人教版物理必修二第五章第四节匀速圆周运动同步训练C卷新版
人教版物理必修二第五章第四节匀速圆周运动同步训练C卷新版
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、选择题（共15小题） (共15题；共30分)
1. （2分） (2017高一下·黑龙江期末) 质量为0.4kg的小球被连接在长为0.4m的杆子上，以1m/s的速度绕O点在竖直面做匀速圆周运动，则小球运动到最高点时，对杆子作用力的大小和方向为（）
A . 3N 向上
B . 5N 向上
C . 3N 向下
D . 5N 向下
【考点】
2. （2分） (2020高一下·江西月考) 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的周期绕共同的周期绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个摆球在运动过程中，相对位置关系示意图正确的是（）
A .
B .
C .
D .
【考点】
3. （2分）(2017·银川模拟) 如图，两个小球分别被两根长度不同的细绳悬于等高的悬点，现将细绳拉至水平后由静止释放小球，当两小球通过最低点时，两球一定有相同的（）
A . 速度
B . 角速度
C . 加速度
D . 机械能
【考点】
4. （2分） (2019高一下·定远期中) 如图所示，纸质圆桶以角速度绕竖直轴高速转动，一颗子弹沿直径穿过圆桶，若子弹在圆桶转动不到半周过程中在圆桶上留下两个弹孔a、b，已知Oa与Ob间的夹角为θ，圆桶的直径为d，则子弹的速度为（）
A .
B .
C .
D .
【考点】
5. （2分） (2017高一下·吉林期中) 在地球上的P点和Q点分别放有质量相等的物体，P、Q到地心的距离相等，则放在P点的小球（）
A . 线速度大
B . 角速度大
C . 所受重力大
D . 所需向心力大
【考点】
6. （2分） (2020高一下·长春月考) A、B两个质点，分别做匀速圆周运动，在相等时间内它们通过的弧长之比sA∶sB=2∶3，转过的圆心角之比θA∶θB=3∶2。则下列说法正确的是（）
A . 它们的线速度大小之比vA∶vB=3∶2
B . 它们的角速度之比ωA∶ωB=2∶3
C . 它们的周期之比TA∶TB=3∶2
D . 它们的向心加速度之比aA∶aB=1∶1
【考点】
7. （2分）如图所示的两轮以皮带传动，没有打滑，A、B、C三点的位置关系如图，若r1>r2 ， O1C=r2 ，则三点的向心加速度的关系为（）
A . aA=aB=aC
B . aC>aA>aB
C . aC D . aC=aB>aA 【考点】 8. （2分） (2017高二下·上海期中) 质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（） A . 线速度越大，周期一定越小 B . 角速度越大，周期一定越小 C . 转速越小，周期一定越小 D . 圆周半径越大，周期一定越小 【考点】 9. （2分） (2019高一下·合肥期中) 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 2：1，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 . 1：1 B . 4：3 C . 16：9 D . 9：16 【考点】 10. （2分） (2020高一下·上海期末) 做匀速圆周运动的质点处于（） A . 平衡状态 B . 速度不变的状态 C . 匀变速运动的状态 D . 变加速运动的状态 【考点】 11. （2分） (2019高一下·黄陵期中) 关于匀速圆周运动的说法正确的是（） A . 匀速圆周运动一定是匀速运动 B . 匀速圆周运动是变加速运动 C . 匀速圆周运动是匀加速运动 D . 做匀速圆周运动的物体所受的合外力可能为恒力 【考点】 12. （2分） (2019高一下·濮阳期末) 如图是共享单车的部分结构，单车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径都不一样，它们的边缘有三个点A和B和C，如图所示。正常骑行时，下列说法正确的是（） A . A点的角速度大于B点的角速度 B . A点的线速度与B点的线速度大小相等 C . C点的角速度小于B点的角速度 D . C点的线速度与B点的线速度大小相等 【考点】 13. （2分） (2020高一下·汉川期末) 转篮球是一项需要技巧的活动，如图所示，假设某同学让篮球在指尖上匀速转动，指尖刚好静止在篮球球心的正下方。下列判断正确的是（） A . 篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处 B . 篮球上各点的向心力是由手指提供的 C . 篮球上各点做圆周运动的角速度相等 D . 篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大 【考点】 14. （2分） (2019高三上·旅顺口月考) 如图所示两个物体与圆盘保持相对静止，随圆盘一起作匀速圆周运 动，则A、B分别受到几个力的作用（） A . 3个，5个 B . 3个，4个 C . 2个，4个 D . 2个，5个 【考点】 15. （2分） (2019高一下·淮安期末) 准安现代有轨电车正以10m/s的速率通过一段圆弧弯道，某乘客发现水平放置的指南针在时间10s内匀速转过了30°。