第三节 圆周运动
一、描述圆周运动的物理量
1．线速度：做匀速圆周运动的物体所通过的弧长与所用的时间的比值。
（1）物理意义：描述质点沿切线方向运动的快慢． （2）方向：某点线速度方向沿圆弧该点切线方向． （3）大小：V=S/t
说明:线速度是物体做圆周运动的即时速度，其方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变速运动。
2．角速度：做匀速圆周运动的物体，连接物体与圆心的半径转过的圆心角与所用的时间的比值。
（l ）物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢． （2）大小：ω＝φ/t 单位：（rad ／s ）
3．周期T ，频率f ：做圆周运动物体一周所用的时间叫周期．周期的广范含义： 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率，也叫转速 4．转速：单位时间内绕圆心转过的圈数。r/min 5．V 、ω、T 、f 的关系
T ＝1/f ，ω＝2π/T= v /r=2πf ，v ＝2πr/T ＝2πrf=ωr ．
T 、f 、ω三个量中任一个确定，其余两个也就确定了．但v 还和半径r 有关． 6．向心加速度
（1）物理意义：描述线速度方向改变的快慢的物理量。
（2）大小：a=v 2/r=ω2r=4π2fr=4π2r/T 2
=ωv ，
（3）方向：总是指向圆心，方向时刻在变化．不论a 的大小是否变化，a 都是个变加速度．
（4）注意：a 与r 是成正比还是反比，要看前提条件，
若ω相同，a 与r 成正比；若v 相同，a 与r 成反比；若是r 相同，a 与ω2
成正比，与v 2
也成正比． 7．向心力
（1）作用：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小．因此，向心力对做圆周运动的物体不做功．
（2）大小： F ＝ma ＝mv 2/r ＝m ω2 r=m4π2fr=m4π2r/T 2
=m ωv
（3）方向：总是沿半径指向圆心，时刻在变化．即向心力是个变力．
说明: 向心力是按效果命名的力，不是某种性质的力，因此，向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，要根据物体受力的实际情况判定．
F 心= m a 心= m ωm R v =2 2
R= m 422πT
R =m42πn 2 R= m ωv 二、匀速圆周运动
(1)定义：做圆周运动的物体，在相同的时间内通过的弧长都相等.在相同的时间内物体与圆心的连线转过的角度都相等.
(2)特点：在匀速圆周运动中，线速度的大小不变，线速度的方向时刻改变.所以匀速圆周运动是一种变速运动.做匀速圆周运动的物体向心力就是由物体受到的合外力提供的.
(3)性质：是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动，并且是加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动．
三、匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较
四、向心力的认识和来源 （1）向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种类型的力，是根据力的效果命名的．在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体的相互作用力（重力、弹力、摩擦力、万有引力）以外再添加一个向心力．
(2)由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变的运动，故只存在向心加速度，物体受的外力的合力就是向心力。显然物体做匀速圆周运动的条件是：物体的合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
（3）分析向心力来源的步骤是:首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的
位置，然后分析圆周运动物体所受的力,作出受力图,最后找出这些力指向圆心方向的合外力就是向心力．例如，沿半球形碗的光滑内表面，一小球在水平面上做匀速圆周运动，如图小球做圆周运动的圆心在与小球同一水平面上
的O /
点，不在球心O ，也不在弹力N 所指的PO 线上．这种分析方法和结论同样适用于圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等在水平面内的匀速圆周运动的问题。共同点是由重力和弹力的合力提供向心力，向心力方向水平。
(4）变速圆周运动向心力的来源：分析向心力来源的步骤同分析匀速圆周运动向心力来源的步骤相向．但要注意，
①一般情况下，变速圆周运动的向心力是合外为沿半径方向的分力提供．
②分析竖直面上变速圆周运动的向心力的来源时，通常有细绳和杆两种模型． 注意： (1)无论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，沿半径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指向圆心．
(5)当物体所受的合外力小于所需要提供的向心力时，即F 向＜2
v m r 时，物体做离心运动；
当物体所受的合外力大于所需要的向心力，即F 向＞2
v m r
时，物体做向心运动。
【练手题】
1、(2012·济宁模拟)一探照灯照射在云层底面上，云层底面是与地面平行的平面，如图3所示，云层底面距地面高h ，探照灯以角速度ω在竖直平面内转动，当光束转到与竖直方向夹角为θ时，云层底面上光点的移动速度是( )
A ．hω B.hωcos θ C.hω
cos 2θ
D ．hωtan θ
2、(2011·安徽高考)一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图甲所示，曲线上A 点的曲率圆定义为：通过A 点和曲线上紧邻A 点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A 点的曲率圆，其半径ρ叫
做A 点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v 0抛出，如图乙所示。则在其轨迹最高点P 处的曲率半径是( )
A.v 20g
B.v 20sin 2αg
C.v 20cos 2αg
D.v 20cos 2αg sin α
3、如图所示，长为L 的细绳一端固定，另一端系一质量为m 的小球．给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为θ.下列说法中正确的是( ) A ．小球受重力、绳的拉力和向心力作用 B ．小球只受重力和绳的拉力作用 C ．θ越大，小球运动的速度越小 D ．θ越大，小球运动的周期越大
4、(2013洛阳期中)如图11所示，具有圆锥形状的回转器（陀螺）绕它的轴
线在光滑的桌面上以角速度ω快速旋转，同时以速度v 向右运动，若回转器的轴线一直保持竖直，为使回转器从桌子的边沿滑出时不会与桌子边缘
发生碰撞，速度v 至少应等于（设回转器的高为H ，底面半径为R ，不计空
气对回转器的作用）
A.ωR
B. ωH
C.H g R
2 D. H
g
R 2 5、（2013安徽江南十校摸底）如图所示，水平放置的圆筒绕其中心对称轴'OO 匀速转动，
转动的角速度 2.5ωπ= rad/s ，桶壁上P 处有一小圆孔，桶壁很薄，桶的半径R=2m ，当圆孔正上方h=3.2m 处有一小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，试通过计算判断小球是否会和圆筒碰撞（空气阻力不计，g 取210/m s ）。
五、圆周运动的应用 （一）、在传动装置中各物理量之间的关系
在分析传动装置的物理量时，要抓住不等量和相等量的关系，表现为：
1.同一转轴的各点角速度ω相同，而线速度v=ωr 与半径r 成正比，向心加速度大小a=r ω2
与半径r 成正比.
2.当皮带不打滑时，传动皮带、用皮带连接的两轮边沿上的各点线速度大小相等，由
R v
H ω 图11
可知,ω与r 成反比,由
可知,a 与r 成反比.
