动时，球压紧锥面．此时绳的张力是多少？若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多少？【分析】小球在水平面内做匀速圆周运动，由绳子的张力和锥面的支持力两者的合力提供向心力，在竖直方向则合外力为零。
高一物理匀速圆周运动试题1.如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动。
若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa作离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc作离心运动【答案】A【解析】在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力消失，物体受力合为零，将沿切线方向做匀速直线运动，故A正确．当拉力减小时，将沿pb轨道做离心运动，故BD错误；当拉力增大时，将沿pc轨道做近心运动，故C错误．【考点】考查了离心现象2.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点，这三点所在处半径rA＞r B =rC，则这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是A．aA =aB=aCB.aC＞aA＞aBC.aC＜aA＜aBD.aC=aB＞aA【答案】C【解析】由皮带传动规律知，A、B两点的线速度相同，A、C两点的角速度相同，由得：aA ＜aB，aC＜aA，则aC＜aA＜aB，C正确。
【考点】本题考查皮带传动规律。
3.物体在做匀速圆周运动的过程中，保持不变的物理量为（）A．线速度B．角速度C．向心力D．向心加速度【答案】 B【解析】物体在做匀速圆周运动时，速度方向改变，线速度变，向心力和向心加速度指向圆心，方向时刻改变，所以本题选择B。
【考点】匀速圆周运动4.如图所示，物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动，物体B在水平方向所受的作用力有( ) A．圆盘对B及A对B的摩擦力，两力都指向圆心B．圆盘对B的摩擦力指向圆心，A对B的摩擦力背离圆心C．圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力D．圆盘对B的摩擦力和向心力【答案】B【解析】据题意，A、B两个物体均做匀速转动，对A物体，其转动的向心力由B对A的静摩擦力提供，据相互作用力关系，B物体一定受到A物体给的静摩擦力，其方向向外，在水平方向B 物体还受到圆盘给的指向圆心的摩擦力，故选项B正确。
高一物理匀速圆周运动试题1.某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在原子核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动的A．半径越大，加速度越大B．半径越小，周期越大C．半径越大，角速度越小D．半径越小，线速度越小【答案】A【解析】根据原子核对电子的库仑力提供向心力，由牛顿第二定律得，可得，，，；半径越大，加速度越小，故A错误；半径越小，周期越小，故B错误；半径越大，角速度越小，故C正确；半径越小，线速度越大，故D错误。
【考点】库仑定律；匀速圆周运动．2.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。
下列说法中正确的是（）A．A、B的角速度相同 B．A、C的角速度相同C．B、C的线速度相同 D．B、C的角速度相同【答案】 D【解析】同一皮带轮上的线速度大小相同，同一轮上的角速度相同，所以D对；由可知C 错；AB的线速度大小相同，因半径不同，角速度不同，A错，B也错，所以本题选择D。
【考点】匀速圆周运动3.做匀速圆周运动的物体，下列不变的物理量是()．A．速度B．速率C．角速度D．周期【答案】BCD【解析】物体做匀速圆周运动时，速度的大小虽然不变，但它的方向在不断变化，选项B、C、D 正确．4.关于做匀速圆周运动的物体，下列说法错误的是()．A．相等的时间里通过的路程相等B．相等的时间里通过的弧长相等C．相等的时间里发生的位移相等D．相等的时间里转过的角度相等【答案】C【解析】匀速圆周运动是在相等的时间内转过的弧长相等的圆周运动，弧长即路程，但不等于位移大小．弧长相等，所对应的角度也相等．故A、B、D正确，C错误，应选C.5.如图所示，A、B是两个摩擦传动轮（不打滑），两轮半径大小关系为RA =2RB，则两轮边缘上的( )A．角速度之比ωA :ωB＝2:1B．周期之比TA :TB＝2:1C．转速之比nA :nB＝2:1D．向心加速度之比aA :aB＝2:1【答案】B【解析】A、B两轮边缘线速度相同，由公式ɷ=得ωA :ωB＝rB:rA=1:2，故选项A错误；由公式T=得，TA :TB＝ωB:ωA=2：1，故B正确；由公式n=知，nA:nB＝TB:TA=1：2，故选项C错误；由加速度公式a=＝知aA :aB＝rB:rA=1:2，故选项D错误。
圆周运动复习题（一）1．关于匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A．匀速圆周运动就是匀速运动B．匀速圆周运动的线速度不变C．匀速圆周运动的向心加速度不变D．匀速圆周运动实质是变加速度的曲线运动2．如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A的受力情况正确的是（）A．受重力、支持力B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C．受重力、支持力、向心力、摩擦力D．向心力、摩擦力3．如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，他们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动．下列说法正确的是（）A．A、B、C三点的线速度大小关系是V A＞V B＞V CB．A、B、C三点的角速度大小关系是ωA=ωC＜ωBC．A、B、C三点的向心加速度大小关系是a B＞a A＞a CD．以上说法均不正确4．如图所示，细绳的一端固定，另一端系一小球，让小球在竖直面内做圆周运动，关于小球运动到P点时的加速度方向，下列图中可能的是（）A．B．C．D．5．如图所示，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，与转台间的摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法中，正确的是（）A．