在此10s时间内，火车（） A . 加速度为零 B . 运动位移大小为100m C . 角速度为3rad/s D . 弯道半径为 【考点】 二、填空题（共5小题） (共5题；共13分) 16. （2分） (2017高一下·昌平期末) 如图所示为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑．a、b分别是小齿轮和大齿轮边缘上的点，c是大齿轮上某条半径上的中点，已知大齿轮的半径是小齿轮半径的2倍．若a点的线速度大小为v，则b点的线速度大小为________，c点的线速度大小为________． 【考点】 17. （3分） (2017高一下·赣州期末) 放在地球表面上的两个物体甲和乙，甲放在南沙群岛（赤道附近），乙放在北京．它们随地球自转做匀速圆周运动时，甲的角速度________乙的角速度，甲的线速度________乙的线速度，甲的向心加速度________乙的向心加速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）． 【考点】 18. （3分） (2017高一下·鱼台期中) 如图所示，皮带传动装置，在运行中皮带不打滑，两轮半径分别为R 和r，且，M、N分别为两轮边缘上的点，则在皮带运行过程中，M、N两点的角速度之比为ωM：ωN=________；线速度之比VM：VN=________；向心加速度之比为aM：aN=________． 【考点】 19. （2分） (2020高一下·广州月考) 图中所示为一皮带传动装置，右轮的半径为，是它边缘上的一点。左侧是一轮轴，大轮的半径为，小轮的半径为，点和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。则三点线速度之比 ________，三点角速度之比 ________。 【考点】 20. （3分） (2017高一下·双流期中) 在“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径之间的关系”的实验中，借助专用实验中，借助专用实验装置，保持m、ω、r任意两个量不变，研究小球做圆运动所需的向心力F 与其中一个量之间的关系，这种实验方法叫做________法．要研究向心力与半径的关系，应采用下列三个图中的图________；要研究向心力与角速度之间的关系，应采用下列三个图中的图________． 【考点】 三、解答题（共5小题） (共5题；共45分) 21. （10分） (2017高一下·绥化期中) 地面上有一个半径为R的圆形跑道，高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方，P′与跑道圆心O的距离为L（L＞R），如图所示．跑道上停有一辆小车，现从P点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）．问： （1）若小车在跑道上运动，则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内？ （2）若小车沿跑道顺时针做匀速圆周运动，当小车恰好经过A点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在B处落入小车中，小车的速率v应满足什么条件？ 【考点】 22. （10分） (2020高二上·大庆期中) 如图所示，在竖直平面内有一平面直角坐标系xoy，第一、四象限内存在大小相等方向相反且平行于y轴的匀强电场。在第四象限内某点固定一个点电荷Q（假设该点电荷对第一象限内的电场无影响）。现有一质量为m=9×10-4kg，带电量为q=3×10-12C的带电微粒从y轴上A 点（y=0.9cm）以初速度v0=0.8m/s垂直y轴射入第一象限经x轴上的B点进入第四象限做匀速圆周运动且轨迹与y轴相切（图中A、B 及点电荷Q的位置均未标出）。不考虑以后的运动。（重力加速度g=10m/s2 ，静电力常量k=9.0×109Nm/C2 ，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求： （1）点电荷通过B的速度（要求画出带点微粒运动轨迹）。 （2）点电荷Q的电荷量。 【考点】 23. （15分） (2017高二下·常州会考) 半径为R的水平圆台，可绕通过圆心O的竖直光滑细轴CC′转动，如图所示，圆台上沿相互垂直的两个半径方向刻有凹槽，质量为mA的物体A放在一个槽内，物体A与槽底间的动摩擦因数为μ，质量为mB的物体B放在另一个槽内，此槽是光滑的．AB间用一长为l（l＜R）且不可伸长的轻绳绕过细轴相连．已知圆台做匀速转动，且A、B两物体相对圆台不动（A、B两物体可视为质点，物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）． （1）当圆台转动的角速度为ω0 ， OA的长度为l1时，试写出A、B两个物体受到的向心力大小的表达式．（2）不论圆台转动的角速度为多大，要使物体A和槽之间恰好没有摩擦力，则OA的长为多大？ （3）设OA长为x，试分析圆台的角速度ω和物体A到圆心的距离x所应满足的条件． 【考点】 24. （5分）如图所示，一个水平放置的圆桶正以中心轴匀速运动，桶上有一小孔，桶壁很薄，当小孔运动到桶的上方时，在孔的正上方h处有一个小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，为了让小球下落时不受任何阻碍，h与桶的半径R之间应满足什么关系（不考虑空气阻力）？ 