【复习巩固题】
1、(2009?上海)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：通过计算踏脚板转动的角速度，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 内踏脚板转动的圈数为N ，那么踏脚板转动的角速度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 ＝ . 2、(2011年山东泰安模拟)如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10 cm ，大齿轮半径为20 cm ，大齿轮中C 点离圆心O 2的距离为10 cm ，A 、B 分别为两个齿轮边缘上的点，则A 、B 、C 三点的( ) A ．线速度之比为1∶1∶1 B ．角速度之比为1∶1∶1 C ．向心加速度之比为4∶2∶1
D ．转动周期之比为2∶1∶1 3、（2013四川资阳诊断）如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P 和Q 靠摩擦传动，两轮的半径R ∶r =2∶1。当主动轮Q 匀速转动时，在Q 轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q 轮边缘上，此时Q 轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a 1；若改变转速，把小木块放在P 轮边缘也恰能静止，此时Q 轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a 2，则
A ．
122=2ωω B ．
122=1ωω C ．121=1
a a D ．
121=2
a a （二）向心力的来源问题
物体做匀速圆周运动时，由合力提供圆周运动的向心力
且有
2
22)2(T mr mr r v m ma F F π
ω=====向向合 方向始终指向圆心
向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力，总之，只要达到维持物体做圆周运动效果的力，就是向心力.向心力是按力的作用效果来命名的.对各种情况下向心力的来源应明确.如：水平圆盘上跟随圆盘一起匀速转动的物体（甲）和水平地面上匀速转弯的汽车，其摩擦力是向心
力；圆锥摆（乙）和以规定速率转弯的火车，向心力是重力与弹力的合力. 【复习巩固题】
1、一质量为m 的小物块，沿半径为R 的圆形轨道下滑，滑到最低点的速率为v ，若小物块与轨道的动摩擦因数为μ，则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力是（重力加速度为g ）（ ）
地球大圆R ?
v
v
G F T
A ．mg μ
B ．R
v m 2
μ C ．)(2R v g m +μ D ．)(2R v g m -μ 2、(2011年芜湖一中月考)如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方
向放着用细线相连的质量相等的两个物体A 和B ，它们与盘间的摩擦因数相同，当圆盘转动到两个物体刚好还未发生滑动时，烧断细线，两个物体的运动情况是( )
A ．两物体沿切向方向滑动
B ．两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远
C ．两物体仍随圆盘一起做圆周运动，不发生滑动
D ．物体B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A 发生滑动，离圆盘圆心
越来越远
3、早在19世纪，匈牙利物理学家厄缶就明确指出：“沿水平地面向东运动的物体，其质量（即：列车的视重或列车对水平轨道的压力）一定要减轻.”后来，人们常把这类物理现象称之为“厄缶效应”.如图所示，我们设想，在地球赤道附近的地平线上，有一列质量是M 的列车，正在以速率v 沿水平轨道匀速向东行驶.已知：（1）地球的半径R ；（2）地球的自转周期T .今天我们像厄缶一样，如果仅仅考虑地球的自转影响（火车随地球做线速度为
T
π
2R 的圆周运动）时，火车对轨道的压力为N ；在此基础上，又考虑到这列火车相对地面又附加了一个线速度v ，做更快的匀速圆周运动，并设此时火车对轨道的压力为N '.那么，单纯地由于该火车向东行驶而引起火车对轨道的压力减轻的数量（N －N '）为（ ）
A.M R
v 2
B.M ［R v 2+2（T
π2）v ］
C.M （T π2）v
D.M ［R v 2+（T
π
2）v ］
（三）竖直面内圆周运动的临界问题分析 第一种情况：无支撑物的情况
例如：绳拉小球在竖直平面内过最高点的运动。
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绳的拉力来提供，只要不超过绳的
承受力，已知物体的速度，就可求出对应的拉力。
)
(2
r v m F mg T =+ 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。
)
,(02
gr v r
mv G =
=
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gr v 0。
第二种情况：有支撑物的情况
○
1临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度 临界v ＝0
○
2图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况： 当v ＝0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力F N ，其大小等于小球的重力，即
F N ＝mg . 当0
当v =rg 时，F N ＝0.
当v ＞rg 时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大. ○
3图乙所示的小球过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况： v ＝0时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力F N ，其大小等于小球重力，即
F N =mg.
当0＜v ＜rg 时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力F N ，大小随速度的增大而减小，其取值范围是mg > F N > 0.
当v ＝rg 时，F N ＝0.
当v >rg 时，管的内壁上侧对小球有竖直向下指向圆心的压力，其大小随速度的增大而增大.
总结：常分析两种模型——轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：
最高点无支撑 最高点有支撑
实例 球与绳连接、水流星、翻滚过山车
球与杆连接、球过竖直的圆形管道，
套在圆环上的物体等
图示
在最高点受力
重力，弹力F 弹向下或等于零
mg ＋F 弹＝m v 2R
重力，弹力F 弹向下、向上或等于零
mg ±F 弹＝m v 2
R
恰好过最高点 F 弹＝0，mg ＝m v 2
R ，v ＝Rg ，即在最
高点速度不能为零
v ＝0，mg ＝F 弹在最高点速度可为零
【复习巩固题】
1、如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动。现给小球—初速度，使它做圆周运动，图中a 、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是 （ ） A 、a 处为拉力，b 处为拉力 B 、a 处为拉力，b 处为推力
C 、a 处为推力，b 处为拉力
D 、a 处为推力，b 处为推力
2、如图所示，可视为质点的、质量为m 的小球，在半径为R 的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中正确的是（ ） A ．小球能够通过最高点时的最小速度为0 B ．小球能够通过最高点时的最小速度为gR
C ．如果小球在最高点时的速度大小为2gR ，则此时小球对管 道的外壁有作用力
D ．如果小球在最低点时的速度大小为gR 5，则小球通过最高点时与管道间无相互作用力 3、（2013北京四中摸底）如图，两个半径均为R 的1/4光滑圆弧对接于O 点，有物体从上面圆弧的某点C 以上任意位置由静止下滑（C 点未标出），都能从O 点平抛出去，则（ ） A ．∠CO 1O ＝60° B ．∠CO 1O ＝45°
C ．落地点距O 2最远为2R
D ．落地点距O 2最近为R
4、如图所示，LMPQ 是光滑轨道，LM 水平，长为5.0 m ，MPQ 是一半径为R ＝1.6 m 的半圆，QOM 在同一竖直线上，在恒力F 作用下，质量m ＝1 kg 的物体A 由静止开始运动，当达到M 时立即停止用力．欲使A 刚好能通过Q 点，则力F 大小为多少？(g 取10 m/s 2
)
5、如图所示，一个3
4圆弧形光滑细圆管轨道ABC ，放置在竖直平面内，轨道半径为R ，在
A 点与水平地面AD 相接，地面与圆心O 等高， MN 是放在水平地面上长为3R 、厚度不计的垫子，左端M 正好位于A 点．将一个质量为m 、直径略小于圆管直径的小球从A 处管口正上方某处由静止释放，不考虑空气阻力．
（1）若小球从C 点射出后恰好能打到垫子的M 端，则小球经过C 点时对管的作用力大小和方向如何？
（2）欲使小球能通过C 点落到垫子上，小球离A 点的最大高度是多少？
（四）火车拐弯问题
如下图所示，火车在平直的轨道上转弯，将挤压外轨，由外轨给火车的弹力提供火车转弯所需的向心力，这样久而久之，将损坏外轨。
故火车转弯处使外轨略高于内轨，火车驶过转弯处时，铁轨对火车的支持力F N 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力的合力指向圆心，提供火车转弯所需的向心力（如图所示）。这就减轻了轮缘与外轨的挤压。
θ
G
F
F N
分析：当火车的速度为0v 时，火车所需的向心力全部由重力和支持力的合力来提供，
即
r v m
mg 2
tan =θ，θtan 0gr v =。 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。
【复习巩固题】
1、（高考题）在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右转弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ．设拐弯路段是半径为R 的圆弧，要使车速为v 时，车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应等于 ( )
A ．2
v arcsin Rg
B ．2
v arccos Rg
C ．2
v arctan Rg
D ．2
v arccot Rg
θ
F F N
θ
F T
G
F 2、铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h 的设计不仅与r 有关，还与火车在弯道上的行驶速率v 有关．下列说法正确的是（ ）A ．v 一定时，r 越小则要求h 越大 B ．v 一定时，r 越大则要求h 越大 C ．r 一定时，v 越小则要求h 越大 D ．r 一定时，v 越大则要求h 越大
3、中央电视台《今日说法》栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故．家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲撞进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案．经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图14所示．交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是( )
A ．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动
B ．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动
C ．公路在设计上可能内(东)高外(西)低
D ．公路在设计上可能外(西)高内(东)低
4、铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外高度差h 的设计不仅与r 有关，还取决于火车在弯道上行驶的速率.下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r 及与之相对应的轨道的高度差h .
