高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題4.3 圓周運(yùn)動的規(guī)律教學(xué)案

1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 專題專題 4.3 4.3 圓周運(yùn)動的規(guī)律圓周運(yùn)動的規(guī)律 1.掌握描述圓周運(yùn)動的物理量及它們之間的關(guān)系. 2.理解向心力公式并能應(yīng)用； 3.了解物體做離心運(yùn)動的條件 一、勻速圓周運(yùn)動、角速度、線速度、向心加速度一、勻速圓周運(yùn)動、角速度、線速度、向心加速度 1勻速圓周運(yùn)動 (1)定義：做圓周運(yùn)動的物體，若在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長相等，就是勻速圓周運(yùn)動。 (2)特點(diǎn)：加速度大小不變，方向始終指向圓心，是變加速運(yùn)動。 (3)條件：合外

3、力大小不變、方向始終與速度方向垂直且指向圓心。 2描述圓周運(yùn)動的物理量 描述圓周運(yùn)動的物理量主要有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速、向心加速度、向心力等，現(xiàn)比較如下表： 定義、意義 公式、單位 線速度(v) 描述圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動快慢的物理量 是矢量，方向和半徑垂直，和圓周相切 vst2rt 單位：m/s 角速度() 描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量 中學(xué)不研究其方向 t2t 單位：rad/s 周期(t)和轉(zhuǎn)速(n)或頻率(f) 周期是物體沿圓周運(yùn)動一周的時間 轉(zhuǎn)速是物體單位時間轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，也叫頻率 t2rv單位：s n的單位：r/s、r/min，f的單位：hz 向心加速度(a) 描述速度方向變

4、化快慢的物理量 方向指向圓心 av2rr2 單位：m/s2 二、勻速圓周運(yùn)動的向心力二、勻速圓周運(yùn)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。 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1

5、 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 2大?。篺mv2rm2rm42t2rmv42mf2r。 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。 三、離心現(xiàn)象三、離心現(xiàn)象 1定義：做圓周運(yùn)

6、動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動所需向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動。 2本質(zhì)：做圓周運(yùn)動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛出去的趨勢。 圖 1 3受力特點(diǎn) 當(dāng)fmr2時，物體做勻速圓周運(yùn)動； 當(dāng)f0 時，物體沿切線方向飛出； 當(dāng)fmr2時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，f為實際提供的向心力，如圖 1 所示。 高頻考點(diǎn)一高頻考點(diǎn)一 圓周運(yùn)動中的運(yùn)動學(xué)分析圓周運(yùn)動中的運(yùn)動學(xué)分析 例 1(多選)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時，下列說法正確的是( ) a速度的大小和方向都改變 b勻速圓周運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動 c物體所受合力全部用來提供向心力 d向心加速度大小不變，方向時刻改變 答案：

7、cd 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f

8、 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 【變式探究】(多選)如圖 2 所示，有一皮帶傳動裝置，a、b、c三點(diǎn)到各自轉(zhuǎn)軸的距離分別為ra、rb、rc，已知rbrcra2，若在傳動過程中，皮帶不打滑則( ) 圖 2 aa點(diǎn)與c點(diǎn)的角速度大小相等 ba點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等 cb點(diǎn)與c點(diǎn)的角速度大小之比為 21 db點(diǎn)與c點(diǎn)的向心加速度大小之比為 14 答案 bd 【舉一反三】如圖所示，自行車的小齒輪a、大齒輪b、后輪c是相互關(guān)聯(lián)的三個轉(zhuǎn)動部分，且半徑rb4ra、r

9、c8ra。當(dāng)自行車正常騎行時，a、b、c三輪邊緣的向心加速度的大小之比aaabac等于( ) a118 b414 c4132 d124 解析： 小齒輪a和大齒輪b通過鏈條傳動，齒輪邊緣線速度相等，即vavb，小齒輪a和后輪c同軸轉(zhuǎn)動角速度相等，有ac。由av2r可得aaabrbra41，同時由a2r可得aaacrarc18，所以有aaabac4132，c 正確。 答案： c 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d

10、 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 【方法技巧】傳動問題的類型及特點(diǎn) 1傳動的類型 (1)