【考点】 25. （5分）如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°．重力加速度大小为g。若ω=ω0 ，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω0； 【考点】 参考答案一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 答案：1-1、 考点： 解析： 答案：2-1、 考点： 解析： 答案：3-1、考点： 解析： 答案：4-1、考点： 解析： 答案：5-1、考点： 解析： 答案：6-1、考点： 解析： 答案：7-1、考点： 解析： 答案：8-1、 考点： 解析： 答案：9-1、考点： 解析： 答案：10-1、考点： 解析： 答案：11-1、 考点： 解析： 答案：12-1、考点： 解析： 答案：13-1、考点： 解析： 答案：14-1、 考点： 解析： 答案：15-1、 考点： 解析： 二、填空题（共5小题） (共5题；共13分)答案：16-1、 考点： 解析： 答案：17-1、考点： 解析： 答案：18-1、考点： 解析： 答案：19-1、考点： 解析： 答案：20-1、考点： 解析： 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？ 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. 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 （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 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 图1 解析：皮带不打滑，故a、c两点线速度相等，选C；c点、b点在同一轮轴上角速度相等，半径不同，由，b点与c点线速度不相等，故a与b线速度不等，A错；同样可判定a与c角速度不同，即a与b角速度不同，B错；设a点的线速度为，则a点向 心加速度，由，，所以，故，D 正确。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。 一、第六章 圆周运动易错题培优（难） 1．如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为m 、m 、2m 的可视为质点的三个物体A 、B 、C ，圆盘可绕垂直圆盘的中心轴OO '转动．三个物体与圆盘的动摩擦因数均为0.1μ=，最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力．三个物体与轴O 共线且OA =OB =BC =r =0.2 m ，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且恰无张力．若圆盘从静止开始转动，角速度极其缓慢地增大，已知重力加速度为g =10 m/s 2，则对于这个过程，下列说法正确的是（ ） A ．A 、 B 两个物体同时达到最大静摩擦力 B ．B 、 C 两个物体的静摩擦力先增大后不变 C ．当5/rad s ω>时整体会发生滑动 D ．当2/5/rad s rad s ω<<时，在ω增大的过程中B 、C 间的拉力不断增大 【答案】BC 【解析】 ABC 、当圆盘转速增大时,由静摩擦力提供向心力.三个物体的角速度相等,由2F m r ω=可知,因为C 的半径最大,质量最大,故C 所需要的向心力增加最快,最先达到最大静摩擦力,此时 2122C mg m r μω= ,计算得出:11 2.5/20.4 g rad s r μω= = = ,当C 的摩擦力达到最大静摩擦力之后,BC 开始提供拉力,B 的摩擦力增大,达最大静摩擦力后,AB 之间绳开始有力的作用,随着角速度增大,A 的摩擦力将减小到零然后反向增大,当A 与B 的摩擦力也达到最大时,且BC 的拉力大于AB 整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动,此时A 与B 还受到绳的拉力,对C 可得:2 2222T mg m r μω+= ,对AB 整体可得:2T mg μ= ,计算得出:2g r μω= ,当 1 5/0.2 g rad s r μω> = = 时整体会发生滑动,故A 错误,BC 正确; D 、当 2.5rad/s 5rad/s?ω<<时，在ω增大的过程中B 、C 间的拉力逐渐增大，故D 错误； 故选BC 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（ ） 高一物理必修2圆周运动复习知识点总结及经典例题详细 剖析 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 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. 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 圆周运动练习 一、单选题（本大题共10小题，共40.0分） 1.在质点做匀速圆周运动的过程中，发生变化的物理量是：() A. 频率 B. 周期 C. 角速度 D. 线速度 2.