若三个物体均未滑动，A物体的向心加速度最大B．若三个物体均未滑动，B物体受的摩擦力最大C．转速增加，A物比B物先滑动D．转速增加，C物先滑动6．如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（）A．A与B的线速度大小相等B．A与B的角速度相等C．A与B的向心加速度大小相等D．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等7．中国高铁是具有自主核心技术的“中国造”，随“一带一路”走出国门．在高速铁路弯道设计中，外轨略高于内轨，当列车以规定速度运行时，刚好不侧向挤压轨道，则（）A．当列车的速度大于规定速度时将侧向挤压内轨B．当列车的速度大于规定速度时将侧向挤压外轨C．当列车的速度小于规定速度时将侧向挤压外轨D．当列车的速度小于规定速度时不侧向挤压轨道8．如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为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，绳的最大拉力为2mg．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可能为（）A．3B．C．D．9.如图将悬线拉至水平无初速度释放，当小球到达最低点时，细线被一个与悬点在同一竖直线上的小钉B挡住，比较悬线被挡住前后瞬间（）A．小球的动能不变B．小球的向心加速度变小C．小球的角速度变大D．悬线的张力变小10．A、B两质量相同的质点被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，如图所示，则（）A．A的角速度一定比B的角速度大B．A的线速度一定比B的线速度大C．A的加速度一定比B的加速度大D．A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力大11．如图所示，小物块位于放于地面的半径为R的半球的顶端，若给小物块以水平的初速度v时物块对半球刚好无压力，则下列说法正确的是（）A．小物块立即离开球面做平抛运动B．小物块落地时水平位移为RC．小物块沿球面运动D．物块落地时速度的方向与地面成45°角12．如图所示光滑管形圆轨道半径为R（管径远小于R），小球a、b大小相同，质量均为m，其直径略小于管径，能在管中无摩擦运动．两球先后以相同速度v通过轨道最低点，且当小球a在最低点时，小球b在最高点，以下说法正确的是（）A．当小球b在最高点对轨道无压力时，小球a比小球b所需向心力大5mg B．当v=时，小球b在轨道最高点对轨道无压力C．速度v至少为，才能使两球在管内做圆周运动D．只要v≥，小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg13．如图所示，一半径为r圆筒绕其中心轴以角速度ω匀速转动，圆筒内壁上紧靠着一个质量为m的物体与圆筒一起运动，相对筒无滑动．若已知筒与物体之间的摩擦因数为μ，试求：（1）物体所受到的摩擦力大小（2）筒内壁对物体的支持力．14．如图所示，有一长为L的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动．已知水平地面上的C 点位于O点正下方，且到O点的距离为1.9L，重力加速度为g，不计空气阻力．（1）求小球通过最高点A时的速度v A；（2）若小球通过最低点B时，细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍，且小球经过B点的瞬间让细线断裂，求小球落地点到C点的距离．15．如图所示，半径R=0.9m的光滑的半圆轨道固定在竖直平面内，直径AC竖直，下端A与光滑的水平轨道相切．一个质量m=1kg的小球沿水平轨道从A端以V A=3m/s的速度进入竖直圆轨道，后小球恰好能通过最高点C．不计空气阻力，g取10m/s2．求：（1）小球刚进入圆周轨道A点时对轨道的压力为多少？（2）小球从C点离开轨道后的落地点到A点的距离为多少？16.如图所示装置可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m，（重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6）（1）若装置匀速转动时，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度ω1．（2）若装置匀速转动的角速度ω2=rad/s，求细线AB和AC上的张力大小T AB、T AC．参考答案1.D2.B3.C4.D5.D6.B7.B8.B9. AC 10.BCD 11.AB 12.BD13.解：物体做匀速圆周运动，合力指向圆心；对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图其中重力mg与静摩擦力f平衡，故有：f=mg支持力N提供向心力，由牛顿第二定律可得：N=mω2R；答：（1）物体所受到的摩擦力大小为mg（2）筒内壁对物体的支持力为mω2R．【点评】本题中要使静摩擦力与重力平衡，角速度要大于某一个临界值，即重力不能大于最大静摩擦力！14.解：（1）小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有：mg=m解得：V A=；（2）小球在B点时根据牛顿第二定律有：T﹣mg=m小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，有：竖直方向：1.9L﹣L=gt2水平方向：x=v B t=×=3L答：（1）小球在最高点的速度为；（2）小球落地点到C点的距离3L．【点评】小球在竖直面内圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查，要注意临界值的应用及正确列出机械能的表达式．15.解：（1）在A点，根据向心力公式得：N﹣mg=m解得：N=60N根据牛顿第三定律得：小球对轨道的压力为60N（2）小球恰好能通过最高点C，则在C点只有重力提供向心力，mg=m解得：v C=3m/s小球从C点抛出后做平抛运动，则t=s=0.6s所以x=v C t=1.8m16.解：（1）当细线AB刚好被拉直，则AB的拉力为零，靠AC的拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有：，解得．（2）若装置匀速转动的角速度ω2=rad/s，竖直方向上有：T AC cos37°=mg，水平方向上有：，代入数据解得T AC=12.5N，T AB=2.5N．答：（1）此时的角速度为rad/s．