高考物理【一轮复习】讲义练习第四章　第20课时　圆周运动

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习第四章　第20课时　圆周运动，共13页。试卷主要包含了匀速圆周运动等内容，欢迎下载使用。
考点一 圆周运动的运动学问题
1.描述圆周运动的物理量
2.匀速圆周运动
(1)定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，所做的运动叫作匀速圆周运动。
(2)特点：加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速运动。
(3)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。
1.匀速圆周运动是匀变速曲线运动。( × )
2.物体做匀速圆周运动时，其线速度是不变的。( × )
3.物体做匀速圆周运动时，其所受合外力是变力。( √ )
4.向心加速度公式在非匀速圆周运动中不适用。( × )
在an＝v2r，an＝ω2r两式中an与r成正比还是成反比？
答案 在v一定时，an与r成反比；在ω一定时，an与r成正比。
例1 (2024·山东东营市开学考)A、B两艘快艇在水平湖面上做匀速圆周运动，在相同时间内(该时间小于A、B的周期)，它们通过的路程之比是4∶3，运动方向改变的角度之比是3∶2，则它们( )
A.线速度大小之比为4∶3
B.角速度之比为3∶4
C.圆周运动的半径之比为2∶1
D.向心加速度大小之比为1∶2
答案 A
解析 由v＝ΔsΔt知，时间相同，路程之比即线速度大小之比，为4∶3，A项正确；由ω＝ΔθΔt知，时间相同，运动方向改变的角度之比等于快艇与圆心连线扫过的圆心角之比，即角速度之比，为3∶2，B项错误；由v＝ωr知半径之比为8∶9，C项错误；由向心加速度an＝v2r知，向心加速度大小之比为2∶1，D项错误。
例2 如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦力作用，B轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的( )
A.线速度大小之比为3∶2∶2
B.角速度之比为3∶3∶2
C.转速之比为2∶3∶2
D.向心加速度大小之比为9∶6∶4
答案 D
解析 A、B靠摩擦传动，则两轮边缘上a、b两点的线速度大小相等，即va∶vb＝1∶1，选项A错误；B、C同轴转动，则两轮边缘上b、c两点的角速度相等，即ωb＝ωc，转速之比nbnc＝ωbωc＝11，选项B、C错误；对a、b两点，由an＝v2r得aaab＝RBRA＝32，对b、c两点，由an＝ω2r得abac＝RBRC＝32，故aa∶ab∶ac＝9∶6∶4，选项D正确。
例3 (多选)(2025·山东烟台市校考)一位同学玩飞镖游戏，已知飞镖距圆盘为L，对准圆盘上边缘的A点水平抛出飞镖，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘绕垂直于盘面且过盘心O点的水平轴匀速转动。不计空气阻力，重力加速度为g。若飞镖恰好击中A点，下列说法正确的是( )
A.从飞镖抛出到恰好击中A点，A点一定转动到最低点位置
B.从飞镖抛出到恰好击中A点的时间为Lv0
C.圆盘的半径为gL24v02
D.圆盘转动的角速度一定满足2kπv0L(k＝1，2，3，…)
答案 ABC
解析 飞镖抛出后做平抛运动，则从飞镖抛出到恰好击中A点，A点一定转动到了圆盘最低点位置，故A正确；飞镖水平抛出，在水平方向做匀速直线运动，因此t＝Lv0，故B正确；飞镖击中A点时，A恰好在圆盘最低点，有2r＝12gt2，解得r＝gL24v02，故C正确；飞镖击中A点，则A点转过的角度满足θ＝ωt＝π＋2kπ(k＝0，1，2，…)，故ω＝2k＋1Lπv0(k＝0，1，2，…)，故D错误。
匀速圆周运动的周期性和多解性问题
匀速圆周运动基本特征之一就是周期性，即在做匀速圆周运动过程中，物体的空间位置具有时间上的重复性。这一特点决定了匀速圆周运动问题的多解性。在分析匀速圆周运动与其他运动(匀速直线运动、平抛运动等)相联系的问题时，利用运动的等时性(同时发生、同时结束)是解决此类问题的关键。
考点二 圆周运动的动力学问题
1.匀速圆周运动的向心力
(1)作用效果
向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
(2)大小
Fn＝mv2r＝mrω2＝m4π2T2r＝mωv。
(3)方向
始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力。
2.匀速圆周运动中向心力的来源
3.离心运动和近心运动
(1)离心运动：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
(2)受力特点(如图)
①当F＝0时，物体沿切线方向飞出，做匀速直线运动。
②当0