(1)根据表中数据，试导出h 与r 关系的表达式，并求出当r ＝440 m 时，h 的设计值. (2)铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内外轨的距离设计值L ＝1.435 m ，结合表中数据，求出我国火车的转弯速率v .(路轨倾角α很小时，可认为tan α＝sin α)
（五）圆锥摆问题（两种模型）： 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（如右图所示） 试分析圆锥摆的转动周期：
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（如右图所示） 四、
弯道半径r (m) 660 330 220 165 132 110 内外轨高度差h (m)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
【复习巩固题】
1、如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上,有两个质量相等的小物块
A和B,它们分别紧贴漏斗的内壁,在不同的水平面上做匀速圆周运动,则以
下叙述正确的是( )
A.物块A的线速度小于物块B的线速度
B.物块A的角速度大于物块B的角速度
C.物块A对漏斗内壁的压力大于物块B对漏斗内壁的压力
D.物块A的周期大于物块B的周期
2、（2013重庆一中）两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在
天花板上的同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如题图所示，
则a、b两小球具有相同的
A.角速度
B.线速度
C.向心力
D.向心加速度
3、（09·广东物理））如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半。内壁上有一质量为m
的小物块。求
①当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；
②当物块在A点随筒做匀速转动，且其受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度。
（六）离心现象
(1)定义：做匀速圆周运动的物体，当其所受向心力突然消失或力不
足以提供向心力时而产生的物体逐渐远离圆心的运动，叫离心运动.
(2)特点：
F＝mrω2的情况，即物体所受合外力等于所需向心力时，物
①当
合
体做圆周运动.
F 合 心做离心运动.了解离心现象的特点，不要以为离心运动就是沿半径方向远离圆心的运动. F>mrω2的情况，即物体所受合外力大于所需向心力时，表现为向心运动的趋势. ③当 合 （3）离心运动的应用和危害 利用离心运动制成离心机械.如：离心干燥器、洗衣机的脱水筒等. 汽车、火车转弯处，为防止离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太大；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力. 【复习巩固题】 1、如图所示是一种娱乐设施“魔盘”，而且画面反映的是魔盘旋转 转速较大时，盘中人的情景．甲、乙、丙三位同学看了图后发生 争论，甲说：“图画错了，做圆周运动的物体受到向心力的作用， v ω A B O C D Q F ω 魔盘上的人应该向中心靠拢”．乙说：“图画得对，因为旋转的魔盘给人离心力，所以人向盘边缘靠拢．”丙说：“图画得对，当盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心．”该三位同学的说法应是( ) A ．甲正确 B ．乙正确 C ．丙正确 D ．无法判断 2、某同学在雨天撑一把半径为R ＝0.8m 的雨伞，雨伞边缘离地面的高度h ＝1.8m ，伞边缘在水平面内，如图所示，当人以ω＝2π rad/s 转动雨伞时，发现雨滴做离心运动，最后落到地面，求落到地面的雨滴构成的圆的半径是多少？雨滴的速度是多大？(g 取10m/s 2，保留两位有效数字) （七）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。特别需要提醒同学们注意的是，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。 【复习巩固题】 例1、 如图所示，直径为d 的圆筒绕中心轴做匀速圆周运动，枪口发射的子弹速度为v ，并沿直径匀速穿过圆筒。若子弹穿出后在圆筒上只留下一个弹孔，则圆筒运动的角速度为多少？ 例2、质点P 以O 为圆心做半径为R 的匀速圆周运动，如图所示，周期为T 。当P 经过图中D 点时，有一质量为m 的另一质点Q 受到力F 的作用从静止开始做匀加速直线运动。为使P 、Q 两质点在某时刻的速度相同，则F 的大小应满足什么条件？ 例3、 如图所示，在同一竖直平面内，A 物体从a 点开始做匀速圆周运动，同时B 物体从 ωA B O b a 圆心O 处自由落下，要使两物体在 b 点相遇，求A 的角速度。 五、圆周运动的临界问题分析 有关圆周运动的临界问题一般有两类，一类是提供向心力的某个力出现临界值；另一类是物体的速度出现临界值．有些题目是根据临界状态列方程求解，有些题目是根据跨越临界点后物体所处状态或运动规律列方程求解． 【复习巩固题】 1、如图所示，用细绳一端系着的质量为M ＝0.6 kg 的物体A 静止在水平转盘上，细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O 吊着质量为m ＝0.3 kg 的小球B ，A 的重心到O 点的距离为0.2 m ．若A 与转盘间的最大静摩擦力为Ff ＝2 N ，为使小球B 保持静止，求转盘绕中心O 旋 转的角速度ω的取值范围．(g 取10 m/s2) 2、如图所示，两绳系一质量为m ＝0.1 kg 的小球，两绳的另一端分别固定于轴的A 、B 两处，上面绳长l ＝2 m ，两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°，问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力(取g ＝10 m/s 2)？ 3、如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线的夹角θ＝30°，一条长为l 的绳，一端固定在圆锥体的顶点O ，另一端系一个质量为m 的小球(可视为质点)，小球以速率v 绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动.试分析讨论v 从零开始逐渐增大的过程中，球受圆锥面的支持力及摆角的变化情况. 2014届高三物理精细化复习测试题 一、选择题（共8题） 1、在地球上，赤道附近的物体A 和北京附近的物体B 随地球的自转而做匀速圆周运动，可以判断（ ） A ．物体A 与物体 B 的向心力都指向地心 B ．物体A 的线速度的大小小于物体B 的线速度的大小 C ．物体A 的角速度的大小小于物体B 的角速度的大小 D ．物体A 的向心加速度的大小大于物体B 的向心加速度的大小 2．在光滑的水平面上，用长为l 的细线拴一质量为m 的小球，以角速度ω做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ） A ．l 、ω不变，m 越大线越易被拉断 B ．m 、ω不变，l 越小线越易被拉断 C ．m 、l 不变，ω越大线越易被拉断 D ．m 不变，l 减半且角速度加倍时，线的拉力不变 3．如图所示，长为L 的悬线固定在O 点，在O 点正下方L 2 处有一钉子 C ，把悬线另一端的小球m 拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ） A ．线速度突然增大 B ．角速度突然增大 C ．向心加速度突然增大 D ．悬线拉力突然增大 4．如图所示是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r 1的大齿轮，Ⅱ是半径为r 2的小齿轮，Ⅲ是半径为r 3的后轮，假设脚踏板的转速为n r /s ，则自行车前进的速度为（ ） A .πnr 1r 3r 2 B .πnr 2r 3r 1 C .2πnr 1r 3r 2 D .2πnr 2r 3r 1 5．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立．当圆筒开始转动后，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 ．游客处于超重状态 B ．游客处于失重状态 C ．游客受到的摩擦力等于重力 D ．筒壁对游客的支持力等于重力 6、质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质木架上的A 点和C 点，如图 所示，当轻质木架绕轴BC 以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a 在竖直方向，绳b 在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b 被烧断的同时木架停止转动，则（ ） A ．小球仍在水平面内做匀速圆周运动 B ．在绳b 被烧断瞬间，绳a 中张力突然增大 C ．若角速度ω较小，小球在垂直于平面ABC 的竖直平面内摆动 D ．若角速度ω较大，小球可在垂直于平面ABC 的竖直平面内做圆周运动 7．如图所示，光滑半球的半径为R ，球心为O ，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB ，高度为R/2，轨道底端水平并与半球顶端相切．质量为m 的小球由A 点静止滑下．