机械手表中的分针和秒针可视为匀速转动，分针与秒针两次重合经历的时间为 () A. 1min B. 59/60min C. 60/59min D. 61/60min 3.质点做匀速圆周运动，则() A. 在任何相等的时间里，质点的位移都相等 B. 在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同 C. 在任何时间里，质点加速度都相等 D. 在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等 4.如图所示的传动装置中，B，C两轮固定在一起绕 同一轴转动，A，B两轮用皮带传动，三轮半径关 系是R A=R C=2R B.若皮带不打滑，则下列说法 正确的是() A. A点和B点的线速度大小相等 B. A点和B点的角速度大小相等 C. A点和C点的线速度大小相等 D. A点和C点的向心加速度大小相等 5.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 r2B. πnr2r3 r1 C. 2πnr1r3 r2 D. 2πnr2r3 r1 6.如图所示的皮带传动装置，大轮A半径是小轮B半径的 两倍，C在半径OA的中点，传动过程中皮带不打滑，则 下列结论错误的是() A. 线速度大小v A=v B B. A、B、C线 速度之比为2：2：1 C. 角速度ωA=ωC D. A、B、C角速度之比为2：2：1 7.如图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ω稳定旋转时，下列表述正确的是() A. a、b、c三点的线速度大小相等 B. a、b、c三点的角速度相等 C. a、b的角速度比c的角速度大 D. c的线速度比a、b的线速度大 8.甲、乙两个物体分别放在福州和北京，当它们随地球一起转动时，下列说法正确 的是() A. 甲的角速度大，乙的线速度大 B. 甲的线速度大，乙的角速度大 C. 甲、乙的线速度大小相等 D. 甲、乙的角速度相等 9.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑．图中轮上A、B、C三点所在处半径分 别为r A、r B、r C，且r A>r B=r C，则这三点的速度υA、υB、υC大小关系正确的是() “匀速圆周运动”的典型例题 【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r a=r c=2r b．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v b=v c=v．由v=ωr得两轮角速度大小的关系 ωb∶ωc=r c∶r b=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 v a=ωa r a=2ωb r b=2v b， 所以a、b、c三轮边缘线速度之比 v a∶v b∶v c=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 e．因为二者是相对静止的，圆盘与木块之间无摩擦力 【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 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 -= 圆周运动的规律及应用（非常重要） 一、圆锥摆模型 1、长为L=2m 的细绳下端拴一个质量m=1kg 的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动， 已知细绳与竖直方向的夹角θ=370，求 (1)小球做匀速圆周运动的线速度的大小； (2)小球做匀速圆周运动的角速度； (3)小球做匀速圆周运动的周期T ； 2．用一根细绳，一端系住一个质量为m 的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h 处，绳长l 大于h ，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动．若使小球不离开桌面，其转轴的转速最大值是 ( ) A.12π g h B ．π gh C.12π g l D ．2π l g 3、如图所示，质量m ＝1 kg 的小球用细线拴住，线长l ＝0.5 m ，细线所受拉力达到F ＝18 N 时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h ＝5 m ，重力加速度g ＝10 m/s 2 ，求小球落地处到地面上Ｐ点的距离？ 4、径R=0.2m 的光滑1/4圆形轨道，BC 段为高为h=5m 的竖直轨道，CD 段为水平轨道。一质量为0.1kg 的小球由A 点从静止开始下滑到B 点时度的大小2m /s ，离开B 点做平抛运动 （g 取10m /s 2），求： ①小球离开B 点后，在CD 轨道上的落地点到C 的水平距离； ②小球到达B 点时对圆形轨道的压力大小？ 5、如图所示，一个内壁光滑的圆锥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（） A．球A的线速度必定大于球B的线速度 B．