匀速圆周运动之绳杆模型

考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 第3讲匀速圆周运动及其应用 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 1 匀 速 圆 周 运 动匀 速 圆 周 运 动 角 速 度 、 线 速 度 、 向 心 加 速 度 (考 纲 要 求 ) 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (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_，就是匀速圆周运动(2)特 点：加速度大小_ ，方向始终指向_ ，是变加速运动(3)条 件：合外力大小_ 、方向始终与_方向垂直且指向圆心相等不变圆心不变速度 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 2 描 述 圆 周 运 动 的 物 理 量 描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周 期、频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如 下表： 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 快慢转动快慢一周圈数方向快慢R 2 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 1 作 用 效 果 产生向心加速度，只改变速度的_，不改变速度的_.2 大 小 匀 速 圆 周 运 动 的 向 心 力 (考 纲 要始终沿半径方向指向_ ，时刻在改变，即向心力是一个变力来 源向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的_提供，还可以由一个力的_提供.4m2r圆心合力分力方向大小 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 1定 义：做_的物体，在所受合外力突然消失或 不足以提供圆周运动_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_飞出去的倾向3 受 力 特 点离 心 运 动 (考 纲 要 求 )当F _时，物体做匀速圆周运动；当F0时，物体沿_飞出；当F _时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力，如图431所示图 431圆周运动所需向心力圆周切线方向mr2mr2切线方向 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 1关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是 () 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案D 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 图432所示是一个玩具陀螺A、B和C是陀螺上的三个点当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是 ()AA、B和C三点的线速度大小相等BA、B和C三点的角速度相等CA、B的角速度比C的大DC的线速度比A、B的大图 4322解 析A、B和C均是同一陀螺上的点，它们做圆周运动的角速度都为陀螺旋转的角速度，B对、C错三点的运动半径关系r ArBrC，据vr可知，三点的线速度关系vAvBvC，A、D错答 案B 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 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/sB转速为0.5 r/s 答 案BCD 3 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图433所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是 ()图 433A受重力和台面的支持力B受重力、台面的支持力和向心力C受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力D受重力、台面的支持力和静摩擦力解 析重力与支持力平衡，静摩擦力提供向心力，方向指向转轴答 案D4. 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图434是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是 ()图 4345 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 A摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C摩托车将沿其线速度的方向与半径向外的方向沿直线滑去D摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解 析本题考查圆周运动的规律和离心现象摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明合力小于需要的向心力，B项正确；摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动，C、D项错误答 案B 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 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相同，而线速度vR与半径R成正比，向心加速度大小aR2与半径r成正比考 点 一 在 传 动 装 置 中 各 物 理 量 之 间 的 关 系 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图435所示是自行车传动结构的示意图，其中是半径为R1的大齿轮，是半径为R2的小齿轮，是半径为R3的后轮，假设脚踏板的转速为n，则自行车前进的速度为()【典例1】图 435 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案C 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图436所示为某一皮带传动装置主动轮的半径为r1，从动轮的半径为r2.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【变式1】图 436 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案BC 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考 点 二 匀 速 圆 周 运 动 的 实 例 分 析 （ 小 专 题 ）【典例2】“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来如图437所示，已知桶壁的倾角为，车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为r.若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是 ()图 437 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 思 路 导 图 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案AC 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 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)根 据 牛 顿 运 动 定 律 及 向 心 力 公 式 列 方 程 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (2011天 津 联 考 )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度v有关下列说法正确的是 ()A速率v一定时，r越小，要求h越大B速率v一定时，r越大，要求h越大C半径r一定时，v越小，要求h越大D半径r一定时，v越大，要求h越大【变式2】 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案AD 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低如图438所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于 ()【变式3】图 438 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案B 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (1)模 型 概 述在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类一是无支撑(如球与绳连接，沿内轨道的“过山车”等)，称为“绳(环)约束模型”，二是有支撑(如球与杆连接，在弯管内的运动等)，称为“杆(管道)约束模型”(2)临 界 问 题 分 析物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”“最小”“刚好”等词语，现就两种模型分析比较如下：5.坚 直 平 面 内 圆 周 运 动 的 绳 、 杆 模 型 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图439所示，质量为60 kg的体操运动员，做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动此过程中，运动员到达最低点时手臂受的拉力至少约为(忽略空气阻力，g10 m/s2) ()A.600 N B2 400 NC3 000 N D3 600 N【 典 例 】 图 439 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 关键点：运动员以单杠为轴做圆周运动属于竖直面内圆周运动的杆模型牛顿第二定律和机械能守恒定律自己试一试！教 你 审 题 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验答 案C 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 单 击 此 处 进 入 高 考 快 乐 体 验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 单 击 此 处 进 入 活 页 限 时 训 练