（2）细线AB和AC上的张力大小T AB、T AC分别为2.5N、12.5N．【点评】解决本题的关键知道小球向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解．如图所示，一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是（）A．小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零B．小球过最高点时的最小速度为C．小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反D．小球过最高点时，杆对球作用力一定与小球所受重力方向相反【考点】4A：向心力；37：牛顿第二定律．【专题】521：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．【分析】轻杆带着物体做圆周运动，只要物体能够到达最高点就可以了，在最高点和最低点时物体的重力与杆对球的作用力的合力作为向心力．【解答】解：A、当小球在最高点恰好只有重力作为它的向心力的时候，此时球对杆没有作用力，所以A正确．B、轻杆带着物体做圆周运动，只要物体能够到达最高点就可以了，所以速度可以为零，所以B错误．C、小球在最高点时，如果速度恰好为，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力，如果速度小于，重力大于所需要的向心力，杆就要随球由支持力，方向与重力的方向相反，如果速度大于，向心力大于重力，杆对小球的作用力跟重力相同，所以C正确，D错误．故选：AC。
高一物理【圆周运动的综合分析】学习资料+习题（人教版）水平面内的圆周运动的临界问题1．与摩擦力有关的临界问题(1)物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，则有F f＝m v2r，静摩擦力的方向一定指向圆心。
(2)如果除摩擦力外还有其他力，如绳两端连接物体，其中一个物体竖直悬挂，另外一个物体在水平面内做匀速圆周运动，此时存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件(静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向分别为沿半径背离圆心和沿半径指向圆心)。
2．与弹力有关的临界问题压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零。
绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。
3．解决圆周运动临界问题的一般思路(1)要考虑达到临界条件时物体所处的状态。
(2)分析该状态下物体的受力特点。
(3)结合圆周运动知识，列出相应的动力学方程分析求解。
如图所示，两绳系一质量为m＝0.1 kg的小球，上面绳长L＝2 m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终伸直？[解析]两绳都张紧时，小球受力如图所示，当ω由0逐渐增大时，ω可能出现两个临界值。
(1)BC恰好拉直，但F T2仍然为零，设此时的角速度为ω1，则有F x＝F T1sin 30°＝mω12L sin 30°F y＝F T1cos 30°－mg＝0联立解得ω1≈2.40 rad/s。
(2)AC由拉紧转为恰好拉直，则F T1已为零，设此时的角速度为ω2，则有F x＝F T2sin 45°＝mω22L sin 30°F y＝F T2cos 45°－mg＝0联立解得ω2≈3.16 rad/s。
可见，要使两绳始终伸直，ω必须满足2．40 rad/s≤ω≤3.16 rad/s[答案] 2.40 rad/s≤ω≤3.16 rad/s[名师点评]处理水平面内圆周运动临界问题时的两点注意(1)确定临界条件：判断题述的过程存在临界状态之后，要通过分析弄清临界状态出现的条件，并以数学形式表达出来。
物理高一圆周运动知识点圆周运动是物理学中重要的知识点之一，它涉及到物体绕着一个固定中心旋转的运动方式。
在高中物理课程中，学生需要掌握圆周运动的基本原理、公式和相关概念。
本文将介绍物理高一圆周运动的知识点，帮助学生更好地理解和应用这一概念。
一、圆周运动的定义和基本原理圆周运动是指物体沿着一个固定半径的圆形路径做匀速运动的现象。
它包括一个物体绕着圆心旋转和沿圆周运动的两个方面。
圆周运动的基本原理可以用牛顿运动定律来解释。
根据牛顿第一定律，物体在无外力作用下会保持匀速直线运动，而圆周运动需要向心力的作用才能保持运动轨迹。
向心力是指指向圆心的力。
在圆周运动中，物体所受的向心力来自于它与固定中心之间的约束力。
根据牛顿第二定律，向心力的大小等于物体的质量乘以向心加速度。
二、圆周运动的相关概念1. 角度和弧度在圆周运动中，我们通常用角度和弧度来描述物体在圆周上的位置和角度的变化。
角度是一个常见的度量单位，以度（°）为标志。
一个圆一共有360度，而一个直角为90度。
我们可以用角度来表示物体在圆周上的位置，以及所旋转的角度。
弧度是角度的另一种度量方式，以弧长与半径之比来表示。
一个圆的周长等于2πr（r为半径），而一个圆的完整周长等于2π个圆心角，这个角的弧度为2π弧度。
2. 周期与频率在圆周运动中，周期和频率是描述物体运动速度的两个重要概念。
周期是指物体绕圆心一周所需的时间。
周期的单位可以是秒、分钟或小时等。
我们可以通过测量物体绕圆心旋转一周所需的时间来确定周期。
频率是指物体每秒绕圆心旋转的次数。
频率的单位是赫兹（Hz），代表每秒钟的周期数。
频率和周期之间存在一种倒数关系，即频率等于周期的倒数。
3. 角速度与线速度角速度是指物体单位时间内绕圆心旋转的角度，实际上就是角度的变化率。
角速度的单位可以是度/秒或弧度/秒，通常用符号ω表示。
线速度是指物体在圆周上运动的速率，即单位时间内物体沿圆周运动的路程。
线速度的大小与物体角速度和半径相关，可以用下式来表示：v = rω，其中v表示线速度，r表示半径，ω表示角速度。
高一物理天体的匀速圆周运动模型试题答案及解析1. 2013年12月2日，我国成功发射探月卫星“嫦娥三号”，该卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t，月球半径为，月球表面处重力加速度为.（1）请推导出“嫦娥三号”卫星离月球表面高度的表达式；（2）地球和月球的半径之比为，表面重力加速度之比为，试求地球和月球的密度之比.【答案】【解析】（1）由题意知，“嫦娥三号”卫星的周期为（2分）设卫星离月球表面的高度为h，由万有引力提供向心力得：（2分）又：（2分）联立解得：（1分）（2）设星球的密度为，由得（2分）（2分）联立解得：（1分）设地球、月球的密度分别为、，则：（1分）将，代入上式，解得：（1分）【考点】本题考查万有引力定律应用。
