高考物理圆周运动及应用考点总结(编辑修改稿)

高考物理圆周运动及应用考点总结(编辑修改稿)内容摘要：

┄┄┄┄┄┄ (1分 ) [答案 ] (1) (2)2mg (1)先确定临界值 v0，再对 v v2所对应的情况做出判断，可 以减少解题的盲目性，少走弯路． (2)当小球与圆锥面脱离后，线与竖直方向的夹角发生了变 化，应重新设角度． 1．如图 4－ 3－ 9所示，物块在水平圆盘上，与圆盘一起绕固 定轴匀速转动，下列说法中正确的是 ( ) A．物块处于平衡状态 B．物块受三个力作用 C．在角速度一定时，物块到转轴的距 离越远，物块越不容易脱离圆盘 D．在物块到转轴距离一定时，物块运 动周期越小，越不容易脱离圆盘 图 4－ 3－ 9 解析： 对物块进行受力分析可知，物块受竖直向下的重力、垂直圆盘向上的支持力及指向圆心的摩擦力共三个力作用，合力提供向心力， A错， B正确．根据向心力公式 F＝ mrω2可知，当 ω一定时，半径越大，所需的向心力越大，越容易脱离圆盘；根据向心力公式 F＝ mr 可知，当物块到转轴距离一定时，周期越小，所需向心力越大，越容易脱离圆盘，C、 D错误． 答案： B 2．如图 4－ 3－ 10所示，光滑水平面上，小球 m在拉力 F作用 下做匀速圆周运动．当小球运动到 P点时拉力 F发生变化， 关于小球以后运动情况的说法正确的是 ( ) A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹 Pa做离心运动 B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹 Pa做离心运动 C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹 Pb做离心运动 D．若拉力突然变小， 小球将沿轨迹 Pc做近心运动 图 4－ 3－ 10 解析： 当拉力变小时，小球会由于拉力不足以提供向心力而做离心运动，同时又由于细线还有拉力而改变运动方向，所以小球将沿切线和圆周之间的某一方向飞出，即沿轨迹Pb做离心运动；在拉力突然变大后，由于所施加的拉力大于所需的向心力，会把小球向内拉动，偏离了圆周，而向圆心的一侧运动，即沿轨迹 Pc运动；若拉力突然消失，小球将由于惯性沿轨迹 Pa做离心运动．故只有 A正确． 答案： A 3．铁路转弯处的弯道半径 r是根据地形决定的．弯道处要求 外轨比内轨高，其内、外轨高度差 h的设计不仅与 r有关， 还与火车在弯道上的行驶速率 v有关．下列说法正确的是 ( ) A． v一定时， r越小则要求 h越大 B． v一定时， r越大则要求 h越大 C． r一定时， v越小则要求 h越大 D． r一定时， v越大则要求 h越大 解析： 设轨道平面与水平方向的夹角为 θ，由 mgtanθ＝ m 得 tanθ＝ 可见 v一定时， r越大， tanθ越小，内、 外轨的高度差 h越小，故 A正确， B错误；当 r一定时， v越大，tanθ越大，内、外轨的高度差 h越大，故 C错误， D正确． 答案： AD 4．小球质量为 m，用长为 L的轻质细线悬挂在 O点，在 O点 的正下方处有一钉子 P，把细线沿水平方向拉直，如图 4 － 3－ 11所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子 的瞬间，设线没有断裂，则下列说法错误的是 ( ) A．小球的角速度突然增大 B．小球的瞬时速度突然增大 C．小球的向心加速度突然增大 D．小球对悬线的拉力突然增大 解析： 当细线碰到钉子时，线速度不变，但小球做圆周运动的半径将减小．由 ω＝ ， R减小， ω增大；由 a＝ ， R减小， a增大；由 FT－ mg＝ m ，得 FT增大，故 A、 C、 D正确， B错误． 答案： B 5． (2020金华模拟 )在 2020年北京奥 运会体操男子单杠决赛中，中国 小将邹凯问鼎冠军．邹凯完成了 一个单臂回环动作后恰好静止在 最高点，如图 4－ 3－ 12所示．设 邹凯的重心离杠 l＝ m，体重 56 kg .忽略摩擦力，且认 为单臂回环动作是圆周运动 (g＝ 10 m/s2)．试求： (1)达到如图 4－ 3－ 12所示效果，邹凯的重心在最低点的 速度大小． (2)邹凯在最高点与最低点时对杠的作用力分别是多大． 解析： (1)根据机械能守恒，设邹凯在最低点的速度为 v，则 mgh ＝ mv2 h＝ 2l 所以 v＝ ＝ m/s. (2)在最高点邹凯处于静止状态，故所受杠的支持力等于其重力 FN＝ mg＝ 560 N 由牛顿第三定律，邹凯对杠的作用力为 560 N. 在最低点做圆周运动，设杠对邹凯的作用力为 FN′ 则 FN′－ mg＝ m 故 FN′＝ mg＋ m ＝ 2800 N 由牛顿第三定律知，邹凯对杠的作用力为 2800 N. 答案： (1) m/s (2)560 N 2800 N 一、开普勒行星运动定律 定律 内容 图示 开普勒 第一定律 (轨道定律 ) 所有行星绕 运动的轨道都是 ， 处在椭圆的一个焦点上 . 开普勒 第二定律 (面积定律 ) 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 . 开普勒 第三定律 (周期定律 ) 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 . ＝ k. 太阳 椭圆 太阳 二、万有引力定律 1．内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向 在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 m1和 m2的 成正比，与它们之间距离 r的 成反比． 2．公式： F＝ G ，其中 G＝ ，叫引 常量． 乘积 二次方 10－ 11Nm2/kg2 3．公式适用条件： 此公式适用于 间的相互作用．当两物 体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质 点．均匀的球体可视为质点， r是 间的距离．一个均 匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用，其中 r为球心 到 间的距离． 质点 两球心 质点 三、三种宇宙速度 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一 宇宙速度 (环绕速度 ) 这是物体绕地球做圆周运动的最小发射速度， 若 km/s v＜ km/s，物体绕 运行 第二 宇宙速度 (脱离速度 ) 这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度， 若 km/s v＜ km/s，物体绕 运行 第三 宇宙速度 (逃逸速度 ) 这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度， 若 v km/s，物体将挣脱 ，飞到太阳系外 地球 太阳 太阳引力的束缚 ≤≤≥1．三种宇宙速度均指的是发射速度，不能理解为运行速度． 2．第一宇宙速度既是最小发射速度，又是卫星绕地球做匀 速圆周运动的最大运行速度． 四、关于同步卫星的五个 “ 一定 ” 1．轨道平面一定：轨道平面与 共面． 赤道平面 24 h 相同 相同 2．周期一定：与地球自转周期 ，即 T＝ . . 3．角速度一定：与地球自转的角速度 ． . 4．高度一定：由 同步卫星离。