小球在水平面上的落点为C(重力加速度为g)，则（ ） A ．小球将沿半球表面做一段圆周运动后抛至C 点 B ．小球将从B 点开始做平抛运动到达 C 点 C ．OC 之间的距离为2R D ．小球从A 运动到C 的时间等于(1＋2) R g 8、(2013洛阳期中)如图4所示，长为L 的轻杆，一端固定一个质量为m 的小球，另一端固定在水平转轴O 上，杆随转轴O 在竖直平面内匀速转动，角速度为ω，某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角θ是 A ．sin θ=2 L g ω B ．tan θ=2 L g ω C ．sin θ=2g L ω D ．tan θ=2g L ω 二、计算题（共2题） 9、(2010·重庆理综)(15分)小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m 的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d 后落地，如图所示．已知握绳的手离地面高 度为d ，手与球之间的绳长为3 4 d ，重力加速度为g.忽略手的运动半径和空气阻力． (1)求绳断时球的速度大小v 1和球落地时的速度大小v 2. (2)问绳能承受的最大拉力多大？ (3)改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？ O ╮θ 图4 10、(2013洛阳期中)如图18所示，装置BO ′O 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，装置静止时细线AB 水平，细线AC 与竖直方向的夹角?=37θ。已知小球的质量m=1kg ，细线AC 长l ＝1m ，B 点距C 点的水平和竖直距离相等。（重力加速度g 取10m/s 2 ,5 437cos ,5337sin =?= ?） （1）若装置匀速转动的角速度为1ω时，细线AB 上的张力为0而细线AC 与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度1ω的大小； （2）若装置匀速转动的角速度rad/s 3 50 2= ω，求细线AC 与竖直方向的夹角 （3）装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算在坐标图19中画出细线AC 上张力T 随角速度的平方2ω变化的关系图像 ω2/(rad ·s -1)2 5 10 15 20 25 30 35 40 T /N 5 10 15 20 25 30 35 40 图19 ω A B m O C O ′ 37° 图18 一、第六章 圆周运动易错题培优（难） 1．如图所示，用一根长为l =1m 的细线，一端系一质量为m =1kg 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=30°，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 ，取g=10m/s 2。则下列说法正确的是（ ） A ．当ω=2rad/s 时，T 3+1)N B ．当ω=2rad/s 时，T =4N C ．当ω=4rad/s 时，T =16N D ．当ω=4rad/s 时，细绳与竖直方向间夹角 大于45° 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】 当小球对圆锥面恰好没有压力时，设角速度为0ω，则有 cos T mg θ= 2 0sin sin T m l θωθ= 解得 053 2 rad/s 3 ω= AB ．当02rad/s<ωω=，小球紧贴圆锥面，则 cos sin T N mg θθ+= 2sin cos sin T N m l θθωθ-= 代入数据整理得 (531)N T = A 正确， B 错误； CD ．当04rad/s>ωω=，小球离开锥面，设绳子与竖直方向夹角为α，则 cos T mg α= 2sin sin T m l αωα= 解得 16N T =，o 5 arccos 458 α=> CD 正确。 故选ACD 。 2．如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有小物体A 、B 、C ，质量分别为m 、2m 、3m ，A 叠放在B 上，C 、B 离圆心O 距离分别为2r 、3r 。C 、B 之间用细线相连，圆盘静止时细线刚好伸直无张力。已知C 、B 与圆盘间动摩擦因数为μ，A 、B 间摩擦因数为3μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g ，现让圆盘从静止缓慢加速，则（ ） A ．当23g r μω=时，A 、B 即将开始滑动 B ．当2g r μω=32 mg μ C ．当g r μω=C 受到圆盘的摩擦力为0 D ．当25g r μω=C 将做离心运动 【答案】BC 【解析】 【详解】 A. 当A 开始滑动时有： 2033A f mg m r μω==?? 解得： 0g r μω＝ 当23g g r r μμω= 物理讲义 1、如图所示，A、B是两个摩擦传动轮，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=2：1 B．周期之比TA：TB=1：2 C．转速之比nA：nB=1：2 D．向心加速度之比aA：aB=2：1 2、如图所示是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的牙盘（大齿轮），Ⅱ是半径为r2的飞轮（小齿轮），Ⅲ是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为 n（r/s），则自行车前进的速度为（）A．πnr1r3/r2 B．πnr2r3/r1 C．2πnr1r3/r2 D．2πnr2r3/r1 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小于盘对B的动摩擦因数μB 4、两根长度不同的细线下面分别悬挂着小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中的相对位置关系示意图正确的是（） A. B. C. D. 5、一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱形桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥．设两圆弧半径相等，汽车通过拱形桥桥顶时，对桥面的压力FN1为车重的一半，汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时，对桥面的压力为FN2，则FN1与FN2之比=___． 6、铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是（） A．v一定时，r越小则要求h越大 B．v一定时，r越大则要求h越大 C．r一定时，v越小则要求h越大 D．r一定时，v越大则要求h越大 7、如图所示，一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动。在框架上套着两个质量相等的小球A、B，小球A、B到竖直转轴的距离相等，它们与圆形框架保持相对静止。下列说法正确的是 A．小球A的合力小于小球B的合力 B．小球A与框架间可能没有摩擦力 C．小球B与框架间可能没有摩擦力 D．圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力一定增大 8、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紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（） 高三物理知识点：电磁感应、匀速圆 周运动 1.[感应电动势的大小计算公式] )E=nΔΦ/Δt{法拉第电磁感应定律，E：感应电动势，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 2)E=BLV垂 {L:有效长度｝ 3)Em=nBSω{Em:感应电动势峰值｝ 电磁感应物理知识点4)E=BL2ω/2 {ω:角速度，V:速度｝2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量,B:匀强磁场的磁感应强度,S:正对面积} 3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向：由负极流向正极｝* 4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数，ΔI:变化电流，t:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率｝ 注：感应电流的方向可用楞次定律或右手定则 判定，楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;单位换算：1H=103mH=106μH。其它相关内容：自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。 1.线速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf 3.向心加速度a=V2/r=ω2r=2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr2=mωv=F合 高中物理匀速圆周运动5.周期与频率：T=1/f 6.角速度与线速度的关系：V=ωr 7.角速度与转速的关系ω=2πn 8.主要物理量及单位：弧长:米;角度：弧度;频率：赫;周期：秒;转速：r/s;半径:米;线速度：m/s;角速度：rad/s;向心加速度：m/s2。