2.关于地球的近地卫星和赤道上的物体，下列说法中正确的是（）A．近地卫星可以在通过保定地理纬度圈所决定的平面上做匀速圆周运动B．近地卫星和赤道上的物体均处于完全失重状态C．近地卫星和赤道上的物体，因轨道相同故线速度大小相等D．近地卫星比赤道上的物体加速度大【答案】D【解析】考虑到卫星轨道的稳定性，所有卫星的轨道都以地心为圆心，A错误；近地卫星处于完全失重状态但赤道上的物体却不是这样，B错误；近地卫星所受引力等于向心力，而赤道上的物体以引力的一部分提供向心力，线速度大小不相等，由牛顿第二定律知道近地卫星加速度大C错误，D正确。
【考点】本题考查了万有引力与航天知识。
3.2008年9月27日16时30分左右,神七航天员翟志刚出舱活动,中国人实现了首次太空行走.事前采访翟志刚时,他说最担心的便是永远成为太空人.假设翟志刚出舱后和飞船脱离,则翟志刚将做（）A．自由落体运动B．平抛运动C．远离地球飞向太空D．继续和飞船一起沿原轨道运转【答案】D【解析】翟志刚出舱后和飞船脱离,则翟志刚和飞船一样都是靠地球的引力继续做圆周运动，根据知道和飞船一起沿原轨道运转，D正确。
【考点】本题考查了万有引力和航天知识。
专题02圆周运动一、描述圆周运动的物理量和常见的传动装置特点1．匀速圆周运动的特点(1)“变”与“不变”描述匀速圆周运动的四个物理量中，角速度、周期和转速恒定不变，线速度是变化的。
(2)性质匀速圆周运动中的“匀速”不同于匀速直线运动中的“匀速”，这里的“匀速”是“匀速率”的意思，匀速圆周运动是变速运动。
2．匀速圆周运动各物理量间的关系3.传动装置及其特点同轴传动皮带传动齿轮传动装置A、B两点在同轴的一个圆盘上两个轮子用皮带连接，A、B两点分别是两个轮子边缘的点两个齿轮轮齿啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点特点角速度、周期相同线速度大小相同线速度大小相同转动方向相同相同相反规律线速度与半径成正比：v Av B＝rR角速度与半径成反比：ωAωB＝rR。
周期与半径成正比：T AT B＝Rr角速度与半径成反比：ωAωB＝r2r1。
周期与半径成正比：T AT B＝r1r2【例1】如图所示，秒针绕O点转动，A、B为秒针两端的两个质点，A点比B点离O更近。
在转动时，关于A、B两质点的向心加速度a、线速度v、周期T、角速度ω的说法正确的是（）A．A Ba a<B．A BT T<C．A Bv v<D．A Bωω<【答案】AC【详解】A 、B 为秒针两端的两个质点，可知A 、B 的角速度相等，周期相等，则有A B ωω=，A BT T =根据v r ω=，2a r ω=由于A 点比B 点离O 更近，则有A B v v <，A B a a <故选AC 。
【例2】如图是磁带录音机的磁带盒的示意图，A 、B 为缠绕磁带的两个轮子边缘上的点，两轮的半径均为r ，在放音结束时，磁带全部绕到了B 轮上，磁带的外缘半径R ＝3r ，C 为磁带外缘上的一点，现在进行倒带。
此时下列说法正确的是（）A ．A 、B 、C 三点的周期之比3∶1∶3B ．A 、B 、C 三点的线速度之比3∶1∶3C ．A 、B 、C 三点的角速度之比1∶3∶3D ．A 、B 、C 三点的角速度之比3∶1∶1【答案】BD【详解】CD ．根据磁带传动装置的特点可知，A 、C 两点的线速度大小相等，即: 1:1A C v v =B 、C 两点的角速度相等，即B C ωω=由于3C A r r =，根据v r ω=可得:3:1A C ωω=所以::3:1:1A B C ωωω=故C 错误，D 正确；A ．根据周期与角速度的关系2T πω=，可得: : 1:3:3A B C T T T =，A 错误；B ．根据v r ω=可知:1:3BC v v =所以: : 3:1:3A B C v v v =，B 正确。
匀速圆周运动 单元综合练习一、单选题1．摩托车转弯时容易发生侧滑（速度过大）或侧翻（车身倾斜角度不当），所以除了控制速度外车手要将车身倾斜一个适当角度，使车轮受到路面沿转弯半径方向的静摩擦力与路面对车支持力的合力沿车身（过重心）。
某摩托车沿水平路面以恒定速率转弯过程中车身与路面间的夹角为θ，已知人与摩托车的总质量为m ，轮胎与路面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g 。
则此次转弯中的向心力大小为（ ）A ．tan mg θB ．mg tan θC ．μmg tan θD ．tan mg μθ 2．2022年2月4日，第24届冬季奥林匹克运动会在北京开幕，至此，北京成为全世界唯一一个既举办过夏季奥运会又举办过冬季奥运会的城市。
如图所示，某次训练中，短道速滑运动员在水平冰面上做匀速圆周运动，则运动员（ ）A ．受到冰面的作用力大小恒定，做匀加速运动B ．受到冰面的作用力大小恒定，做变加速运动C ．受到冰面的作用力大小变化，做匀加速运动D ．受到冰面的作用力大小变化，做变加速运动3．如图所示的皮带传动装置中，皮带与轮之间不打滑，两轮半径分别为R 和r ，且R =3r ，A 、B 分别为两轮边缘上的点，则皮带轮运动过程中，关于A、B 两点下列说法正确的是（ ）A ．角速度之比ωA ：ωB =3：1B．向心加速度之比a A：a B=1：3C．速率之比υA：υB=1：3D．在相同的时间内通过的路程之比s A：s B=3：14．小乔同学在17岁生日时，收到了小瑾送她的音乐盒，如图所示。
当音乐响起时，音乐盒上的女孩儿会随着音乐保持姿势原地旋转，此时手臂上A、B两点的角速度大小分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则（）A．ωA<ωB B．ωA>ωB C．vA<vB D．vA>vB5．暑假期间，某同学乘坐高铁外出旅游，他观察到高铁两旁的树木急速向后退行，某段时间内，他发现水平桌面上玻璃杯中的水面呈现左低右高的状态，如图所示，由此可判断这段时间内高铁的运动情况是（）A．加速行驶B．减速行驶C．向右转弯D．向左转弯6．北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中，中国选手任子威以1分26秒768的成绩获得金牌。
高一物理天体的匀速圆周运动模型试题答案及解析1.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，实施变轨后卫星的线速度减小到原来的，此时卫星仍做匀速圆周运动，则（）A．卫星的向心加速度减小到原来的B．卫星的角速度减小到原来的C．卫星的周期增大到原来的8倍D．卫星的半径增大到原来的2倍【答案】C【解析】根据，解得，线速度变为原来的，知轨道半径变为原来的4倍．根据，知向心加速度变为原来的，故A、D错误；根据知，线速度变为原来的，知轨道半径变为原来的4倍，则角速度变为原来的，故B错误；根据周期，角速度变为原来的，则周期变为原来的8倍，故C正确。