11、皮帶傳動(線速度大小相等)；(2)同軸傳動(角速度相等)；(3)齒輪傳動(線速度大小相等)；(4)摩擦傳動(線速度大小相等) 2傳動裝置的特點(diǎn) (1)同軸傳動：固定在一起共軸轉(zhuǎn)動的物體上各點(diǎn)角速度相同；(2)皮帶傳動、齒輪傳動和摩擦傳動：皮帶(或齒輪)傳動和不打滑的摩擦傳動的兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小相等 高頻考點(diǎn)二高頻考點(diǎn)二 圓周運(yùn)動中的動力學(xué)分析圓周運(yùn)動中的動力學(xué)分析 例 2鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的，已知內(nèi)外軌道對水平面傾角為(如圖所示)，彎道處的圓弧半徑為r，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時速度小于grtan ，則( ) a內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓 b外軌對外側(cè)車輪輪緣有擠壓 c這時鐵軌對

12、火車的支持力等于mg/cos d這時鐵軌對火車的支持力大于mg/cos 答案： a 【變式探究】在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運(yùn)動可看作是做半徑為r的圓周運(yùn)動。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為l。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)等于( ) 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d

13、d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 a. grhl b

14、grhd c. grlh d grdh 解析： 答案： b 【方法規(guī)律】水平面內(nèi)圓周運(yùn)動臨界問題的分析技巧 1審清題意，確定研究對象；明確物體做圓周運(yùn)動的平面是至關(guān)重要的一環(huán)； 2分析物體的運(yùn)動情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等； 3分析物體的受力情況，畫出受力分析圖，確定向心力的來源； 4根據(jù)牛頓運(yùn)動定律及向心力公式列方程 高頻高頻考點(diǎn)三考點(diǎn)三 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動繩、桿模型豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動繩、桿模型 例 3、如圖 10 甲所示，一輕桿一端固定在o點(diǎn)，另一端固定一小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，桿與小球間彈力大小為fn，小球在最高點(diǎn)的速度大小

15、為v，fnv2圖象如圖乙所示下列說法正確的是( ) 圖 10 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1

16、 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 a當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮閞b b小球的質(zhì)量為abr cv2c時，桿對小球彈力方向向上 d若c2b，則桿對小球彈力大小為 2a 【答案】b 【變式探究】我國第一位“太空教師”王亞平老師在運(yùn)動的“天宮一號”內(nèi)給中小學(xué)生上了一堂物理課，做了如圖 11 所示的演示實驗，當(dāng)小球在最低點(diǎn)時給其一初速度，小球能在豎直平面內(nèi)繞定點(diǎn)o做勻速圓周運(yùn)動若把此裝置帶回地球表面，仍在最低點(diǎn)給小

17、球相同的初速度，則( ) 圖 11 a小球仍能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動 b小球不可能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動 c小球可能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動 d小球一定能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動 【答案】bc 【解析】因為王亞平老師在運(yùn)行的“天宮一號”內(nèi)做實驗時，小球處于完全失重狀態(tài)，而把該裝置帶回地球表面時，由于重力作用，小球不可能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，a 錯誤，b 正確；若在最低點(diǎn)給小球的初速度比較大，小球可能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，c 正確，d 錯誤 【舉一反三】(多選)如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力f作用下做勻速圓周運(yùn)動。 若小球運(yùn)動到p點(diǎn)時， 拉力f發(fā)生變化

18、， 下列關(guān)于小球運(yùn)動情況的說法中正確的是( ) 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f

19、2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 a若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽Epb做離心運(yùn)動 b若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽Epb做離心運(yùn)動 c若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽Epa做離心運(yùn)動 d若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽Epc做向心運(yùn)動 解析： 若拉力突然變大，則小球?qū)⒆鼋倪\(yùn)動，不會沿軌跡pb做離心運(yùn)動，a 項錯誤。若拉力突然變小，則小球?qū)⒆鲭x心運(yùn)動，但由于力與速度有一定的夾角，故小球?qū)⒆銮€運(yùn)動，b 項正確，d 項錯誤。若拉力突然

20、消失，則小球?qū)⒀刂鴓點(diǎn)處的切線運(yùn)動，c 項正確。 答案： bc 1.2016全國卷 如圖所示，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(diǎn)p.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)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(diǎn)p在最低點(diǎn)時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為n，則( ) 圖 1 aa2（mgrw）mr ba2mgrwmr cn3mgr2wr dn2（mgrw）r 【答案】ac 2.2016全國卷 如圖 1所示， 在豎直平面內(nèi)有由14圓弧ab和12圓弧bc組成的光滑固6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8

