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2011高考专题复习︰圆周运动.doc

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2011高考专题复习︰圆周运动

第二轮复习专题——物体的运动 圆周运动 1.物体做匀速圆周运动的条件: 匀速圆周运动的运动条件:做匀速圆周运动的物体所受合外力大小不变,方向总是和速度方向垂直并指向圆心。 2.描述圆周运动的运动学物理量 (1)圆周运动的运动学物理量有线速度v、角速度ω、周期T、转速n、向心加速度a等。它们之间的关系大多是用半径r联系在一起的。如:,。要注意转速n的单位为r/min,它与周期的关系为。 (2)向心加速度的表达式中,对匀速圆周运动和非匀速圆周运动均适用的公式有: ,公式中的线速度v和角速度ω均为瞬时值。只适用于匀速圆周运动的公式有: ,因为周期T和转速n没有瞬时值。 例题1.在图3-1中所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r。b点在小轮上,到小轮中心的距离为r。c点和d点分别于小轮和大轮的边缘上。若在传动过程中,皮带不打滑。则( ) A.a点与b点的线速度大小相等 B.a点与b点的角速度大小相等 C.a点与c点的线速度大小相等 D.a点与d点的向心加速度大小相等 解析:本题的关键是要确定出a、b、c、d四点之间的等量关系。因为a、c两点在同一皮带上,所以它们的线速度v相等;而c、b、d三点是同轴转动,所以它们的角速度ω相等。所以选项C正确,选项A、B错误。 设C点的线速度大小为v,角速度为ω,根据公式v=ωr和a=v2/r可分析出:A点的向心加速度大小为;D点的向心加速度大小为:。所以选项D正确。选项CD正确。 说明:在分析传动装置的各物理量时,要抓住等量和不等量之间的关系。如同轴各点的角速度相等,而线速度与半径成正比;通过皮带传动(不考虑皮带打滑的前提下)或是齿轮传动,皮带上或与皮带连接的两轮边缘的各点及齿轮上的各点线速度大小相等、角速度与半径成反比。 练习 1.如图3-4所示的皮带转动装置,左边是主动轮,右边是一个轮轴,,。假设在传动过程中皮带不打滑,则皮带轮边缘上的A、B、C三点的角速度之比是 ;线速度之比是 ;向心加速度之比是 。 2.图示为某一皮带传动装置。主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2。已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑。下列说法正确的是( )。 A.从动轮做顺时针转动 B.从动轮做逆时针转动 C.从动轮的转速为n D.从动轮的转速为n 3.(92)图3-7中圆弧轨道AB是在竖直平面内的1/4圆周,在B点,轨道的切线是水平的。一质点自A点从静止开始下滑,不计滑块与轨道间的摩擦和空气阻力,则在质点刚要到达B点时的加速度大小为______,刚滑过B点时的加速度大小为_____。 3.描述圆周运动的动力学物理量———向心力 (1)向心力来源:向心力是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力。向心力是根据力的作用效果命名的,不是一种特殊的性质力。向心力可以是某一个性质力,也可以是某一个性质力的分力或某几个性质力的合力。例如水平转盘上跟着匀速转动的物体由静摩擦力提供向心力;带电粒子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力;电子绕原子核旋转由库仑力提供向心力;圆锥摆由重力和弹力的合力提供向心力。 做非匀速圆周运动的物体,其向心力为沿半径方向的外力的合力,而不是物体所受合外力。 (2)向心力大小:根据牛顿第二定律和向心加速度公式可知,向心力大小为: 其中r为圆运动半径。 (3)向心力的方向:总是沿半径指向圆心,与速度方向永远垂直。 (4)向心力的作用效果:只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。 几种常见的匀速圆周运动的实例图表 图形 受力分析 利用向心力公式       ?       ?   例题2.如图所示,A、B、C三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为,A的质量为,B、C质量均为,A、B离轴R,C离轴2R,则当圆台旋转时(设A、B、C都没有滑动),A、B、C三者的滑动摩擦力认为等于最大静摩擦力,下列说法正确的是( ) A. C物的向心加速度最大; B. B物的静摩擦力最小; C. 当圆台转速增加时,C比A先滑动; D. 当圆台转速增加时,B比A先滑动。 解析:当三者都相对圆盘静止时,角速度相同,所以向心加速度分别为:ω2R、ω2R、ω22R,所以C物的向心加速度最大,选项A正确。 A、B、C三个物体随圆台转动所需要的向心力由静摩擦力提供,大小分别为:2mω2R、mω2R、mω22R,B物体的静摩擦力最小,选项B正确。 要比较哪个物体最先打滑,就要比较哪个物体与圆台间的最大静摩擦力

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