【考点】万有引力定律的应用；人造卫星。
2.某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行，其运动可视为匀速圆周运动。
已知地球半径为R，地面附近的重力加速度为g。
请推导：(1)卫星在圆形轨道上运行速度 (2)运行周期的表达式。
【答案】（1）；（2）【解析】（1）地球对人造卫星的万有引力提供人造卫星向心力解得：的物体，GM=R2g又在地球表面有一质量为m解得v=（1分）（2）【考点】万有引力定律3.据报道，卫星“天链一号03星”于2012年7月25日在西昌卫星发射中心成功发射，经过多次变轨控制后，成功定点于东经16.65°上空的地球同步轨道。
关于成功定点后的“天链一号03星”，下列说法正确的是A．运行速度大于7.9km/sB．离地面高度一定，相对地面静止C．轨道不一定在赤道平面D．卫星的角速度大于静止在赤道上物体的角速度【答案】B【解析】试题分析: 卫星的线速度v随轨道半径r的增大而减小，v="7.9" km/s为第一宇宙速度，即卫星围绕地球表面运行的速度；因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于7.9 km/s，故A错误；因地球同步卫星与地球自转同步，即周期T、角速度ω与地球自转的相同，因此它相对于地面静止，故B正确；卫星要与地球同步，必须其轨道必须在赤道平面，故C错误；地球同步卫星与地球自转的角速度相同，则卫星的角速度等于静止在赤道上物体的角速度，故D 错误。
高一物理《圆周运动》知识点总结一、线速度1．定义：物体做圆周运动，在一段很短的时间Δt 内，通过的弧长为Δs ，则Δs 与Δt 的比值叫作线速度的大小，公式：v ＝Δs Δt. 2．意义：描述做圆周运动的物体运动的快慢．3．方向：物体做圆周运动时该点的切线方向．4．匀速圆周运动(1)定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动．(2)性质：匀速圆周运动的线速度方向是在时刻变化的，所以它是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变．二、角速度1．定义：连接物体与圆心的半径转过的角Δθ与所用时间Δt 之比叫作角速度，公式：ω＝ΔθΔt. 2．意义：描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢．3．单位：弧度每秒，符号是rad/s ，在运算中角速度的单位可以写为s －1.4．匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动．三、周期1．周期T ：做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间．单位：秒(s)．2．转速n ：物体转动的圈数与所用时间之比．单位：转每秒(r/s)或转每分(r/min)．3．周期和转速的关系：T ＝1n(n 的单位为r/s 时)． 四、线速度与角速度的关系1．在圆周运动中，线速度的大小等于角速度的大小与半径的乘积．2．公式：v ＝ωr .五、向心力的大小向心力的大小可以表示为F n ＝mω2r 或F n ＝m v 2r . 六、匀速圆周运动的加速度大小1．向心加速度公式a n ＝v 2r或a n ＝ω2r . 2．向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动．七、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1．变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果，如图所示．(1)跟圆周相切的分力F t：改变线速度的大小．(2)指向圆心的分力F n：改变线速度的方向．2．一般的曲线运动的处理方法(1)一般的曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动．(2)处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法来处理．。
第六章：圆周运动章末复习知识点一：匀速圆周运动及其描述一、匀速圆周运动1．圆周运动：物体的运动轨迹是圆的运动．2．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等，这种运动就叫匀速圆周运动．二、匀速圆周运动的线速度、角速度和周期1．线速度(1)定义式：v＝Δs Δt.如果Δt取的足够小，v就为瞬时线速度．此时Δs的方向就与半径垂直，即沿该点的切线方向．(2)线速度的方向：质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向．(3)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢．2．角速度：半径转过的角度Δφ与所用时间Δt的比值，即ω＝ΔφΔt(如图所示)．国际单位是弧度每秒，符号是rad/s.3．转速与周期(1)转速n：做圆周运动的物体单位时间内转过的圈数，常用符号n表示．(2)周期T：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，用符号T 表示．(3)转速与周期的关系：若转速的单位是转每秒(r/s)，则转速与周期的关系为T＝1n .4．匀速圆周运动的特点(1)线速度的大小处处相等．(2)由于匀速圆周运动的线速度方向时刻在改变，所以它是一种变速运动．这里的“匀速”实质上指的是“匀速率”而不是“匀速度三、描述圆周运动的各物理量之间的关系1．线速度与周期的关系：v＝2πr T.2．角速度与周期的关系：ω＝2πT.3．线速度与角速度的关系：v＝ωr.知识点二、同轴转动和皮带传动1．同轴转动(1)角速度(周期)的关系：ωA＝ωB，T A＝T B.(2)线速度的关系：vAvB＝rR.2．皮带(齿轮)传动(1)线速度的关系：v A＝v B(2)角速度(周期)的关系：ωAωB＝rR、TATB＝Rr.知识点三、向心力1．定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力．2．大小：F＝mω2r＝m v2 r.3．方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻改变．