21、1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1

22、9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 定軌道，兩者在最低點(diǎn)b平滑連接ab弧的半徑為r，bc弧的半徑為r2.一小球在a點(diǎn)正上方與a相距r4處由靜止開始自由下落，經(jīng)a點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動 (1)求小球在b、a兩點(diǎn)的動能之比； (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動到c點(diǎn) 圖 1 【答案】(1)5 (2)能 3.2016天津卷 我國將于 2022 年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一如圖 1所示，質(zhì)量m60 kg 的運(yùn)動員從長直助滑道ab的a處由靜止開始以加速度a3.6 m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端b時速度vb24 m/s，a

23、與b的豎直高度差h48 m為了改變運(yùn)動員的運(yùn)動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)c處附近是一段以o為圓心的圓弧助滑道末端b與滑道最低點(diǎn)c的高度差h5 m，運(yùn)動員在b、c間運(yùn)動時阻力做功w1530 j，g取 10 m/s2. 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4

24、 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 圖 1 (1)求運(yùn)動員在ab段下滑時受到阻力ff的大??； (2)若運(yùn)動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的 6 倍，則c點(diǎn)所在圓弧的半徑r至少應(yīng)為多大？ 【答案】 (1)144 n (2)

25、12.5 m 【解析】(1)運(yùn)動員在ab上做初速度為零的勻加速運(yùn)動，設(shè)ab的長度為x，則有v2b2ax 由牛頓第二定律有mghxffma 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得ff144 n (2)設(shè)運(yùn)動員到達(dá)c點(diǎn)時的速度為vc，在由b到達(dá)c的過程中，由動能定理有 mghw12mv2c12mv2b 設(shè)運(yùn)動員在c點(diǎn)所受的支持力為fn，由牛頓第二定律有fnmgmv2cr 由運(yùn)動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的 6 倍，聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得r12.5 m 4.2016浙江卷 如圖 16 所示為賽車場的一個水平“梨形”賽道，兩個彎道分別為半徑r90 m 的大圓弧和r40 m 的小圓弧，直道與彎道相切大、小圓弧圓心o、

26、o距離l100 m賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的 2.25 倍假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運(yùn)動，在彎道上做勻速圓周運(yùn)動要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機(jī)功率足夠大，重力加速度g取 10 m/s2，3.14)，則賽車( ) 圖 16 a在繞過小圓弧彎道后加速 b在大圓弧彎道上的速率為 45 m/s 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e

27、 d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 c在直道上的加速度大小為 5.63 m/s2 d通過小圓弧彎道的時間為 5.58 s 【答案】

28、ab 【2015上海22b】兩靠得較近的天體組成的系統(tǒng)成為雙星，它們以兩者連線上某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，因而不至于由于引力作用而吸引在一起。設(shè)兩天體的質(zhì)量分布為1m和2m，則它們的軌道半徑之比12:mmrr_；速度之比12:mmvv_。 【答案】 12:mm；12:mm 【解析】雙星角速度相同。向心力由萬有引力提供，大小也相等，所以有：2122212mmrmrmlmmg，所以12:21mmrrmm，角速度一定，線速度與半徑成正比，所以速度之比12:2121mmrrvvmmmm。 1 （2014新課標(biāo)全國卷）如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸oo的距離

29、為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為 2l.木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g，若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度下列說法正確的是( ) ab一定比a先開始滑動 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d

30、b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 ba、b所受的摩擦力始終相等 ckg2l是b開始滑動的臨界角速度 d當(dāng)2kg3l時，a所受摩擦力的大小為kmg 【答案】ac 2 （2014新課標(biāo)卷） 如圖，一質(zhì)量為m的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為m

31、的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))，從大環(huán)的最高處由靜止滑下重力加速度大小為g.當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時，大環(huán)對輕桿拉力的大小為( ) amg5mg bmgmg cmg5mg dmg10mg 【答案】c 3 （2014四川卷）如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板p和b相距h，與圖示電路相連，金屬板厚度不計，忽略邊緣效應(yīng)p板上表面光滑，涂有絕緣層，其上o點(diǎn)右側(cè)相距h處有小孔k；b板上有小孔t，且o、t在同一條豎直線上，圖示平面為豎直平面質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的靜止粒子被發(fā)射裝置(圖中未畫出)從o點(diǎn)發(fā)射， 沿p板上表面運(yùn)動時間t后到達(dá)k孔，不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間粒子視為質(zhì)點(diǎn)，在圖示平面內(nèi)運(yùn)動，電荷量保