注：向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供，方向始终与速度方向垂直，指向圆心; A 从动轮做顺时针转动 B.从动轮做逆时针转动 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，方向沿圆周的切线方向，时刻变化； （2） 角速度，恒定不变量； （3）周期与频率； （4） 向心力，总指向圆心，时刻变化，向心加速度 ，方向与向心力相同； （5） 线速度与角速度的关系为 ，、、、的关系为。所以在、、中若一个量确定，其余两个量 也就确定了， 而还和有关。 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 定不变的平面内且一定指向圆心。 3. 匀速圆周运动的动力学特征 （1） 始终受合外力作用， 且合外力提供向心力， 其大小不变，始终指向圆心，因合力始终与速度垂直, 所以合力不做功. （2） 匀速圆周运动的动力学方程 根据题意，可以选择相关的运动学量如 v ,3, T , f 列出动力学方程；，，, 熟练掌握这些方程，会给解题带来方便. 4. 变速圆周运动的动力学特征 （1）受合外力作用，但合力并不总是指向圆心， 且合力的大小也是可以变化的， 故合力可对物体做功, 物体的速率也在变化. （2）合外力的分力（在某些位置上也可以是合外力 ）提供向心力. 例题1?在图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4r ,小轮的半径为2r 。b 点在小轮上，到小轮中心的距离为 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 C . a 点与c 点的线速度大小相等 D. a 点与d 点的向心加速度大小相等 说明：在分析传动装置的各物理量时，要抓住等量和不等量之间 如同轴各点的角速度相等，而线速度与半径成正比；通过皮带传 虑皮带打滑的前提下）或是齿轮传动，皮带上或与皮带连接的两轮边缘的各点及 齿轮上的各点线速度大小相等、角速度与半径成反比。 练习 1.如图所示的皮带转动装置，左边是主动轮，右边是一个轮轴， ，。假设在传动过 程中皮带不打滑，则皮带轮边缘上的 A 、B C 三点的角速度之比是 ___________ ;线 r 。 c 点和d 点分别于小轮和大轮 的关系。 动（不考 a r 4r d - 'Jr 图1 1．一辆32.010m =?kg 的汽车在水平公路上行驶，经过半径50r =m 的弯路时，如果车速72v =km/h ，这辆汽车会不会发生测滑？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力4max 1.410F =?N ． 2．如图所示，在匀速转动的圆盘上沿半径放着用细绳连接着的质量都为1kg 的两物体，A 离转轴20cm ，B 离转轴30cm ，物体与圆盘间的最大静摩擦力都等于重力的0.4倍，求： （1）A ．B 两物体同时滑动时，圆盘应有的最小转速是多少？ （2）此时，如用火烧断细绳，A ．B 物体如何运动？ 3.一根长0.625m l =的细绳，一端拴一质量0.4kg m =的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求： （1）小球通过最高点时的最小速度？ （2）若小球以速度 3.0m/s v =通过周围最高点时，绳对小球的拉力多大？若此时绳突然断了，小球将如何运动． 4．在光滑水平转台上开有一小孔O ，一根轻绳穿过小孔，一端拴一质量为0.1kg 的物体A ，另一端连接质量为1kg 的物体B ，如图所示，已知O 与A 物间的距离为25cm ，开始时B 物与水平地面接触，设转台旋转过程中小物体A 始终随它一起运动．问： （1）当转台以角速度4rad/s ω=旋转时，物B 对地面的压力多大？ （2）要使物B 开始脱离地面，则转台旋的角速度至少为多大？ h 5．（14分）质量m=1kg 的小球在长为L=1m 的细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力T max =46N,转轴离地h=6m ，g=10m/s 2。 试求：（1）在若要想恰好通过最高点，则此时的速度为多大？ （2）在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断则此时的速度v=? （3）绳断后小球做平抛运动，如图所示，求落地水平距离x ？ 6．汽车与路面的动摩擦因数为μ，公路某转弯处半径为R （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），求： （1）若路面水平，要使汽车转弯不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？ （2）若汽车在外侧高、内侧低的倾斜弯道上拐弯，弯道倾角为θ，则汽车完全不靠摩擦力转弯 的速率是多少？ 7．质量0.5kg 的杯子里盛有1kg 的水，用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动 半径为1m ，水杯通过最高点的速度为4m/s ，g 取10 m/s 2，求： (1) 在最高点时，绳的拉力？(2) 在最高点时水对杯底的压力？(3) 为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少? 8．质量为m 的火车在轨道上行驶，火车内外轨连线与水平面的夹角为α＝37°，如图，弯道半径R ＝30 m ，g=10m/s 2．求：(1)当火车的速度为V 1=10 m ／s 时，火车轮缘挤压外轨还是内轨？ (2)当火车的速度为V 2 ＝20 m ／s 时，火车轮缘挤压外轨还是内轨？ 第3讲 圆周运动 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 自测 (多选)一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4 m/s ，转动周期为2 s ，则( ) A ．角速度为0.5 rad/s B ．转速为0.5 r/s C ．轨迹半径为4 π m D ．加速度大小为4π m/s 2 二、匀速圆周运动的向心力 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 4π2 T 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． 判断正误 (1)物体做匀速圆周运动时，因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力．( ) (2)物体做匀速圆周运动时，因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小．( ) (3)物体做匀速圆周运动时，向心力由物体所受的合外力提供．( ) 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) (1)当F ＝0时，物体沿切线方向飞出； (2)当0 圆周运动 1．物体做匀速圆周运动的条件： 匀速圆周运动的运动条件：做匀速圆周运动的物体所受合外力大小不变，方向总是和速度方向垂直并指向圆心。 2．描述圆周运动的运动学物理量 （1）圆周运动的运动学物理量有线速度v 、角速度ω、周期T 、转速n 、向心加速度a 等。它们之间的关系大多是用半径r 联系在一起的。如：T r r v πω2= ?=，2 2224T r r r v a πω===。要注意转速n 的单位为r/min ，它与周期的关系为n T 60=。 （2）向心加速度的表达式中，对匀速圆周运动和非匀速圆周运动均适用的公式有： ωωv r r v a ===22 ，公式中的线速度v 和角速度ω均为瞬时值。只适用于匀速圆周运动 的公式有：2 24T r a π= ，因为周期T 和转速n 没有瞬时值。 例题1．在图3－1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 C ．a 点与c 点的线速度大小相等 D ．a 点与d 点的向心加速度大小相等 练习 1．如图3－4所示的皮带转动装置，左边是主动轮，右边是一个轮轴，2:1:=c A R R ，3:2:=B A R R 。假设在传动过程中皮带不打滑，则皮带轮边缘上的A 、B 、C 三点的角速度之比是 ；线速度之比是 ；向心加速度之比是 。 2．图示为某一皮带传动装置。主动轮的半径为r 1，从动轮的半径为r 2。已知主动轮做顺时针转动，转速为n ，转动过程中皮带不打 图3－1 4r 2r r r a b c d 图3－4 圆周运动讲义（学霸版） 课程简介：PPT(第1页):同学好，我们又见面了，上次课讲的内容巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的内容是关于圆周运动的相关概念和知识点，让我们来一起看一下。PPT(第2页):圆周运动部分是必修2的重点内容，主要内容： 1、通过实例，理解圆周运动的快慢； 2、通过比较，理解圆周运动中各物理量之间的关系； 3、通过拓展阅读，体会三种传动方式中各物理量间的关系与应用。PPT(第3页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经典问题实例。 PPT(第4页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。 PPT(第5页)：这是我们关于圆周运动的总框架，知识点部分包括：匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度，匀速圆周运动的向心力，离心现象。 考点包括：圆周运动中的运动学分析、圆周运动中的动力学分析和圆周运动的实例分析。 