球A的角速度必定小于球B的角速度 C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期 D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力 二、汽车过桥模型 1、如图所示，质量m=2×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20m，则当汽车以10m/s的速度通过凹形桥的最低点和凸形桥的最高点时，对两桥面的压力分别是多少？ 2一辆质量m=2t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，(g=10m2)求： (1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？ (2)若桥面为凸形，汽车以10m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？ (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？ 三、轻绳模型 1、如图6所示，一质量为0.5kg的小球，用0.4m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：（g=10m/s2） （1）当小球在圆上最高点速度为4m/s时，细线的拉力是多少？ （2）当小球在圆下最低点速度为时，细线的拉力是多少？ 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 人教版高中物理必修二《圆周运动》教学反思人教版高中物理必修二《圆周运动》教学反思 新教材的更加贴近实际，让物理走出课堂，在习题中加入了对天体运动、时针转动、皮带传动、自行车、磁盘转动等相关的描述、 对学生的实际应用能力有了更高的要求，内容上加入了极限思想等。这对教师提出了更高的要求，既要具有渊博的科学文化知识，扎实 的专业基础知识，较强的课堂组织能力和教学机智，也要具有高尚 的人格魅力。课堂教学中，教师语言要准确、生动、形象、富有幽 默感和感染力，让学生在一个轻松愉快的环境中去获取知识，发展 思维。新课程强调，师生都是课程的创造者和主体，都课程的有机 组成部分，教师要因地制宜、因材施教、灵活引导，使教学成为动 态的生长性的过程。以前说，要给每个学生一杯水，老师要有一桶水，现在是要给每个学生一杯水，老师要成源源不断的清澈的小溪。 1、以趣引入新课，由于本节课的重点是线速度、角速度、周期 的概念及引入的过程，掌握它们之间的联系。难点是理解线速度、 角速度的物理意义及概念引入的必要性。充分应用多媒体和水流星 节目，以激发学生的学习兴趣， 2、鼓励学生大胆对常见现象及熟知事物提出个人意见 3、由于学生的先天条件和后天的兴趣、爱好的差异，课堂教学 中教师们应尽量避免统一的要求，采取分层次、多方位的教育理念。 4、根据新课标准的要求，教师在课堂教学中要着眼于学生的发展，注重培养学生良好的学习兴趣和学习习惯。通过让学生观察身 边熟悉的现象，探究其内在的本质的物理规律，培养学生的探究精神和实践能力。所以本节课我突破难点是以自行车为模型而展开探究难点，教学方法采用探究、讲授、讨论、练习相结合的形式 5、通过课堂小结，给出必须记忆的核心知识并加以巩固，为以后天体运动的学习打下扎实的基础。 第 1 页 共 3 页 必修2 第五章 第五节 圆周运动 一、学点：皮带传动、共轴转动类问题 1．分析下图中，A 、B 两点的线速度有什么关系？ 分析得到： 2．分析下列情下，轮上各点的角速度有什么关系？ 分析得到： 二、课堂例题 1.在匀速圆周运动中,保持不变的物理量有( ) A ．线速度 B ．角速度 C ．周期 D ． 转速 2.如图所示，门上有A 、B 两点，在开门过程中，A 、B 两点的角速度、线速度大小关系是 ( ) A ．ωA>ωB B ．ωA<ωB C ．vA>vB D ．v A 第五讲圆周运动 【知识概述】 1．描述圆周运动的物理量 物理量物理意义定义和公式方向和单位 线速度描述物体做圆周运动的 ________ 物体沿圆周通过的弧长与所用时间的 比值，v = _______ 方向_________ 单位：m/s 角速度描述物体绕圆心____ 的快慢运动物体与圆心连线扫过的角的弧度 数与所用时间的比值，ω = ________ 方向：（不讨论） 单位：______ 周期和转速①周期是物体沿圆周运动____ 的时间(T) ②转速是物体单位时间内转过 的圈数(n) T = ______；T = _______ 周期单位_____ 转速单位：____ 向心加速度描述线速度变化快慢的物理量a n = ______ 方向：_______ 单位：m/s2 相互关系v = ωr = 2πr/T a n = ω2r = _______= ________ 2．向心力 ⑴作用效果：产生向心加速度，只改变速度的，不改变速度的大小． ⑵大小：F n = ma n = = mω2r = . ⑶方向：总是沿半径方向指向，时刻在改变，即向心力是一个变力． ⑷来源：向心力可以由一个力提供，也可以由提供，甚至可以由提供，因此向 心力的来源要根据物体受力的实际情况判定． 3．离心运动和向心运动 ⑴离心运动： 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：当F = 时，物体做匀速圆周运动；当F = 0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，如图所示）． ⑵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， 如图所示． 