新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第17講 圓周運動物理量向心力（（原卷版））

第17講描述圓周運動的物理量向心加速度向心力第17講描述圓周運動的物理量向心加速度向心力學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標明確目標確定方向掌握描述圓周運動的物理量及其之間的關(guān)系.2能夠分析向心力來源，并且解決生活中的實際問題【知識回歸】回歸課本夯實基礎(chǔ)第一部分基礎(chǔ)知識梳理一、勻速圓周運動及描述1.勻速圓周運動(1)定義：做圓周運動的物體，若在任意相等的時間內(nèi)通過的圓弧長相等，就是勻速圓周運動.(2)特點：加速度大小不變，方向始終指向圓心，是變加速運動.(3)條件：合外力大小不變、方向始終與速度方向垂直且指向圓心.2.描述勻速圓周運動的物理量定義、意義公式、單位線速度描述做圓周運動的物體運動快慢的物理量(v)(1)v＝eq\f(Δs,Δt)＝eq\f(2πr,T)(2)單位：m/s角速度描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量(ω)(1)ω＝eq\f(Δθ,Δt)＝eq\f(2π,T)(2)單位：rad/s周期物體沿圓周運動一圈的時間(T)(1)T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2π,ω)，單位：s(2)f＝eq\f(1,T)，單位：Hz向心加速度(1)描述速度方向變化快慢的物理量(an)(2)方向指向圓心(1)an＝eq\f(v2,r)＝rω2(2)單位：m/s23．圓周運動各物理量間的關(guān)系二、勻速圓周運動的向心力1.作用效果向心力產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的方向，不改變速度的大小.2.大小F＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝meq\f(4π2,T2)r＝mωv＝4π2mf2r.3.方向始終沿半徑方向指向圓心，時刻在改變，即向心力是一個變力.4.來源向心力可以由一個力提供，也可以由幾個力的合力提供，還可以由一個力的分力提供.第二部分重難點知識辨析一．常見的三種傳動方式及特點1皮帶傳動：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無相對滑動時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。2摩擦傳動：如圖甲所示，兩輪邊緣接觸，接觸點無打滑現(xiàn)象時，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA＝vB。3同軸傳動：如圖乙所示，兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，兩輪轉(zhuǎn)動的角速度大小相等，即ωA＝ωB?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)【例1】多選．圖示為某一皮帶傳動裝置．主動輪的半徑為r1，從動輪的半徑為r2。已知主動輪做順時針轉(zhuǎn)動，角速度為ω，轉(zhuǎn)動過程中皮帶不打滑。下列說法中正確的是（）A．從動輪做順時針轉(zhuǎn)動 B．從動輪做逆時針轉(zhuǎn)動C．從動輪的角速度為SKIPIF1<0 D．從動輪的角速度為SKIPIF1<0【例2】．如圖所示，在水平轉(zhuǎn)臺的某一半徑上的兩點A、B下固定長度相等的輕質(zhì)細繩，細繩另一端有質(zhì)量相等的兩相同小球1和小球2。當(dāng)水平轉(zhuǎn)臺繞著豎直軸做勻速轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時（）A．兩小球線速度大小相等 B．兩小球向心加速度大小相等C．細線與豎直方向的夾角SKIPIF1<0大于SKIPIF1<0 D．小球1所受細繩的拉力小于小球2所受細繩的拉力【例3】．風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖（a）所示．光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，通過齒輪帶動凸輪圓盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤上的凸輪經(jīng)過透鏡系統(tǒng)時光被擋?。阎L(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動半徑為r，每轉(zhuǎn)動n圈帶動凸輪圓盤轉(zhuǎn)動一圈．若某段時間Δt內(nèi)探測器接收到的光強隨時間變化關(guān)系如圖（b）所示，則該時間段內(nèi)風(fēng)輪葉片A．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為SKIPIF1<0B．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為SKIPIF1<0C．