4．效果力向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力．二：向心力的来源物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供．几种常见的实例如下：实例向心力示意图用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力，F向＝F T物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝F f小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合知识点四：向心加速度的方向及意义1．物理意义描述线速度改变的快慢，只表示线速度的方向变化的快慢，不表示其大小变化的快慢．2．方向总是沿着圆周运动的半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，方向时刻改变．3．圆周运动的性质不论向心加速度a n的大小是否变化，a n的方向是时刻改变的，所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变，圆周运动一定是非匀变速曲线运动．“匀速圆周运动中”的“匀速”应理解为“匀速率”．4．变速圆周运动的向心加速度做变速圆周运动的物体，加速度一般情况下不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度，二是切向加速度．向心加速度表示速度方向变化的快慢，切向加速度表示速度大小变化的快慢．所以变速圆周运动中，向心加速度的方向也总是指向圆心．二：向心加速度的公式和应用1．公式a n ＝v2r＝ω2r＝4π2T2r＝4π2n2r＝4π2f2r＝ωv.2．向心加速度的大小与半径的关系(1)当半径一定时，向心加速度的大小与角速度的平方成正比，也与线速度的平方成正比．随频率的增大或周期的减小而增大．(2)当角速度一定时，向心加速度与运动半径成正比．(3)当线速度一定时，向心加速度与运动半径成反比．(4)a n与r的关系图象：如图552所示．由a nr图象可以看出：a n与r成正比还是反比，要看ω恒定还是v恒定．图552知识点五：生活在的圆周运动一：火车转弯问题1．轨道分析火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而不是斜面．火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心．图5732．向心力分析如图573所示，火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mg tan θ.3．规定速度分析若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则mg tan θ＝m v 2 0R，可得v0＝gR tan θ(R为弯道半径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为转弯处的规定速度)．4．轨道压力分析(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时火车对内外轨道无挤压作用．(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力．②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力．二：拱形桥汽车过凸形桥(最高点)汽车过凹形桥(最低点) 受力分析牛顿第二定律求向心力 F n ＝mg －F N ＝m v 2rF n ＝F N －mg ＝m v 2r牛顿第三定律求压力F 压＝F N ＝mg －m v 2rF 压＝F N ＝mg ＋m v 2r讨论v 增大，F 压减小；当v 增大到rg 时，F 压＝0v 增大，F 压增大 超、失重汽车对桥面压力小于自身重力，汽车处于失重状态汽车对桥面压力大于自身重力，汽车处于超重状态知识点六：离心运动1．离心运动的实质离心现象的本质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体，由于惯性，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来．2．离心运动的条件做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力．3．离心运动、近心运动的判断如图578所示，物体做圆周运动是离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F n 与所需向心力⎝ ⎛⎭⎪⎫m v 2r 或mr ω2的大小关系决定．图578(1)若F n ＝mr ω2(或m v 2r)即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动．(2)若F n＞mrω2(或m v2r)即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动．(3)若F n＜mrω2(或m v2r)即“提供”不足，物体做离心运动．由以上关系进一步分析可知：原来做圆周运动的物体，若速率不变，所受向心力减少(或向心力不变，速率变大)物体将做离心运动；若速度大小不变，所受向心力增大(或向心力不变，速率减小)物体将做近心运动．知识点七.竖直平面的圆周运动１．“绳模型”如上图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。
高一物理描述圆周运动的物理量试题答案及解析1.物体做匀速圆周运动，关于它的周期的说法中正确的是（）A．物体的线速度越大，它的周期越小B．物体的角速度越大，它的周期越小C．物体的运动半径越大，它的周期越大D．物体运动的线速度和半径越大，它的周期越小【答案】B【解析】根据公式可得周期和线速度，半径有关系，所以线速度大了，周期不一定小，半径大了，周期不一定大，A、C、D错误；根据公式可得周期和角速度成反比，角速度越大，周期越小，B正确。