32、持不變，不計空氣阻力，重力加速度大小為g. 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2

33、3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 (1)求發(fā)射裝置對粒子做的功； (2)電路中的直流電源內(nèi)阻為r，開關(guān) s 接“1”位置時，進(jìn)入板間的粒子落在b板上的a點(diǎn)，a點(diǎn)與過k孔豎直線的距離為l.此后將開關(guān) s 接“2”位置，求阻值為r的電阻中的電流強(qiáng)度； (3)若選用恰當(dāng)直流電源，電路中開關(guān) s 接“1”位置，使進(jìn)入板間的粒子受力平衡，此時在板間某區(qū)域加上方向垂直于圖面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小合適的勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度b只能在 0b

34、m()215m()212qt范圍內(nèi)選取)，使粒子恰好從b板的t孔飛出，求粒子飛出時速度方向與b板板面的夾角的所有可能值(可用反三角函數(shù)表示) 【答案】(1)mh22t2 (2)mhq（rr）g2h3l2t2 (3)0arcsin 25 【解析】(1)設(shè)粒子在p板上做勻速直線運(yùn)動的速度為v0，有 hv0t 設(shè)發(fā)射裝置對粒子做的功為w，由動能定理得 w12mv20 聯(lián)立可得 wmh22t2 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f

35、 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 (3)由題意知此時在板間運(yùn)動的粒子重力與電

36、場力平衡，當(dāng)粒子從k進(jìn)入板間后立即進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，粒子從d點(diǎn)出磁場區(qū)域后沿dt做勻速直線運(yùn)動，dt與b板上表面的夾角為題目所求夾角，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b取最大值時的夾角為最大值m，設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，有 qv0bmv20r11 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

37、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 4 (2014福建卷)圖為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖， 整個軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的ab段軌道與四分之一光滑圓弧軌道bc在b點(diǎn)水平相切點(diǎn)a距水面的高度為h，圓弧軌道b

38、c的半徑為r，圓心o恰在水面一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點(diǎn))可從軌道ab的任意位置滑下，不計空氣阻力 (1)若游客從a點(diǎn)由靜止開始滑下，到b點(diǎn)時沿切線方向滑離軌道落在水面上的d點(diǎn)，od2r，求游客滑到b點(diǎn)時的速度vb大小及運(yùn)動過程軌道摩擦力對其所做的功wf； (2)若游客從ab段某處滑下，恰好停在b點(diǎn)，又因受到微小擾動，繼續(xù)沿圓弧軌道滑到p點(diǎn)后滑離軌道，求p點(diǎn)離水面的高度h.(提示：在圓周運(yùn)動過程中任一點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)所受的向心力與其速率的關(guān)系為f向mv2r) 【答案】(1)2gr (mgh2mgr) (2)23r 【解析】(1)游客從b點(diǎn)做平拋運(yùn)動，有 2rvbt r12gt2 由式得vb 2gr 6

39、e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3

40、d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 從a到b，根據(jù)動能定理，有 mg(hr)wf12mv2b0 由式得wf(mgh2mgr) 1.如圖 1 所示，一木塊放在圓盤上，圓盤繞通過圓盤中心且垂直于盤面的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，木塊和圓盤保持相對靜止，那么( ) 圖 1 a木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑背離圓盤中心 b木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑指向圓盤中心 c木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向與木塊運(yùn)動的方向相反 d因為木塊與圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動，所以它們之間沒有摩擦力 解

41、析 木塊做勻速圓周運(yùn)動，其合外力提供向心力，合外力的方向一定指向圓盤中心；因為木塊受到的重力和圓盤的支持力均沿豎直方向，所以水平方向上木塊一定還受到圓盤對它的摩擦力，方向沿半徑指向圓盤中心，選項 b 正確。 答案 b 2關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的下列說法正確的是( ) 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5

42、f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 a由av2r知，a與r成反比 b由a2r知，a與r成正比 c由vr知，與r成反比 d由2n知，與轉(zhuǎn)速n成正比 解析 由av2r知，只有在v一定時，a才與r成反比，如

43、果v不一定，則a與r不成反比，同理，只有當(dāng)一定時，a才與r成正比；v一定時，與r成反比；因 2 是定值，故與n成正比。 答案 d 3(多選)如圖 2 所示，當(dāng)正方形薄板繞著過其中心o并與板垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動時，板上a、b兩點(diǎn)的( ) 圖 2 a角速度之比ab11 b角速度之比ab1 2 c線速度之比vavb 21 d線速度之比vavb1 2 答案 ad 4(多選)有一水平的轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)盤上放一質(zhì)量為m的物塊恰能隨轉(zhuǎn)盤一起勻速轉(zhuǎn)動，則下列關(guān)于物塊的運(yùn)動正確的是( ) a如果將轉(zhuǎn)盤的角速度增大，則物塊可能沿切線方向飛出 b如果將轉(zhuǎn)盤的角速度增大，物塊將沿曲線逐漸遠(yuǎn)離圓心 c如果將