曲线运 一、选择题 1、对曲线运动的速度，下列说法正确的是： （ ） A 、速度的大小与方向都在时刻变化 B 、速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化 C 、质点在某一点的速度方向是在这一点的受力方向 D 、质点在某一点的速度方向是在曲线的这一点的切线方向 2、一个物体在两个互为锐角的恒力作用下，由静止开始运动，当经过一段时间后，突然去掉其中一个力，则物体将做（ ） A ．匀加速直线运动 B ．匀速直线运动 C ．匀速圆周运动 D ．变速曲线运动 3 、下列说法错误的是 （ ） A 、物体受到的合外力方向与速度方向相同，物体做加速直线运动 B 、物体受到的合外力方向与速度方向相反时，物体做减速直线运动 C 、物体只有受到的合外力方向与速度方向成锐角时，物体才做曲线运动 D 、物体只要受到的合外力方向与速度方向不在一直线上，物体就做曲线运动 4 ．下列说法中正确的是 （ ） A ．物体在恒力作用下一定作直线运动 B ．若物体的速度方向和加速度方向总在同一直线上，则该物体可能做曲线运动 C ．物体在恒力作用下不可能作匀速圆周运动 D ．物体在始终与速度垂直的力的作用下一定作匀速圆周运动 5、关于运动的合成和分解，说法错误的是（ ） A 、 合运动的方向就是物体实际运动的方向 B 、 由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小 C 、 两个分运动是直线运动，则它们的合运动不一定是直线运动 D 、 合运动与分运动具有等时性 6、关于运动的合成与分解的说法中，正确的是： （ ） A 、合运动的位移为分运动的位移矢量和 B 、合运动的速度一定比其中的一个分速度大 C 、合运动的时间为分运动时间之和 D 、合运动的位移一定比分运动位移大 7．以下关于分运动和合运动的关系的讨论中，错误的说法是： （ ） A ．两个直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动； B ．两个匀速直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动； C ．两个匀变速直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动； D ．两个分运动的运动时间，一定与它们的合运动的运动时间相等。 8．某人乘小船以一定的速率垂直河岸向对岸划去，当水流匀速时，关于它过河所需 要的时间、发生的位移与水速的关系正确的是 （ ） A ．水速小，时间短；水速小，位移小 B ．水速大，时间短；水速大，位移大 C ．时间不变；水速大，位移大 D ．位移、时间与水速无关 9. 关于运动的合成和分解，下述说法中正确的是： （ ） A. 合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和 B. 物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动 C. 合运动和分运动具有同时性 D.若合运动是曲线运动，则其分运动中至少有一个是曲线运动 A ．匀速直线运动 B ．匀速圆周运动 C ．平抛运动 D 12．物体在做平抛运动的过程中，下列哪些量是不变的： （ 13．关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，比较它们落到水平地面上的时间（不计空气阻力） A ．速度大的时间长 B ．速度小的时间长 C ．一样长 D ．质量大的时间长 高度 D 、已知合位移 10. 某质点在恒力 F 作用下从 A 点沿图 1 中曲线运动到 B 点，到达 B 点后，质点受到的力大 迹可能是图中的 （ ） A. 曲线 a B. 曲线 b C.曲线 C D. 以上三条曲线都不可能 小仍为 F ，但方向相 反， 则它从 B 点开始的运动 轨 11．下列各种运动中，属于匀变速曲线运动的有（ A ．物体运动的加速度； B ．物体的速度； C ．物体竖直向下的分速度； D ．物体位移的方向。 14、对于平抛运动，下列条件可以确定飞行时间的是（不计阻力， g 为已知） （ ） A 、已知水平位 移 B 、已知水平初速度 C 、已知下落 ．竖直上抛运动 ，以下说法正确的是（ 学科教师辅导教案 组长审核： （2）若某次研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度v0=_ （用g，L表示），a点 （选填“是”或“不是”）小球的抛出点。 二、新课讲解 （一）课程导入 （二）大数据分析（2013—2018年，共 6 年） （三）本节考点讲解 考点一：描述圆周运动的物理量 二）相关知识点讲解、方法总结 物理量意义、方向公式、单位 线速度①描述做圆周运动的物体运动快慢的物 理量（v） ②方向与半径垂直，和圆周相切 ①v＝ s t ＝ 2R T π ②单位：m/s 角速度①描述物体绕圆心转动快慢的物理量 （ω） ②中学不研究其方向 ①ω＝ T t π θ2 = ? ②单位：rad/s 周期和转速①周期是物体沿圆周运动一圈的时间 （T） ②转速是物体在单位时间内转过的圈数 （n），也叫频率（f） ①T＝ 2R v π ；单位：s ②周期与频率的关系为T＝ 1 f ③f的单位：Hz ④n的单位r/s、r/min 【高频疑点】圆周运动是匀变速曲线运动吗？ 