2012年高中物理学业水平测试课件专题九圆周运动及向心力

(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平测试)如图所示， 飞机在竖直平面内俯冲又拉起，这一过程可看作匀速圆周 运动．在最低点时，飞行员对座椅的压力为F.设飞行员所 受重力为G.则飞机在最低点时( )
A．F＝0 C．F＝G
B．F＜G D．F＞G
解析：飞行员在最低点受支持力F′与重力G.此时F′ －G＝F向，即F′＝G＋F向．F′＞G，又F′与F是作用力与 反作用力，大小相等，故F＞G.
(多选)(2010年广东学业水平测试)下列属 于离心现象的是( A．投篮球 B．投掷标枪 C．用洗衣机脱去湿衣服中的水 D．旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴 )
解析：洗衣机脱出的水和旋转雨伞甩出的水滴都远 离圆心，做离心运动． 答案：CD 点评：做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心 力小于所需的向心力时，物体做离心运动，其运动轨迹是 远离圆心的曲线．
主题
内容
要求 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ
匀速圆周运动、角速度、线速度、向 心加速度 圆周运动 匀速圆周运动的向心力 离心现象 日常生活与圆周运动
一、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长 度相等，我们就说质点在做匀速圆周运动．对匀速圆周运动 的认识： 1．“匀速”圆周运动应理解为“匀速率”，而不能理 解为“匀速度”，因为匀速圆周运动线速度的大小虽然不变， 但方向时刻在变化，因而它是变速运动且是变加速运动． 2．因为匀速圆周运动是变速运动，所以是有加速度的， 故作匀速圆周运动的物体所受的合外力肯定不等于零．
4．(单选Ⅰ)火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一 样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确 的是( ) A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力， 所以外轨容易磨损 B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力， 所以内轨容易磨损 C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以 内外轨道均不磨损 D．以上三种说法都是错误的 解析：火车做圆周运动时的向心力指向圆心，亦即指 向内轨方向，这个力来自外轨的水平弹力，所以外轨容易磨 损，选项A正确，其余三个选项是错的，选A. 答案：A
Φ (2)定义式：ω＝ . t
(3)单位：在国际单位制中，角度用弧度(rad)表示，故 角速度的单位是弧度/秒，符号是rad/s. 3．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． 它也是描述质点做匀速圆周运动快慢的物理量，周期越 长说明物体运动越慢；周期越短说明质点运动越快．单位：s.
三、多项选择题(17－20) 17．(2011年广东学业水平模拟)如图所示，在皮带传动 中，两轮半径不等，下列说法哪些是正确的( CD )
A．两轮角速度相等 B．两轮周期相等 C．两轮边缘线速度的大小相等 D．同一轮上各点的线速度与该点到中心的距离成正比
6．v、ω、T、f 的关系 1 2π 2π T＝ ，ω＝ ＝2πf，v＝ r＝2πfr＝rω. f T T 说明 T、f、ω 三个量中任意一个确定，其余两个 也就确定了．
三、向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受到的合外力，总 是沿半径指向圆心，叫做向心力． mv2 4π2 2．大小： ：F＝mrω2＝ ＝mr 2 ＝mr4π2f2＝mvω. r T 3．方向：总是沿半径指向圆心． 4．做匀速圆周运动的物体的向心力大小是不变的，但 方向始终指向圆心，时刻在变化，故向心力是变力而不是 恒力． 5．向心力是根据力的作用效果命名的力，它可以是重 力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力， 或某一个力的分力．
4．频率(f)：周期的倒数叫频率，频率的单位是：Hz. 5．转速：做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心 转过的圈数，叫转速．通常用n表示，单位是：r/s. 实际中所说的转数是指做匀速圆周运动的物体每分钟 转过的圈数，用n表示，单位是：r/min或r/s. 说明：频率和转速对匀速圆周运动来说在意义上是相 等的，但频率具有更广泛的意义．两者的单位也不相同．