44、轉(zhuǎn)盤的角速度減小，物塊將沿曲線逐漸靠近圓心 d如果將轉(zhuǎn)盤的角速度減小，物塊仍做勻速圓周運(yùn)動 解析 物塊恰能隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動，說明此時充當(dāng)向心力的摩擦力恰好能夠保證物塊做圓周運(yùn)動。如果增大角速度，則需要的向心力要增大，而摩擦力不足以提供向心力，因此，物塊就會逐漸遠(yuǎn)離圓心，a 錯誤，b 正確；若減小角速度，則需要的向心力減小，而摩擦力也可以減小，因此，物塊仍做勻速圓周運(yùn)動，c 錯誤，d 正確。 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f

45、f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 答案 bd 5.如圖 3 所示為游樂園中

46、的“空中飛椅”設(shè)施，游客乘坐飛椅從啟動、勻速旋轉(zhuǎn)，再到逐漸停止運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是( ) 圖 3 a當(dāng)游客速率逐漸增加時，其所受合外力的方向一定與速度方向相同 b當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動時，其所受合外力的方向總是與速度方向垂直 c當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動時，其所受合外力的方向一定不變 d當(dāng)游客做速率減小的曲線運(yùn)動時，其所受合外力的方向一定與速度方向相反 答案 b 6(多選)變速自行車靠變換齒輪組合來改變行駛速度。如圖 4 所示是某一變速自行車齒輪轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)示意圖，圖中a輪有 48 齒，b輪有 42 齒，c輪有 18 齒，d輪有 12 齒，則( ) 圖 4 a該自行車可變換兩種不同擋位 b該自行

47、車可變換四種不同擋位 c當(dāng)a輪與d輪組合時，兩輪的角速度之比ad14 d當(dāng)a輪與d輪組合時，兩輪的角速度之比ad41 解析 該自行車可變換四種不同擋位，分別為a與c、a與d、b與c、b與d，a 錯誤，b正確； 當(dāng)a輪與d輪組合時， 由兩輪齒數(shù)可知， 當(dāng)a輪轉(zhuǎn)動一周時，d輪要轉(zhuǎn) 4 周，故ad14，c 正確，d 錯誤。 答案 bc 7. (多選)如圖 5 所示，水平的木板b托著木塊a一起在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，從水平位置a沿逆時針方向運(yùn)動到最高點(diǎn)b的過程中，下列說法正確的是( ) 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5

48、f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1

49、5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 圖 5 a木塊a處于超重狀態(tài) b木塊a處于失重狀態(tài) cb對a的摩擦力越來越小 db對a的摩擦力越來越大 答案 bc 8如圖 6 所示，內(nèi)壁光滑的豎直圓桶，繞中心軸做勻速圓周運(yùn)動，一物塊用細(xì)繩系著，繩的另一端系于圓桶上表面圓心，且物塊貼著圓桶內(nèi)表面隨圓桶一起轉(zhuǎn)動，則( ) 圖 6 a繩的張力可能為零 b桶對物塊的彈力不可能為零 c隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力保持不變 d隨著轉(zhuǎn)動的角速度增大，繩的張力一定增大 解析 當(dāng)物塊隨圓桶做圓周運(yùn)動時，繩的拉力的豎直分力與物塊的重力保持平衡，因此繩的張力為一定值，且不可能為零，a、d 項錯誤，c 項正

50、確；當(dāng)繩的水平分力提供向心力的時候，桶對物塊的彈力恰好為零，b 項錯誤。 答案 c 9(多選)如圖 7 甲所示，雜技表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓臺形筒壁上，筒的軸線垂直于水平面，圓臺筒固定不動。現(xiàn)將圓臺筒簡化為如圖乙所示，若演員騎著摩托車先后在a、b兩處緊貼著內(nèi)壁分別在圖乙中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法正確的是( ) 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3

51、 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 圖 7 aa處的線速度大于b處的線速度 ba處的角速度小于b處的角速度 ca處對筒的壓力大于b處對筒的壓力 da處的向心力等于b處的向心力 解析 對a、b兩點(diǎn)演員和摩托車進(jìn)行受力分析如圖所示，兩個支持力與豎直方向的夾角相等，均為，由于fn1cos mg，fn2cos mg，可知fn1fn2，根據(jù)牛頓第三定律，可知演員和摩托車對筒的壓力相等，故 c 錯誤；兩