PPT(第6页)：OK，我们先说一下匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度。 1.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。 2.描述匀速圆周运动的物理量 度的大小。 2.大小：F ＝m v 2r ＝mω2r ＝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。 PPT(第8页):好，我们再来看看离心现象。 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趋势。接下来看一下相关考点，主要考点内容包括：圆周运圆周运动中的动力学分析、先看一下考点一-圆周运动中的运动学分析 的理解 成正比； 当ω一定时，v 与r 成正比； 当v 一定时，ω与r 成反比。 2.对a ＝v 2 r ＝ω2r ＝ωv 的理解在v 一定时，a 与r 成反比；在ω一定时，a 与r 成正比。 高一物理匀速圆周运动知识点及习题 高一物理匀速圆周运动知识介绍 质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等，匀速圆周运动，这种运动就叫做“匀速圆周运动”，匀速圆周运动是圆周运动中，最常见和最简单的运动（因为速度是矢量，所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动）。 天体的匀速圆周运动 定义 质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做“匀速圆周运动”，亦称“匀速率圆周运动”。因为物体作圆周运动时速率不变，但速度方向随时发生变化。所以匀速圆周运动的线速度是无时不刻不在变化的。 匀速圆周运动 运动条件 物体作匀速圆周运动时，速度的大小虽然不变，但速度的方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变速运动。又由于作匀速圆周运动时，它的向心加速度的大小不变，但方向时刻改变，故匀速圆周运动是变加速运动。“匀速圆周运动”一词中的“匀速”仅是速率不变的意思。做匀速圆周运动的物体仍然具有加速度,而且加速度不断改变，因其加速度方向在不断改变，其运动轨迹是圆，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。匀速圆周运动加速度方向始终指向圆心。做变速圆周运动的物体总能分解出一个指向圆心的加速度，我们将方向时刻指向圆心的加速度称为向心加速度。 公式解析 计算公式 1、v（线速度）=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrf (S代表弧长，t代表时间，r代表半径,f代表频率) 2、ω（角速度）=Δθ/Δt=2π/T=2πn （θ表示角度或者弧度） 3、T（周期）=2πr/v=2π/ω 4、n（转速）=1/T=v/2πr=ω/2π 5、Fn（向心力）=mrω^2=mv^2/r=mr4π^2/T^2=mr4π^2f^2 6、an（向心加速度）=rω^2=v^2/r=r4π^2/T^2=r4π^2n^2 7、vmax=√gr （过最高点时的条件） 8、fmin (过最高点时的对杆的压力)=mg-√gr （有杆支撑） 简单学习网课程讲义 学科：物理 专题：圆周运动 圆周运动 题一 题面：如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半球形碗， 放在不同高度的水平面上，使两碗口处于同一水平面。现 将质量相同的两小球（小球半径远小于碗的半径），分别 从两个碗的边缘由静止释放，当两球分别通过碗的最低点 时（） A．两小球的速度大小相等 B．两小球的速度大小不相等 C．两小球对碗底的压力大小相等 D．两小球对碗底的压力大小不相等 题二 题面：一根内壁光滑的细圆管，形状如图所示，放在竖直平面内， 一个球自A口的正上方高h处自由下落。第一次小球恰能抵达B点； 第二次落入A口后，自B口射出，恰能再进入A口，则两次小球下 落的高度之比h l∶h2。 题三 题面：如图是离心轨道演示仪的结构示意图。光滑弧形轨道 下端与半径为R的光滑圆轨道相接，整个轨道位于竖直平面 内。质量为m的小球从弧形轨道上的A点由静止滑下，进入 圆轨道后沿圆轨道运动，最后离开圆轨道。小球运动到圆轨 道的最高点时，对轨道的压力恰好与它所受到的重力大小相等。重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）小球运动到圆轨道的最高点时速度的大小； R h A （2）小球开始下滑的初始位置A 点距水平面的竖直高度h 。 题四 题面：一根长为L 的细绳，一端拴在水平轴O 上，另一端有一个质量为m 的小球，现使细绳位于水平位置，并且绷直，如图所示，给小球一个作用，使它得 到一定的向下的初速度。 （1）这个初速度至少多大，才能使小球绕O 点在竖直面内做圆 周运动？ （2）如果在轴O 竖直上方A 点处钉一个钉子，已知AO =23L ，小球以上问中的最小速度开始运动，当它运动到O 点的竖直上方， 细绳刚接触到A 点的钉子时，细绳受到的力有多大？ 题五 题面：一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2 mm 的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图甲为该装置示意图，图乙为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标 表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中△t 1=1.0×10－3s ，△t 2=0.8×10－3s ． （1）利用图乙中的数据求1 s 时圆盘转动的角速度； （2）如果圆盘半径足够大，传感器将接收到许多激光信号，求图 乙中第n 个激光信号的宽度Δt n . 讲义参考答案 题一答案： BC 甲 乙 圆周运动 1、定义:物体运动轨迹为圆称物体做圆周运动。 ２、分类： ⑴匀速圆周运动: 质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度相等,这种运动就叫做匀速圆周运动。 物体在大小恒定而方向总跟速度的方向垂直的外力作用下所做的曲线运动。 注意：这里的合力可以是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等． ⑵变速圆周运动:如果物体受到约束,只能沿圆形轨道运动，而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动，是变速率圆周运动．合力的方向并不总跟速度方向垂直． 3、描述匀速圆周运动的物理量 （1）轨道半径(r )：对于一般曲线运动,可以理解为曲率半径。 (2）线速度(ｖ）: ①定义：质点沿圆周运动，质点通过的弧长Ｓ和所用时间t 的比值,叫做匀速圆周运动的线速度。 ②定义式:t s v = ③线速度是矢量：质点做匀速圆周运动某点线速度的方向就在圆周该点切线方向上，实际 上，线速度是速度在曲线运动中的另一称谓，对于匀速圆周运动,线速度的大小等于平均速率。 (３）角速度(ω,又称为圆频率）： ①定义：质点沿圆周运动，质点和圆心的连线转过的角度跟所用时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度。 ②大小：T t π ? ω2= = （φ是ｔ时间内半径转过的圆心角) ③单位：弧度每秒(ra ｄ/s ） （４）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。 （５）频率(ｆ,或转速ｎ）：物体在单位时间内完成的圆周运动的次数。 各物理量之间的关系： r t r v f T t rf T r t s v ωθππθωππ== ??? ??? ?? ====== 2222 圆周运动专题训练(含答案) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑 圆周运动专题训练<含答案） (时间：45分钟，满分：100分> 一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共计42分，每小题只有一个选项符合题意> 1.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预 定轨道．发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地 方，如图1所示．这样选址的优点是，在赤道附近 (>b5E2RGbCAP A．地球的引力较大 B．地球自转线速度较大图1 C．重力加速度较大 D．地球自转角速度较大 解读：为了节省能量，而沿自转方向发射，卫星绕地球自转而具有的动能在赤道附近最大，因而使发射更节能．故选 B.p1EanqFDPw 答案：B 2．某同学设想驾驶一辆由火箭作动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以任意增加，不计空气阻力，当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，对此下列说法正确的是(R＝6400 km，取g＝10 m/s2>(>DXDiTa9E3d A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大 B．当汽车离开地球的瞬间速度达到28 440 km/h C．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1 h D．在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小 解读：汽车受到的万有引力提供向心力和重力，在速度增加时，向心力增大，则重力减小，对地面的压力则减小，选项A错误．