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為SKIPIF1<0D．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為SKIPIF1<0【例4】．圖甲為游樂場某種型號的“魔盤”，兒童坐在圓錐面上，隨“魔盤”繞通過頂點SKIPIF1<0的豎直軸SKIPIF1<0轉(zhuǎn)動，圖乙為“魔盤”側(cè)視截面圖，圖丙為俯視圖。可視為質(zhì)點的三名兒童SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，其質(zhì)量SKIPIF1<0，到頂點的距離SKIPIF1<0，與錐面的動摩擦因數(shù)都相等。在“魔盤”轉(zhuǎn)動過程中，下列說法正確的是（）A．若三名兒童均未在錐面上發(fā)生滑動，則SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的向心力之比SKIPIF1<0B．若“魔盤”勻速轉(zhuǎn)動且三名兒童均未在錐面上發(fā)生滑動，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0所受合外力都指向頂點OC．若“魔盤”轉(zhuǎn)速緩慢增大且三名兒童均未在錐面上發(fā)生滑動，則SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0所受摩擦力均增大D．若“魔盤”轉(zhuǎn)速緩慢增大，SKIPIF1<0將最先發(fā)生滑動，然后SKIPIF1<0發(fā)生滑動，最后SKIPIF1<0發(fā)生滑動【鞏固練習(xí)】舉一反三提高能力多選1．某小區(qū)車庫出入口采用如圖所示的直桿道閘，桿OA長為SKIPIF1<0。道閘抬起的過程中，在時間t內(nèi)，桿OA繞O點由虛線位置勻速轉(zhuǎn)動到圖示位置，A點通過的弧長為s，對此過程中的A點，下列說法正確的是（）A．線速度大小為SKIPIF1<0，方向不變 B．角速度大小為SKIPIF1<0C．向心加速度大小為SKIPIF1<0，方向總指向O點 D．轉(zhuǎn)過的角度為SKIPIF1<0多選2．陀螺是人們小時候特別喜歡玩的玩具，在公園里也經(jīng)?？梢姾芏嗬洗鬆斖ㄟ^玩陀螺來健身。如圖所示，陀螺上a、b、c三點釘了三顆質(zhì)量均為m=0.01kg的小釘子，其中釘子c距離中心的距離為R=5cm，則當(dāng)陀螺以SKIPIF1<0=10rad/s旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)軸在豎直方向，下列說法正確的是（）A．三顆釘子的向心加速度a>a>aB．三顆釘子的向心加速度a<a<aC．釘子c受到陀螺對它的作用力為SKIPIF1<010-2ND．釘子c受到陀螺對它的作用力為5×10-2N多選3．如圖，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點P在最低點時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則()A．a(chǎn)＝SKIPIF1<0 B．a(chǎn)＝SKIPIF1<0C．N＝SKIPIF1<0 D．N＝SKIPIF1<0多選4．如圖，廣場水平地面上同種盆栽緊密排列在以SKIPIF1<0為圓心、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0為半徑的同心圓上，圓心處裝有豎直細水管，其上端水平噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動的角速度均可調(diào)節(jié)，以保障噴出的水全部落入相應(yīng)的花盆中。依次給內(nèi)圈和外圈上的盆栽澆水時，噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動的角速度分別用SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0表示?；ㄅ璐笮∠嗤霃竭h小于同心圓半徑，出水口截面積保持不變，忽略噴水嘴水平長度和空氣阻力。下列說法正確的是（）A．若SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0B．若SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0C．若SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，噴水嘴各轉(zhuǎn)動一周，則落入每個花盆的水量相同D．若SKIPIF1<0，噴水嘴各轉(zhuǎn)動一周且落入每個花盆的水量相同，則SKIPIF1<05．如圖所示為大眾雙離合變速箱的工作原理簡化圖。上面為動力輸入軸承，下面為動力輸出軸承，圖為變速箱掛到Ⅲ擋模式，此時1、3、5齒輪與軸承咬合，3齒輪與下方對應(yīng)的輸出齒輪咬合。已知A，B，C三點所在齒輪半徑大小關(guān)系為SKIPIF1<0，則在此模式轉(zhuǎn)動狀態(tài)下（