匀变速曲线运动是加速度恒定，但加速度与速度不共线的情况，而圆周运动中向心加速度是始终指向圆心的，也就是其方向是不断改变的。即使在匀速圆周运动中，向心加速度大小恒定，但方向也是时刻变化的，所以圆周运动不是匀变速曲线运动。 我们分析圆周运动中任意两个时刻的线速度与加速度情况，如下图 既然知道圆周运动不是匀变速曲线运动，则不能得出a 1＝a 2（即向心力F 1＝F 2）的结论，同样的也不能得出v 1＝v 2。在匀速圆周运动中，任意两时刻相等的物理量是ω1＝ω2。 三）巩固练习 1、（2018春?历下区校级期末）下列说法中正确的是（ ） A ．匀速圆周运动是一种匀速运动 B ．匀速圆周运动是一种匀变速运动 C ．作匀速圆周运动的物体的受的合外力为零 D ．物体做匀速圆周运动时所受的合外力不是恒力 2、（2017春?梁园区校级期末）下列说法正确的是（ ） 向心加速度 ①描述速度方向变化快慢的物理量（a 向 ） ②方向指向圆心 ①a 向＝2v R ＝ω2 R ②单位：m/s 2 向心力 ①作用效果是产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 ②方向指向圆心 F 向＝m ω2 R ＝m 2 v R 圆周运动 向心加速度向心力 1.一质点做匀速圆周运动，其半径为2，周期为3.14.如图所示，求质点从A转过90度到B点的速度变化量? 2.如图所示为质点P、Q做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线，表示质点P的图线是双曲线，表示Q的图线是过原点的一条直线，由图线可知 A．质点P的线速度大小不变 B．质点P的角速度大小不变 C．质点Q的角速度随半径变化 D．质点Q的线速度大小不变 3.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（） A．球A的线速度一定大于球B的线速度 B．球A的角速度一定小于球B的角速度 C．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 4.质量为m的物体，沿半径为R的圆轨道自A点滑下（A与圆心O等高），滑到B点（B在O点正下方）时的速度为v，已知物体与轨道间的动摩擦因数为μ.求物体在B点所受的摩擦力. 水平面内圆周运动 5、如图所示，用细绳一端系着的质量为M=0.6kg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=0.3kg的小球B，A的重心到O点的距离为0.2m．若A与转盘间的最大静摩擦力为f=2N，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．（取g=10m/s2） 6.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴的距离分别为r A=20cm，r B=30cm，A、B与盘间最大静摩擦力均为重力的k=0.4倍，现极其缓慢的增加转盘的角速度，试求： （1）当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度w0； （2）当A开始滑动时，圆盘的角速度w； 必修二第六章圆周运动训练题 (35) 一、单选题（本大题共3小题，共12.0分） 1.长为L的细绳，一端系一质量为m的小球，另一端固定于某点。当绳竖直时 小球静止，再给小球一水平初速度v0，使小球在竖直平面内做圆周运动。关 于小球的运动下列说法正确的是( ) A. 小球过最高点时的最小速度为零 B. 小球开始运动时绳对小球的拉力为m v02 L C. 小球过最高点时速度大小一定为√gL D. 小球运动到与圆心等高处时向心力由细绳的拉力提供 2.如图所示，一质量为m的小球用长度为l的细线悬挂于O点，已知细线能够 承受的最大张力为7mg重力加速度为g，在最低点给小球一个初速度，让小 球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，下列说法正确的是 A. 小球通过最低点的最小速度为√7gl B. 小球通过最低点的最大速度为√7gl C. 小球通过最高点的最大速度为√2gl D. 小球通过最高点的最小速度为0 3.如图所示，某两相邻匀强磁场区域B1、B2以MN为分界线，方 向均垂直于纸面。有甲、乙两个电性相同的粒子同时分别以速 率v1和v2从边界的a、c点垂直于边界射入磁场，经过一段时间 后甲、乙粒子恰好在b相遇(不计重力及两粒子间的相互作用力 )，o1和o2分别位于所在圆的圆心，其中R1=2R2则() A. B1、B2的方向相反 B. v2=2v1 C. 甲、乙两粒子做匀速圆周运动的周期不同 D. 若B1=B2，则甲、乙两粒子的荷质比相同 二、多选题（本大题共3小题，共12.0分） 4.若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L.已知 月球半径为R，万有引力常量为G.则下列说法正确的是() A. 月球表面的重力加速度g 月=2?v02 L2 B. 月球的质量m 月=2?R2v02 GL2 图圆周运动的实例分析 （1）匀速圆周运动与非匀速圆周运动 a.圆周运动是变速运动 b.最常见的圆周运动有：①天体（包括人造天体）在万有引力作用下的运动；②核外电子在库仑力作用下绕原子核的运动；③带电粒子在垂直匀强磁场的平面里在磁场力作用下的运动；④物体在各种外力（重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等）作用下的圆周运动。 