若要使汽车离开地球，必须使汽车的速度达到第一宇宙速度7.9 km/s＝28 440 km/h，选项B正确．此时汽车的最小周期为T＝2π错误!＝2π错误!＝2π错误!＝5 024 s＝83.7 min，选项C错误．在此“航天汽车”上弹簧产生形变仍然产生弹力，选项D错误．RTCrpUDGiT 答案：B 3．(2018·上海高考>月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a.设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则5PCzVD7HxA (> A．g1＝aB．g2＝a C．g1＋g2＝aD．g2－g1＝a 解读：月球因受地球引力的作用而绕地球做匀速圆周运动．由牛顿第二定律可知地球对月球引力产生的加速度g2就是向心加速度a，故B选项正确．jLBHrnAILg 答案：B 4．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h处平抛一物体，射程为60 m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为 (>xHAQX74J0X A．10 mB．15 m C．90 mD．360 m 解读：由平抛运动公式可知，射程x＝v0t＝v0错误!， 一、第六章圆周运动易错题培优（难） 1．如图所示，用一根长为l=1m的细线，一端系一质量为m=1kg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=30°，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，取g=10m/s2。则下列说法正确的是（） A．当ω=2rad/s时，T3+1)N B．当ω=2rad/s时，T=4N C．当ω=4rad/s时，T=16N D．当ω=4rad/s时，细绳与竖直方向间夹角大于45° 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】 当小球对圆锥面恰好没有压力时，设角速度为，则有 解得 AB．当，小球紧贴圆锥面，则 代入数据整理得 A正确，B错误； CD．当，小球离开锥面，设绳子与竖直方向夹角为，则 解得 ， CD正确。 故选ACD。 2．如图，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（） A．滑块对轨道的压力为B．受到的摩擦力为 C．受到的摩擦力为μmg D．受到的合力方向斜向左上方 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据牛顿第二定律 根据牛顿第三定律可知对轨道的压力大小 A正确； BC．物块受到的摩擦力 BC错误； D．水平方向合力向左，竖直方向合力向上，因此物块受到的合力方向斜向左上方，D正确。 故选AD。 3．如图甲所示，半径为R、内壁光滑的圆形细管竖直放置，一可看成质点的小球在圆管内做圆周运动，当其运动到最高点A时，小球受到的弹力F与其过A点速度平方（即v2）的关系如图乙所示。设细管内径略大于小球直径，则下列说法正确的是（） A．当地的重力加速度大小为R b B．该小球的质量为a b R C．当v2=2b时，小球在圆管的最高点受到的弹力大小为a D．当0≤v2＜b时，小球在A点对圆管的弹力方向竖直向上【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 AB．在最高点，根据牛顿第二定律 2 mv mg F R -= 2020年高考物理专题复习：圆周运动精编 版 专题4.2 圆周运动 【高频考点解读】 1.掌握描述圆周运动的物理量及它们之间的关系. 2.理解向心力公式并能应用； 3.了解物体做离心运动的条件． 【热点题型】 题型一圆周运动的运动学问题 例1.如图4-3-3所示，当正方形薄板绕着过其中心O并与板垂直的转动轴转动时，板上A、B两点( ) 图4-3-3 A．角速度之比ωA∶ωB＝2∶1 B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶ 2 C．线速度之比v A∶v B＝2∶1 D．线速度之比v A∶v B＝1∶ 2 【提分秘籍】 1．圆周运动各物理量间的关系 2．对公式v ＝ωr 的理解 当r 一定时，v 与ω成正比； 当ω一定时，v 与r 成正比； 当v 一定时，ω与r 成反比。 3．对a ＝v 2 r ＝ω2r 的理解 当v 一定时，a 与r 成反比； 当ω一定时，a 与r 成正比。 4．常见的三种传动方式及特点 (1)皮带传动：如图4-3-1甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即v A ＝v B 。 图4-3-1 (2)摩擦传动：如图4-3-2甲所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即v A ＝v B 。 图4-3-2 (3)同轴传动：如图乙所示，两轮固定在一起绕同一转轴转动，两轮转动的角速度大小相等，即ωA ＝ωB 。 【举一反三】 如图4-3-4所示，B 和C 是一组塔轮，即B 和C 半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B ∶R C ＝3∶2，A 轮的半径大小与C 轮相同，它与B 轮紧靠在一起，当A 轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B 轮也随之无滑动地转动起来。a 、b 、c 分别为三轮边缘的三个点，则a 、b 、c 三点在运动过程中的( ) 圆周运动讲义 【知识点】 1．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧的长度相等，这种运动叫做匀速圆周运动。 匀速圆周运动是一种变加速曲线运动，虽然匀速圆周运动的速度大小不变，但它的速 度的方向时刻在发生变化，所以匀速圆周运动不是匀速圆周运动，而是匀速率圆周运动。 2．线速度v ①物理意义：描述物体做圆周运动快慢的物理量； ②定义：质点沿圆周运动通过的弧长s 和所以时间t 的比值叫做线速度 ③大小：v ＝s/t ，单位：m/s ④矢量，它的方向是质点在圆周上某点沿圆周上的切线方向。实际上就是该点的瞬时速度。 3．角速度ω ①物理意义：描述质点转过的圆心角的快慢 ②定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的半径转过的角度?跟所用时间t 的比值，就是质点运动的角速度。 ③大小：ω＝?/t ，单位：rad/s ④匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。 4．周期T 、频率f 和转速n ①周期T ：在匀速圆周运动中，物体沿圆周转过一周所用的时间叫做匀速圆周运动的周 期。在国际单位制中，单位是秒（s ）。匀速圆周运动是一种周期性的运动。 ②频率f ：每秒钟完成圆周运动的转数。在国际单位制中，单位是赫兹（Hz ）。 ③转速n ：单位时间内做匀速圆周运动的物体转过的转数。在国际单位制中，单位是转 /秒（n/s ）. 匀速圆周运动的T 、f 和n 均不变。 5．描述匀速圆周运动的物理量之间的关系 ①线速度和角速度间的关系: ②线速度和周期的关系: ③角速度和周期的关系: ④周期和频率之间的关系: 6.描述圆周运动的动力学物理量———向心力 （1）向心力来源：向心力是根据力的作用效果命名的，不是一种特殊的性质力。向心 力可以是某一个性质力，也可以是某一个性质力的分力或某几个性质力的合力。 做匀速圆周运动的物体向心力是所受外力的合力 做非匀速圆周运动的物体，其向心力为沿半径方向的外力的合力，而不是物体所受合外力。 （2）向心力大小：根据牛顿第二定律和向心加速度公式可知，向心力大小为： 22224T r m r m r v m F πω=== 其中r 为圆运动半径。 （3）向心力的方向：总是沿半径指向圆心，与速度方向永远垂直。 （4）向心力的作用效果：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。 r m 高一期末考试题目 圆周运动专题汇编 ——高一必须掌握的经典题目 一、选择题[共53题] .............................................................................................................. 1 二、填空题[共9题] ................................................................................................................ 9 三、实验题[共2题] .............................................................................................................. 11 四、计算题[共6题] .............................................................................................................. 12 [编者按]高一不可能一步达到高三的水平，到底需要掌握哪些题型？打开历年的高一中考、末考题目，就可以心中有数了。这是笔者从138套历年全国各地高一期末考试题目中挑选的题目，选择题[共53题]，填空题[共9题]，实验题[共2题]，计算题[共6题]，共70道，不涉及与机械能联系的题目，汇编成一体，供讲新课的老师参考。 