）A．A點與B點的向心加速度大小相同 B．B點與C點的角速度大小相同C．B點與C點的線速度相同 D．B點所在的輪與C點所在的輪的轉(zhuǎn)動方向相反6．2017年7月23日，在第13屆莫斯科航展上“俄羅斯勇士”，飛行表演隊完成了倒飛筋斗的動作，現(xiàn)將其簡化成如圖所示的光滑的板（飛機）和小球（飛行員），讓小球在豎直面內(nèi)始終與板相對靜止且做勻速圓周運動。A為圓周的最高點，C為最低點，B，D與圓心O等高，且此時板與水平面成θ角。設(shè)小球的質(zhì)量為m，做圓周運動半徑為R，線速度為v，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．小球通過C處時向心力與小球通過A處的向心力相同B．小球在A處的線速度大小可能為SKIPIF1<0C．小球在C處受到板的彈力比在A處大5mgD．在B、D兩處板與水平面的傾角與小球的運動速度v應(yīng)滿足SKIPIF1<07．甲圖為深圳“灣區(qū)之光”大轉(zhuǎn)輪全景圖，已知“灣區(qū)之光”摩天輪是一種轎廂自轉(zhuǎn)式摩天輪，轎廂廂體通過轎廂圓環(huán)固定在大轉(zhuǎn)輪外側(cè)，如圖乙所示，在大轉(zhuǎn)輪繞轉(zhuǎn)軸SKIPIF1<0轉(zhuǎn)動時，轎廂廂體也在轎廂圓環(huán)內(nèi)自轉(zhuǎn)，使得游客始終處于轎廂的最低處，與站在地面上的感覺一樣。如果大轉(zhuǎn)輪繞轉(zhuǎn)軸SKIPIF1<0順時針勻速旋轉(zhuǎn)，則轎廂廂體（）A．轎廂廂體自轉(zhuǎn)方向為順時針方向B．轎廂廂體邊沿各點的線速度與大轉(zhuǎn)輪邊沿各點的線速度相等C．轎廂廂體自轉(zhuǎn)的周期與大轉(zhuǎn)輪的周期一樣D．丙圖中A、B兩轎廂中的觀光者受到的向心力均相同8．如圖，為防止航天員的肌肉萎縮，中國空間站配備了健身自行車作為健身器材。某次航天員健身時，腳踏板始終保持水平，當(dāng)腳踏板從圖中的實線處勻速轉(zhuǎn)至虛線處的過程中，關(guān)于腳踏板上P、Q兩點的說法正確的是（）A．P做勻速直線運動 B．Q做勻速圓周運動C．P的線速度大小比Q的大 D．P的向心加速度大小比Q的大9．超級大擺錘又名大擺錘、流星錘，是國際上流行的新型游樂設(shè)備。常見于各大游樂園。游客坐在圓形的座艙中，面向外。通常，大擺錘以壓肩作為安全束縛，配以安全帶作為二次保險。座艙旋轉(zhuǎn)的同時，懸掛座艙的主軸在電機的驅(qū)動下繞O點做圓周運動。大擺錘的運行可以使置身其上的游客驚心動魄，如圖是大擺錘在擺動過程的瞬間，A、B是主軸上的兩點，OA=r1，OB=r2，下列說法正確的是（）A．?dāng)[錘在擺動過程中機械能守恒 B．角速度SKIPIF1<0C．向心加速度之比：SKIPIF1<0 D．線速度SKIPIF1<010．如圖所示，正方形框ABCD豎直放置，兩個完全相同的小球P、Q分別穿在方框的BC、CD邊上，當(dāng)方框繞AD軸勻速轉(zhuǎn)動時，兩球均恰與方框保持相對靜止且位于BC、CD邊的中點，已知兩球與方框之間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則兩球與方框間的動摩擦因數(shù)為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<011．校排球隊的小華同學(xué)，為了訓(xùn)練自己的球感，練就了好多特技。在一次表演中，他將雙臂和肩背搭成一個“軌道”，能將排球控制在水平面內(nèi)做連貫的橢圓運動。如果排球的速率保持不變，則在排球運動一圈的過程中（）A．人對排球不做功B．排球所受的合力為零C．“軌道”不可能是水平的D．排球與軌道中心點的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積相等12．如圖甲所示，市面上有種磁力軌道陀螺深受小朋友們喜愛。這種玩具由兩個圓形磁力軌道，和一個轉(zhuǎn)動陀螺組成如圖乙所示。兩磁力軌道對陀螺軸有磁性吸引作用，可以使陀螺軸始終與磁力軌道緊貼著，饒磁力軌道外沿運動。不考慮陀螺的自旋作用影響，將陀螺視為粗細不計的質(zhì)量為m的細桿，磁力軌道半徑為R，重力加速度為g，單個磁力軌道對陀螺軸的磁性引力大小恒為5mg，不計軌道粗細及所有阻力作用。磁力軌道豎直放置，陀螺從軌道最高點由靜止沿軌道運動至最低點過程中（）A．陀螺運動到最低點時，速度大小為SKIPIF1<0B．陀螺運動到最低點時，速度大小為SKIPIF1<0C．陀螺運動至最低點時，受到彈力大小和為3mgD．陀螺運動至最低點時，受到彈力大小和為6mg13．如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤垂直于盤面的固定對稱軸以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止，物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），盤面與水平面間的夾角為30°，g取10m/s2．則ω的最大值是()A．SKIPIF1<0rad/s B．SKIPIF1<0rad/s C．1.0rad/s D．0.5rad/s14．無人配送小車某次性能測試路徑如圖所示，半徑為SKIPIF1<0的半圓弧SKIPIF1<0與長SKIPIF1<0的直線路徑SKIPIF1<0相切于B點，與半徑為SKIPIF1<0