c.匀速圆周运动只是速度方向改变，而速度大小不变。做匀速圆周运动的物体，它所受的所有力的合力提供向心力，其方向一定指向圆心。非匀速圆周运动的物体所受的合外力沿着半径指向圆心的分力，提供向心力，产生向心加速度；合外力沿切线方向的分力，产生切向加速度，其效果是改变速度的大小。 例1：如图3-1所示，两根轻绳同系一个质量m=0.1kg 的小球，两绳的另一端分别固定在轴上的A 、B 两处，上面绳AC 长L=2m ，当两绳都拉直时，与轴的夹角分别为30°和45°，求当小球随轴一起在水平面内做匀速圆周运动角速度为ω=4rad/s 时，上下两轻绳拉力各为多少？ 【审题】两绳张紧时，小球受的力由0逐渐增大时，ω可能出现两个临界值。 【解析】如图3-1所示，当BC 刚好被拉直，但其拉力T2恰为零，设此时角速度为ω1，AC 绳上拉力设为T1，对小球有： mg T =?30cos 1 ① 30sin L ωm =30sin T AB 2 11②代入数据得：s rad /4.21=ω， 要使BC 绳有拉力，应有ω>ω1，当AC 绳恰被拉直，但其拉力T1恰为零，设此时角速度为ω2，BC 绳拉力为 T2，则有mg T =?45cos 2 ③ T2sin45°=m 22ωLACsin30°④代入数据得：ω2=3.16rad/s 。要使 AC 绳有拉力，必须ω<ω2，依题意ω=4rad/s>ω2，故AC 绳已无拉力，AC 绳是松驰状态，BC 绳与杆的夹角θ>45°，对小球有： mg T =θcos 2，T2cos θ =m ω2LBCsin θ ⑤而LACsin30°=LBCsin45°，LBC= 2m ⑥由⑤、⑥可解得 N T 3.22=；01=T 【总结】当物体做匀速圆周运动时，所受合外力一定指向圆心，在圆周的切线方向上和垂直圆周平面的方向上 的合外力必然为零。 （2）同轴装置与皮带传动装置 在考查皮带转动现象的问题中，要注意以下两点：a 、同一转动轴上的各点角速度相等；b 、和同一皮带接触的各点线速度大小相等。 例2：如图3-2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，大轮半径为4r ，小轮半径为2r ，b 点在小轮上，到小轮中心距离为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 点线速度大小相等 B ．a 点与c 点角速度大小相等 C ．a 点与d 点向心加速度大小相等 D ．a 、b 、c 、d 四点，加速度最小的是b 点 【审题】 分析本题的关键有两点：其一是同一轮轴上的各点角速度相同；其二是皮带不打滑时，与 皮带接触的各点线速度大小相同。这两点抓住了，然后再根据描述圆周运动的各物理量之间的关系就不难得出正确的结论。 【解析】由图3-2可知，a 点和c 点是与皮带接触的两个点，所以在传动过程中二者的线速度大小相等，即va ＝vc ，又v ＝ωR ， 所以 ωar ＝ωc·2r ，即ωa ＝2ωc ．而b 、c 、d 三点在同一轮轴上，它们的角速度相等，则ωb ＝ωc ＝ωd ＝21 ωa ，所以选项Ｂ错．又vb ＝ωb·r ＝ 21 ωar ＝2 v a ，所以选项A 也错．向心加速度：aa ＝ωa2r ；ab ＝ωb2·r ＝（2 ωa ）2r ＝41ωa2r ＝41aa ；ac ＝ωc2·2r ＝（2 1ωa ）2·2r ＝ 21ωa2r ＝21aa ；ad ＝ωd2·4r ＝（21 ωa ）2·4r ＝ωa2r ＝aa ．所以选项C 、D 均正确。 【总结】 a ．向心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，切记在物体的作用力（重力、弹力、摩擦力等）以外不要再 添加一个向心力。 图 图 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 如果物体沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，在时间t内通过的弧长为s，半径转过的角度是?，由数学知识知道s＝r?，于是有v＝s/t＝r?/t＝rω。 ②线速度和周期的关系 由于做匀速圆周运动的物体，在一个周期内通过的弧长为2π r，所以有v＝2π r/T。 ③角速度和周期的关系 由于做匀速圆周运动的物体，在一个周期内半径转过的角度为2π，则有ω＝2π/T。 ④周期和频率之间的关系 由周期和频率的定义知：T＝1/f。又由于以上关系，则ω＝2πf，v＝2π rf。 6.描述圆周运动的动力学物理量———向心力 （1）向心力来源：向心力是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力。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。例如水平转盘上跟着匀速转动的物体由静摩擦力提供向心力；带电粒子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力；电子绕原子核旋转由库仑力提供向心力；圆锥摆由重力和弹力的合力提供向心力。 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：高中物理必修二匀速圆周运动经典试题
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