一、选择题[共53题] 1、如图所示，用长为L 的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动，则( ) A ．小球在最高点时所受向心力一定为重力 B ．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 C ．若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率是gL D ．小球在圆周最低点时拉力可能等于重力 2、在质量为M 的电动机的飞轮上，固定着一个质量为m 的重物，重物到转轴的距离为r ， 如图所示，为了使放在地面上的电动机不会跳起，电动机飞轮的角速度不能超过( ) A ． g mr m M + B ．g mr m M + C ．g mr m M - D ． mr Mg 3．关于匀速圆周运动的向心加速度，下列说法正确的是： A ．大小不变，方向变化 B ．大小变化，方向不变 C ．大小、方向都变化 D ．大小、方向都不变 4．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有： A ．车对两种桥面的压力一样大 B ．车对平直桥面的压力大 C ．车对凸形桥面的压力大 D ．无法判断 5、洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时： A ．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用 B ．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的 高中物理圆周运动知识点总结高中物理圆周运动公式高中物理教学中，圆周运动问题既是一个重点，又是一个难点。下面给大家带来高中物理圆周运动知识点，希望对你有帮助。 1.圆周运动：质点的运动轨迹是圆周的运动。 2.匀速圆周运动：质点的轨迹是圆周，在相等的时间内，通过的弧长相等，质点所作的运动是匀速率圆周运动。 3.描述匀速圆周运动的物理量 (1)周期(T)：质点完成一次圆周运动所用的时间为周期。 频率(f)：1s钟完成圆周运动的次数。f= (2)线速度(v)：线速度就是瞬间速度。做匀速圆周运动的质点，其线速度的大小不变，方向却时刻改变，匀速圆周运动是一个变速运动。 由瞬时速度的定义式v=,当Δt趋近于0时，Δs与所对应的弧长(Δl)基本重合，所以v=，在匀速圆周运动中，由于相等的时间内通过的弧长相等，那么很小一段的弧长与通过这段弧长所用时间的比 值是相等的，所以，其线速度大小v=(其中R是运动物体的轨道半径，T为周期) (3)角速度(ω)：作匀速圆周运动的质点与圆心的连线所扫过的角度与所用时间的比值。ω==，由此式可知匀速圆周运动是角速度不变的运动。 4.竖直面内的圆周运动(非匀速圆周运动) (1)轻绳的一端固定，另一端连着一个小球(活小物块)，小球在竖直面内作圆周运动，或者是一个竖直的圆形轨迹，一个小球(或小物块)在其内壁上作竖直面的圆周运动，然后进行计算分析，结论如下： ①小球若在圆周上，且速度为零，只能是在水平直径两个端点以下部分的各点，小球要到达竖直圆周水平直径以上各点，则其速度至少要满足重力指向圆心的分量提供向心力 ②小球在竖直圆周的最低点沿圆周向上运动的过程中，速度不断减小(重力沿运动方向的分量与速度方向是相反的，使小球的速度减小)，而小球要到达最高点，则必须在最低点具有足够大的速度才 知识点一、描述圆周运动的物理量及其相互关系 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 2.各物理量之间的相互关系 (1)v ＝________________________ (2)a n ＝________________________ (3)F n ＝________________________ 例题1、 (2014·荆州中学模拟)如图图4－3－5所示，B 和C 是一组塔轮，即B 和C 半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B ∶R C ＝3∶2，A 轮的半径大小与C 轮相同，它与B 轮紧靠在一起，当A 轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B 轮也随之无滑动地转动起来． a 、 b 、 c 分别为三轮边缘的三个点，则a 、b 、c 三点在运动过程中的( ) A ．线速度大小之比为3∶2∶2 B ．角速度之比为3∶3∶2 C ．转速之比为2∶3∶2 D ．向心加速度大小之比为9∶6∶4 图4－3－5 【迁移应用】 1. (多选)如图4－3－6所示为某一皮带传动装置．主动轮的半径为r 1，从动轮的半径为r 2.已知主动轮做顺时针转动，转速为n ，转动过程中皮带不打滑．下列说法正确的是( ) A ．从动轮做顺时针转动 B ．从动轮做逆时针转动 C ．从动轮的转速为r 1r 2 n D ．从动轮的转速为r 2 r 1 n 图4－3－6 (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． 知识点二、匀速圆周运动 1．匀速圆周运动 物体沿圆周运动，并且线速度_______处处相等的运动． 2．匀速圆周运动的特点 (1)速度大小不变而速度方向时刻变化的变速曲线运动． (2)只存在向心加速度，不存在切向加速度． (3)合外力即产生向心加速度的力，充当______． (4)条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向______且指向______． 例题2、(2014·朝阳区模拟)图4－3－7甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋．若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动，设绳长l＝10 m，质点的质量m＝60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d＝4.0 m，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角θ＝37°(不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)，质点与转盘一起做匀速圆周运动时，求： (1)绳子拉力的大小； (2)转盘角速度的大小． 甲乙 图4－3－7 【迁移应用】 ●某个力提供向心力情况分析 2. (多选)如图4－3－8所示，一圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴转动，盘上距中心r处放置一个质量为m的小物体，物体与盘面间滑动摩擦因数为μ，重力加速度为g.一段时间内观察到圆盘以角速度ω做匀速转动，物体随圆盘一起(相对静止)运动．这段时间内() A．物体受到圆盘对它的摩擦力，大小一定为μmg，方向与物体线速度方向相同 B．物体受到圆盘对它的摩擦力，大小一定为mω2r，方向指向圆盘中心 C．物体受到圆盘对它的摩擦力，大小可能小于μmg，方向指向圆盘中心 D．物体受到圆盘对它的摩擦力，大小可能小于mω2r，方向背离圆盘中心 圆周运动专题训练（含答案） (时间：45分钟，满分：100分) 一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共计42分，每小题只有一个选项符合题意) 1.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道．发射场一 般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图1所示．这样选址的优点是， 在赤道附近() A．地球的引力较大 B．地球自转线速度较大图1 C．重力加速度较大 D．地球自转角速度较大 解析：为了节省能量，而沿自转方向发射，卫星绕地球自转而具有的动能在赤道附近最大，因而使发射更节能．故选B. 答案：B 2．某同学设想驾驶一辆由火箭作动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以任意增加，不计空气阻力，当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，对此下列说法正确的是(R＝6400 km，取g＝10 m/s2)() A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大 B．当汽车离开地球的瞬间速度达到28 440 km/h C．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1 h D．在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小 解析：汽车受到的万有引力提供向心力和重力，在速度增加时，向心力增大，则重力减小，对地面的压力则减小，选项A错误．若要使汽车离开地球，必须使汽车的速度达到 第一宇宙速度7.9 km/s＝28 440 km/h，选项B正确．此时汽车的最小周期为T＝2π r3 GM＝ 2πR3 gR2＝2π R g＝5 024 s＝83.7 min，选项C错误．在此“航天汽车”上弹簧产生形变仍 然产生弹力，选项D错误． 答案：B 3．(2010·上海高考)月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a.设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则 () A．g1＝a B．g2＝a C．g1＋g2＝a D．g2－g1＝a呼和浩特圆周运动专题练习(word版
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