高考物理二輪專題學(xué)案：圓周運動的規(guī)律及應(yīng)用

鍥而不舍，金石可鏤考點03圓周運動的規(guī)律及應(yīng)用基礎(chǔ)知識一、常見的傳動方式及特點同軸轉(zhuǎn)動同緣傳動裝置圖基本特點、、相同輪緣處______相同轉(zhuǎn)動方向相同______【例題1】如圖所示,三個齒輪的半徑之比為1:3:5,當齒輪轉(zhuǎn)動時,小齒輪邊緣的A點和大齒輪邊緣的B點,若A輪順時針轉(zhuǎn)動,則B輪會_____轉(zhuǎn)動,AB兩輪的轉(zhuǎn)速之比為______?！究偨Y(jié)】同緣傳動,線速度大小相同;同軸轉(zhuǎn)動,角速度、周期、轉(zhuǎn)速相同。二、圓周運動的多解性問題【例題2】一位同學(xué)玩飛鏢游戲,已知飛鏢距圓盤為L,對準圓盤上邊緣的A點水平拋出,初速度為v0,飛鏢拋出的同時,圓盤以垂直圓盤且過盤心O點的水平軸勻速轉(zhuǎn)動。若飛鏢恰好擊中A點,空氣阻力忽略不計,重力加速度為g,則飛鏢打中A點所需的時間為______;圓盤的半徑R為______;圓盤轉(zhuǎn)動的線速度的可能值為______。【總結(jié)】分析思路:1.兩個物體運動的有關(guān)聯(lián)性;2.物體做圓周運動有周期性。三、勻速圓周運動1.特點：速度與加速度的不變、不斷變化。2.性質(zhì)：勻速圓周運動是一種___________________________運動。3.離心運動和近心運動①當時,物體做勻速圓周運動;②當時,物體沿切線飛出;③當時,物體做離心運動;④當時,物體做近心運動。四、向心力的來源運動模型汽車轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(光滑)火車轉(zhuǎn)彎圖示向心力提供動力學(xué)問題【例題3】如圖所示,一同學(xué)用輕繩拴住一個裝有水(未滿)的水杯,讓水杯在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,不計空氣阻力,下列說法中正確的是()A.水杯勻速轉(zhuǎn)動時,杯中水面呈水平B.水杯轉(zhuǎn)動的角速度越大,輕繩與豎直方向的夾角越大C.水杯轉(zhuǎn)動的周期越小,輕繩在水平方向上的分力越大D.水杯轉(zhuǎn)動的線速度越大,輕繩在豎直方向上的分力越大【總結(jié)】思路：1.確定研究對象。2.確定圓周運動的軌道平面,以及、。3.對物體進行分析,確定向心力來源。4.根據(jù)牛頓運動定律和圓周運動知識列方程求解。臨界問題【例題4】如圖所示,細繩一端系著質(zhì)量M=0.6kg的物體,靜止在水平面上,另一端通過光滑的小孔吊著質(zhì)量m=0.3kg的物體,M的中心與圓孔距離為0.2m,已知M和水平面的最大靜摩擦力為2N。現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉(zhuǎn)動,問角速度ω在什么范圍m會處于靜止狀態(tài)?(g取【總結(jié)】1.常見的臨界情況(1)水平轉(zhuǎn)盤上的物體恰好不發(fā)生相對運動的條件是。(2)物體間恰好分離的臨界條件是。(3)繩恰好拉直是指繩上無拉力,繩即將斷裂是指。2.分析方法(1)讓線速度或角速度從小逐漸增大,分析各量的變化,找出臨界狀態(tài),確定臨界條件。(2)選擇研究對象,進行受力分析,利用牛頓第二定律列方程求解。豎直面內(nèi)的圓周運動問題【例題5】雜技演員表演“水流星”,在長為L=1.6m的細繩的一端,系一個與水的總質(zhì)量為m=0.5kg的盛水容器,以繩的另一端為圓心,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,如圖所示,若“水流星”通過最高點時的速率為4m/s,則下列說法中正確的是g取10m/A.“水流星”通過最高點時,沒有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點時,繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點時,處于完全失重狀態(tài),不受力的作用D.“水流星”通過最高點時,繩子的拉力大小為5N【總結(jié)】繩模型桿模型實例水流星、過山車(內(nèi)軌型)球與桿連接、球在光滑管道中運動常見類型受力示意圖力學(xué)方程過最高點臨界條件高考真題考向一、水平面內(nèi)圓周運動及動力學(xué)問題1.（2023高考真題）一質(zhì)點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于（

）A．1 B．2 C．3 D．42．（2023高考真題）在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質(zhì)量。如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一待測小球，使其繞O做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為F，用停表測得小球轉(zhuǎn)過n圈所用的時間為t，用刻度尺測得O點到球心的距離為圓周運動的半徑R。下列說法正確的是（）A．圓周運動軌道可處于任意平面內(nèi)B．小球的質(zhì)量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏大D．若測R時未計入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小3.(2022高考真題)運動員滑雪時運動軌跡如圖所示，已知該運動員滑行的速率保持不變，角速度為ω，向心加速度為a。則(

)A.ω變小，a變小 B.ω變小，a變大 C.ω變大，a變小 D.ω變大，a變大4．（2021高考真題）“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達50r/s，此時紐扣上距離中心1cm處的點向心加速度大小約為（）A．10m/s2 B．100m/s2 C．1000m/s2 D．10000m/s25.（2023高考真題）“轉(zhuǎn)碟”是傳統(tǒng)的雜技項目，如圖所示，質(zhì)量為m的發(fā)光物體放在半徑為r的碟子邊緣，雜技演員用桿頂住碟子中心，使發(fā)光物體隨碟子一起在水平面內(nèi)繞A點做勻速圓周運動。當角速度為時，碟子邊緣看似一個光環(huán)。求此時發(fā)光物體的速度大小和受到的靜摩擦力大小f?？枷蚨?、豎直平面內(nèi)圓周運動問題繩、桿模型6.（2022高考真題）我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學(xué)探索的興趣。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗：細繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗（）A．小球的速度大小均發(fā)生變化 B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細繩的拉力對小球均不做功 D．細繩的拉力大小均發(fā)生變化考向三、圓周運動的臨界問題7.（2021高考真題）（多選）如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、足夠長，且桿光滑，一