2014届高三物理一轮复习第三、四讲圆周运动及其应用

2014届高三物理一轮复习第三、四讲圆周运动及其应用

第3讲　圆周运动及其应用【基础知识】1、描述圆周运动的物理量及其相互关系(1)v＝ωR＝＝2πRf.(2)an＝＝ω2R＝ωv＝＝4π2f2R.(3)Fn＝m＝mω2R＝m＝mωv＝m4π2f2R.2、匀速圆周运动的特点(1)速度大小不变而速度方向时刻变化的变速曲线运动．(2)只存在向心加速度，不存在切向加速度．(3)合外力即产生向心加速度的力，充当向心力．(4)条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心3、离心运动的条件做圆周运动的质点，当它受到的沿着半径指向圆心的合外力突然变为零或不足以提供圆周运动所需向心力．【针对训练】1．某型石英表中的分针与时针可视为做匀速转动，分针的长度是时针长度的1.5倍，则下列说法中正确的是(　　)A．分针的角速度与时针的角速度相等B．分针的角速度是时针的角速度的60倍C．分针端点的线速度是时针端点的线速度的18倍D．分针端点的向心加速度是时针端点的向心加速度的1.5倍2、摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示．当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用；行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样．假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360km/h的速度拐弯，拐弯半径为1km，则质量为50kg的乘客，在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g取10m/s2)(　　)A．500N　　　B．1000NC．500ND．0【高频考点】1、圆周运动的运动学分析传动装置特点(1)同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同．(2)皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带(或齿轮)传动的两轮边缘上各点线速度大小相等．2、圆周运动的动力学分析向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置．(2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力．3、“轻绳模型”与“轻杆模型”轻绳模型：过最高点的临界条件由mg＝m得v临＝轻杆模型：过最高点的临界条件v临＝0第4页\n【针对训练】1、(2012·福建高考)如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5m，离水平地面的高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.2、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＝37°，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.(g取10m/s2，结果可用根式表示)求：(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？3、(2013届山阳中学模拟)长L＝0.5m质量可忽略的细杆，其一端可绕O点在竖直平面内无摩擦地转动，另一端固定着一个小球A.A的质量为m＝2kg，当A通过最高点时，如图所示，求在下列两种情况下杆对小球的作用力：(1)A在最低点的速率为m/s；(2)A在最低点的速率为6m/s.4、(2013届郑州一中检测)英国特技演员史蒂夫·特鲁加里亚曾飞车挑战世界最大环形车道．如图所示，环形车道竖直放置，直径达12m，若汽车在车道上以12m/s恒定的速率运动，演员与汽车的总质量为1000kg，重力加速度g取10m/s2，则(　　)A．汽车通过最低点时，演员处于超重状态B．汽车通过最高点时对环形车道的压力为1.4×104NC．若要挑战成功，汽车不可能以低于12m/s的恒定速率运动D．汽车在环形车道上的角速度为1rad/s5、(2012·西安一中月考)如图所示，放于竖直面内的光滑金属圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点．当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，发现小球受三个力作用．则ω可能是(　　)A.　　B.C.D.5．(2011·北京高考)如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)．(1)在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F的大小；(2)由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力．(不计空气阻力)．第4页\n第4讲　万有引力与航天【高频考点】1、天体质量和密度的估算(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R由于G＝mg，故天体质量M＝，天体密度ρ＝＝＝(2)利用卫星的轨道半径r和周期T测出卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和周期T，由G＝m()2r，可得天体质量为：M＝.该中心天体密度为：ρ＝＝＝(R为中心天体的半径)．2、人造卫星的发射和运行(1)卫星在圆轨道上的稳定运行G＝m＝mrω2＝mr()2，由此可推出高轨低速周期长，低轨高速周期短（2）做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供所需向心力，所以圆周轨道圆心一定与地心重合。（3）近地卫星：是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行速度约为7.9m/s（4）地球同步卫星的特点：轨道平面一定，周期一定，角速度一定，高度一定，线速度一定。3、航天器的变轨问题（1）航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；（2）稳定在新轨道上的运行速度由万有引力充当向心力计算可得；（3）航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。（4）航天器经过不同轨道相交的同一点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。4、“双星”模型双星系统的特点(1)两星都绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，故两星的角速度、周期相等；(2)两星之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，所以它们的向心力大小相等【典型题】●中心天体质量的估算1．(2012·福建高考)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，第4页\n弹簧测力计的示数为N.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为(　　)A.　　　B.　　　C.　　　D.●卫星运行比较2．(2012·北京高考)关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是(　　)A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合●卫星变轨问题3.一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，飞船原来的线速度是V1,周期是T1,假设在某时刻它向后喷气做加速运动后，进入新轨道做匀速圆周运动，运动的线速度是V2,周期是T2,则（）A.V1>V2,T1>T2B.V1>V2,T1T2D.V1

查看更多