2019届高三物理二轮复习:圆周运动题型归纳

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1、..2019届高三物理二轮复习圆周运动题型归纳类型一、生活中的水平圆周运动例1、如图所示,粗糙水平圆盘上,质量相等的A、B两物块叠放在一起,随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.B的向心力是A的向心力的2倍B.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍C.A、B都有沿半径向外滑动的趋势D.若B先滑动,则B对A的动摩擦因数A小于盘对B的动摩擦因数B【答案】BC【解析】因为A、B两物体的角速度大小相等,根据2Fmr,因为两物块的角速度大小相等,转动半n径相等,质量相等,则向心力相等;对A、B整体分析,2f2mr,对A分析,有B2fmr,知盘A对B的摩擦力是B对A的摩擦力的

2、2倍,则B正确;A所受的摩擦力方向指向圆心,可知A有沿半径向外滑动的趋势,B受到盘的静摩擦力方向指向圆心,有沿半径向外滑动的趋势,故C正确;对AB整体分析,2B2mg2mrB,解得:BBrg,对A分析,2AmgmrA,解得AArg,因为B先滑动,可知B先到达临界角速度,可知B的临界角速度较小,即BA,故D错误。【总结升华】解决本题的关键知道A、B两物体一起做匀速圆周运动,角速度大小相等,知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解。例2、有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示.长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘.转盘可绕穿过其中心的竖直轴转

3、动.当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ.不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.....【思路点拨】座椅在水平面内做匀速圆周运动,其半径是它到转轴之间的水平距离。【答案】gtansinrL【解析】对座椅进行受力分析,如图所示.y轴上:Fcosmg,①x轴上:2Fsinm(rLsin),②则由②①得:tan2(sin)rL2(sin)g,因此gtansinrL.【总结升华】本题是一道实际应用题,考查了学生用物理知识解决实际问题的能力,解答这类问题的关键是把实际问题转化成物理模型,用物理知识解决实际问题,这是学习物理的最高境界

4、,也是近几年高考命题一个非常明显的趋向.....类型二、生活中的竖直圆周运动例3、如图所示,轻杆长为3L,杆上距A球为L处的O点装在水平转动轴上,杆两端分别固定质量为m的A球和质量为3m的B球,杆在水平轴的带动下,在竖直平面内转动.问:....(1)若A球运动到最高点时,杆OA恰好不受力,求此时水平轴所受的力;(2)在杆的转速逐渐增大的过程中,当杆转至竖直位置时,能否出现水平轴不受力的情况?如果出现这种情况,A、B两球的运动速度分别为多大?【解析】(1)令A球质量为mA,B球质量为mB,则mA=m,mB=3m.当A球运动到最高点时,杆OA恰好不受力,说明此时A球的重力提供向心

5、力,则有mAg=2mL,所以AAAgL.又因为A、B两球固定在同一杆上,因此AB.设此时OB杆对B球的拉力为FT,则有FT-mBg=mB,所以FT=9mg.对OB杆而言,设水平轴对其作用力为F,则F=FT=9mg.由牛顿第三定律可知,水平轴所受到的拉力为9mg,方向竖直向下.(2)若水平轴不受力,那么两段杆所受球的拉力大小一定相等,设其拉力为FT,转动角速度为ω,由牛顿第二定律可得:2FmgmL,①T1112FmgmL,②T2222,③由①-②得:m1g+m2g=(m1L1-m2L2)ω从上式可见,只有当m1L1>m2L2时才有意义,故m1应为B球,m2为A球.由③式代入已知

6、条件可得:(3m+m)g=(3m·2L-mL)ω2,所以4g5L.由上述分析可得,当杆处于竖直位置,B球在最高点,且4g5L时,水平轴不受力,此时有4g2vLL5gLA5L5,4g4v2L2L5gLB5L5.【总结升华】本题中要注意研究对象的转换,分析轴所受力的作用,先应分析小球的受力,而后用牛顿第三定律分析.....举一反三【变式】质量为m的小球,用长为l的线悬挂在O点,在O点正下方处有一光滑的钉子C,把小球拉到与O在同一水平面的位置,摆线被钉子拦住,如图所示.将小球从静止释放.当球第一次通过最低点P时()A.小球线速度突然增大B.小球角速度突然增大C.小球的向心加速度增大

7、D.摆线上的张力突然增大【答案】BCD【变式】(如图所示为游乐场中过山车的一段轨道,P点是这段轨道的最高点,A、B、C三处是过山车的车头、中点和车尾。假设这段轨道是圆轨道,各节车厢的质量相等,过山车在运行过程中不受牵引力,所受阻力可忽略。那么,过山车在通过P点的过程中,下列说法正确的是()A.车头A通过P点时的速度最小B.车的中点B通过P点时的速度最小C.车尾C通过P点时的速度最小D.A、B、C通过P点时的速度一样大【答案】B【解析】山车在通过P点的过程中,车头A和车尾C通过P点时,还不是整体过最高点,

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