【考点】考查了匀速圆周运动规律的2.如图所示,两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点,这三点所在处的半径，则以下有关各点线速度v、角速度ω的关系中正确的是A．B．C．D．【答案】 A【解析】试题分析: 同皮带上的点，线速度大小相等，即vA =vB．除圆心外，同轮轴上的点，角速度相等，ωA =ωC，由v=ωr，即有角速度相等时，半径越大，线速度越大，则得vA＞vC．线速度相等时，角速度与半径成反比，则得ωA ＞ωB．所以，故A正确，B、C、D错误【考点】线速度、角速度和周期3.一质点做匀速圆周运动时，圆的半径为r，周期为4 s，那么1 s内质点的位移大小和路程分别是 ()．A．r和B．和C．r和r D．r和【答案】D【解析】质点在1 s内转过了圈，画出运动过程的示意图可求出这段时间内的位移为r，路程为，所以选项D正确．4.变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度．图2－1－12是某一变速车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则()．A．该车可变换两种不同挡位B．该车可变换四种不同挡位C．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA ∶ωD＝1∶4D．当A轮与D轮组合时，两轮角速度之比ωA ∶ωD＝4∶1【答案】BC【解析】由题意知，A轮通过链条分别与C、D连接，自行车可有两种速度，B轮分别与C、D连接，又可有两种速度，所以该车可变换4种挡位，选项B对；当A与D组合时，两轮边缘线速度大小相等，A转一圈，D转4圈，即＝，选项C对．5.如图所示，一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动，a和b是轮上质量相等的两个质点，则偏心轮转动过程中a、b两质点A．角速度大小相等B．线速度大小相等C．向心加速度大小相等D．向心力大小相等【答案】A【解析】因为a和b都绕O轴转动，所以角速度大小相等，选项A正确；由于ab两点到O点的距离不等，所以两点的线速度不相等，选项B错误；根据，所以向心加速度大小不相等，选项C错误；根据，向心力大小不相等，选项D错误。
匀速圆周运动专题从现行高中知识体系来看，匀速圆周运动上承牛顿运动定律，下接万有引力，因此在高一物理中占据极其重要的地位，同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。
（一）基础知识1. 匀速圆周运动的基本概念和公式（1）线速度大小T rt s v π2==，方向沿圆周的切线方向，时刻变化； （2）角速度Tt πϕω2==，恒定不变量；（3）周期与频率fT 1=；（4）向心力22ωmr r mv F ==，总指向圆心，时刻变化，向心加速度22ωr rv a ==，方向与向心力相同；（5）线速度与角速度的关系为r v ω=，v 、ω、T 、f 的关系为rf r Trv πωπ22===。
所以在ω、T 、f 中若一个量确定，其余两个量也就确定了，而v 还和r 有关。
2. 质点做匀速圆周运动的条件（1）具有一定的速度；（2）受到的合力（向心力）大小不变且方向始终与速度方向垂直。
合力（向心力）与速度始终在一个确定不变的平面且一定指向圆心。
3. 向心力有关说明向心力是一种效果力。
任何一个力或者几个力的合力，或者某一个力的某个分力，只要其效果是使物体做圆周运动的，都可以认为是向心力。
做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体所受的合力，总是指向圆心；做变速圆周运动的物体，向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力，合外力的另一个分力沿着圆周的切线，使速度大小改变，所以向心力不一定是物体所受的合外力。
（二）解决圆周运动问题的步骤 1. 确定研究对象；2. 确定圆心、半径、向心加速度方向；3. 进行受力分析，将各力分解到沿半径方向和垂直于半径方向；4. 根据向心力公式，列牛顿第二定律方程求解。
基本规律：径向合外力提供向心力向合F F =（三）常见问题及处理要点 1. 皮带传动问题例1：如图1所示，为一皮带传动装置，右轮的半径为r ，a 是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r ，小轮的半径为2r ，b 点在小轮上，到小轮中心的距离为r ，c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（ ）A. a 点与b 点的线速度大小相等B. a 点与b 点的角速度大小相等ra c d a c d d a 本题正确答案C 、D 。
点评：处理皮带问题的要点为：皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相同。
2. 水平面的圆周运动转盘：物体在转盘上随转盘一起做匀速圆周运动，物体与转盘间分无绳和有绳两种情况。
无绳时由静摩擦力提供向心力；有绳要考虑临界条件。
例1：如图2所示，水平转盘上放有质量为m 的物体，当物块到转轴的距离为r 时，连与盘产生的摩擦力还未达到最大静摩擦力，细绳的拉力仍为0，即01=T F 。
（2）因为0223ωμω>=rg，所以物体所需向心力大于物与盘间的最大静摩擦力，则细绳将对物体施加拉力2T F ，由牛顿第二定律得r m mg F T 222ωμ=+，解得22mgF T μ=。
点评：当转盘转动角速度0ωω<时，物体有绳相连和无绳连接是一样的，此时物体做圆周运动的向心力是由物体与圆台间的静摩擦力提供的，求出rgμω=0。
可见，0ω是物体相对圆台运动的临界值，这个最大角速度0ω与物体的质量无关，仅取决于μ和r 。
这一结论同样适用于汽车在平路上转弯。
圆锥摆：圆锥摆是运动轨迹在水平面的一种典型的匀速圆周运动。
其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力，向心力的方向水平。
也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力（弹力的竖直分力和重力互为平衡力）。
例2：小球在半径为R 的光滑半球做水平面的匀速圆周运动，试分析图3中的θ（小球（1）弹力只可能向下，如绳拉球。
这种情况下有mg Rmv mg F ≥=+2，即gR v ≥，否则不能通过最高点；（2）弹力只可能向上，如车过桥。
在这种情况下有mg Rmv F mg ≤=-2，gR v ≤，否则车将离开桥面，做平抛运动；（3）弹力既可能向上又可能向下，如管转（或杆连球、环穿珠）。
这种情况下，速度大小v 可以取任意值。
但可以进一步讨论：a. 当gR v >时物体受到的弹力必然是向下的；当gR v <时物体受到的弹力必然是向上的；当gR v =时物体受到的弹力恰好为零。
b. 当弹力大小mg F <时，向心力有两解F mg ±；当弹力大小mg F >时，向心力只有一解mg F +；当弹力mg F =时，向心力等于零，这也是物体恰能过最高点的临界条件。