3．(单选Ⅰ)(2010年黑龙江学业水平测试)如图，A、B 两点分别位于大小轮的边缘，接触面不打滑，则两轮在转 动过程中，下列说法正确的是( ) A．A、B两点的角速度大小相等 B．A、B两点的线速度大小相等 C．A、B两点的周期相同 D．A、B两点的频率相同 解析：两轮接触不打滑，接触处线速度相等，但大 轮与小轮转一圈的时间不相等，即A、B两点的周期和频 率不同． 答案：B
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16) 11．如右图所示，靠摩擦传动做匀速转动的大小两轮 接触面互不打滑，大轮的半径是小轮的2倍．A、B分别为 大、小轮边缘上的点，C为大轮上一条半径的中点．下列 说法正确的是( ) A．vA＞vB C．ωA＞ωB B．vB＞vC D．ωA＞ωC
解析：传动的两轮，轮缘上各点线速度大小相等， 即vA＝vB；同一轮上各点的角速度相同即ωA＝ωC，而v＝ ωr，故vA＞vC，∴vB＞vC；vA＝2rωA，vB＝rωB⇒ωB＞ωA， 故选B. 答案：B
二、描述圆周运动快慢的几个物理量 1．线速度(v) (1)定义：质点做匀速圆周运动通过的弧长s和所用时 间t的比值，叫线速度．
s (2)大小：v＝ ，单位是：m/s. t
(3)线速度方向：线速度是矢量，它的方向时刻在变 化，物体在某一时刻或某一位置的速度方向就是物体运动 到圆周上该点的切线方向．
2．角速度(ω) (1)定义：做匀速圆周运动的物体其半径转过的角度跟 所用时间t的比值，叫做物体的角速度．
1．(单选Ⅰ)下列现象中，与离心运动无关的是( A．汽车转弯时速度过大，乘客感觉被往外甩 B．汽车急刹车时，乘客身体向前倾 C．洗衣机脱水桶旋转，将衣服上的水甩掉
)
D．运动员投掷链球时，在高速旋转的时候释放链球 解析：汽车急刹车时，乘客由于惯性仍然保持原来 的运动状态，故向前倾，故选B. 答案：B
2．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平测试)如右图所示， 细杆上固定两个小球a和b，杆绕O点匀速转动．下列说法 正确的是( ) A．a、b两球角速度相等 B．a、b两球线速度相等 C．a球的线速度比b球的大 D．a球的角速度比b球的大 解析：a、b两点绕O点旋转，角速度相等，由v＝ω·r知 vb＞va. 答案：A 点评：同轴转动的特点是角速度相等．
(多选)对于匀速圆周运动的物体，下列说法 中正确的是( ) B．角速度不变 D．转速不变
A．线速度不变 C．周期不变
解析：由匀速圆周运动的特点可知，A错，B、C、 D正确． 答案：BCD
(单选Ⅰ)关于角速度和线速度，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 解析：根据v＝ωr可知，半径一定，角速度与线速度 成正比，A错，B正确；线速度一定，角速度与半径成反比， C错；角速度一定，线速度与半径成正比，D错． 答案：B
5．(单选Ⅰ)在水平面上转弯的汽车，向心力是( B ) A．滑动摩擦力 B．静摩擦力 C．重力和支持力的合力 D．重力、支持力和牵引力的合力
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10) ( 1．关于匀速圆周运动的性质，以下说法中正确的是 ) A．匀速运动 C．变加速运动 B．匀变速运动 D．以上说法都不对
解析：匀速圆周运动实际是“匀速率”圆周运动， 其线速度方向时刻变化，是变加速运动，故选C. 答案：C
四、向心加速度 1．定义：由向心力产生的加速度，叫向心加速度， 描述线速度方向变化的快慢．
终指向圆心．
4．做匀速圆周运动物体的向心加速度大小是不变的， 但方向时刻在变，因此匀速圆周运动是加速度变化的变 加速曲线运动．(非匀速曲线运动)
五、离心现象 1．定义：做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消 失或不足以提供向心力的情况下，所做的逐渐远离圆心的 运动，称为离心运动． 2．物体做离心运动的条件：合外力突然消失或不足 以提供物体做圆周运动所需的向心力． 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿圆周切 线方向飞出去的倾向．当合外力等于向心力时，物体做匀 速圆周运动；当合外力突变为0时，物体沿切线飞出；当合 外力小于所需的向心力时，物体逐渐远离圆心．
答案：D
(单选Ⅰ)关于向心加速度的物理意义，下列说法 中正确的是( )
A．它描述的是线速度方向变化的快慢 B．它描述的是线速度大小变化的快慢 C．它描述的是向心力变化的快慢 D．它描述的是角速度变化的快慢 解析：向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢，A 正确；在匀速圆周运动中线速度大小是不变的，B错；根据 牛顿第二定律，向心加速度是由向心力决定的，C错；匀速 圆周运动的角速度是一个恒量，D错． 答案：A