结合牛顿定律的题型例3：如图5所示，杆长为l ，球的质量为m ，杆连球在竖直平面绕轴O 自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为mg F 21=，求这时小球的瞬时速度大小。
图5解析：小球所需向心力向下，本题中mg mg F <=21，所以弹力的方向可能向上也可能向下。
（1）若F 向上，则lmv F mg 2=-，2gl v =；（2点评：速度。
例4上A 由于钉子B 解析：小球交替地绕A 、B 做匀速圆周运动，线速度不变，随着转动半径的减小，线中拉力T F 不断增大，每转半圈的时间t 不断减小。
在第一个半圆l mv F T 21=，vlt π=1在第二个半圆022l l mv F T -=，v l l t )(02-=π在第三个半圆0232l l mv F T -=，v l l t )2(03-=π在第n 个半圆02)1(l n l mv F Tn --=，v l n l t n ])1([0--=π令N F F Tm Tn 7=≤，得1.8≤n ，即在第8个半圆线还未断，n 取8，经历的时间为{}s l n n nl v l n nl v t t t t n 2.8]2)1([)]1(321[0021≈--=-++++-=+++=ππ结合能量的题型例4：一壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面，环的半径为R （比细管的半径大得多），在圆管中有两个直径与细管径相同的小球A 、B ，质量分别为1m 、2m ，沿环形管顺时针运动，经过最低点的速度都是0v ，当A 球运动到最低点时，B 球恰好到最高点，若要此时作用于细管的合力为零，那么1m 、2m 、R 和0v 应满足的关系是 。
解析：由题意分别对A 、B 小球和圆环进行受力分析如图6所示。
对于A 球有R v m g m F N 20111=-v m 22因A 、B 两球用轻杆相连，故两球转动的角速度相等，即ll BA 2=设B 球运动到最低点时细杆对小球的拉力为T F ，由牛顿第二定律得lmv mg F BT 22=-解以上各式得mg F T 8.1=，由牛顿第三定律知，B 球对细杆的拉力大小等于mg 8.1，方向竖直向下。
说明：杆件模型的最显著特点是杆上各点的角速度相同。
这是与后面解决双子星问题的共同点。
角速度取最小值时，A 有向心运动的趋势，静摩擦力背离圆心O 。
对于B ：mg F T =对于A ：21ωMr F F f T =+，22ωMr F F f T =- 联立解得s rad /5.61=ω，s rad /9.22=ω所以s rad s rad /5.6/9.2≤≤ω点评：2. 例7：R π2），R 解析：速度最小。
设运行过程中列车的最小速度为v ，列车质量为m ，则轨道上的那部分车的质量为lRmπ23. 例8上A 由于钉子B 解析：小球交替地绕A 、B 做匀速圆周运动，线速度不变，随着转动半径的减小，线中拉力T F 不断增大，每转半圈的时间t 不断减小。
在第一个半圆l mv F T 21=，vlt π=1在第二个半圆022l l mv F T -=，v l l t )(02-=π在第三个半圆0232l l mv F T -=，v l l t )2(03-=π在第n 个半圆02)1(l n l mv F Tn --=，v l n l t n ])1([0--=π令N F F Tm Tn 7=≤，得1.8≤n ，即在第8个半圆线还未断，n 取8，经历的时间为{}s l n n nl v l n nl v t t t t n 2.8]2)1([)]1(321[0021≈--=-++++-=+++=ππ【模拟试题】1. 关于互成角度（不为零度和180°）的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动，下列说确的是（ ）A. 一定是直线运动B. 一定是曲线运动C. 可能是直线，也可能是曲线运动D. 以上答案都不对2. 一架飞机水平匀速飞行，从飞机上每隔1s 释放一个铁球，先后释放4个，若不计空气阻力，则这4个球（ ）A. 在空中任何时刻总是排列成抛物线，它们的落地点是等间距的B. 在空中任何时刻总是排列成抛物线，它们的落地点是不等间距的C. 在空中任何时刻总是在飞机的正下方排列成竖直直线，它们的落地点是不等间距的D. 在空中任何时刻总是在飞机的正下方排列成竖直直线，它们的落地点是等间距的3. 图1中所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为r4，小轮的半径为r2、b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。
c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。
若在传动过程中，皮带不打滑。
则（）A. a点与b点的线速度大小相等B. a点与b点的角速度大小相等d，供向心力③当速度大于v时，轮缘挤压外轨④当速度小于v时，轮缘挤压外轨A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④6. 在做“研究平抛物体的实验”时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：。
A. 通过调节使斜槽的末端保持水平B. 每次释放小球的位置必须不同C. 每次必须由静止释放小球D. 记录小球位置用的木条（凹槽）每次必须严格地等距离下降E. 小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触F. 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线7. 试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速的实验方法。
根据实验器材：弹射器（含弹丸，见图2所示）：铁架台（带有夹具）；米尺。
（1）在安装弹射器时应注意：；（2）实验中需要测量的量是：；（3）由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等，在实验中应采取的方法是：；【试题答案】1. B2. D3. C4. C5. A6. ACE7.（1）弹射器必须保持水平（2）弹丸下降高度y 和水平射程x（3）在不改变高度y 的条件下进行多次实验，测量水平射程x ，得出平均水平射程x （4）gy x v /20=8. 3.2；37.59. 割刀的速度方向跟玻璃板的前进方向的夹角α满足：)51arccos(-=α 92.0=t 秒 10. mg Rmv F -⋅=2η. .专业DOC 资料. 11. 不同意；2.0 t 秒。
