上海高中物理圆周运动

共七页-1-圆周运动匀速圆周运动1、定义：物体运动轨迹为圆称物体做圆周运动。2、分类：⑴匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。物体在大小恒定而方向总跟速度的方向垂直的外力作用下所做的曲线运动。⑵变速圆周运动：如果物体受到约束，只能沿圆形轨道运动，而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动，是变速率圆周运动．合力的方向并不总跟速度方向垂直．3、描述匀速圆周运动的物理量（1）轨道半径（r）：对于一般曲线运动，可以理解为曲率半径。（2）线速度（v）：①定义：质点沿圆周运动，质点通过的弧长S和所用时间t的比值，叫做匀速圆周运动的线速度。②定义式：tsv③线速度是矢量：质点做匀速圆周运动某点线速度的方向就在圆周该点切线方向上，实际上，线速度是速度在曲线运动中的另一称谓，对于匀速圆周运动，线速度的大小等于平均速率。（3）角速度（ω，又称为圆频率）：①定义：质点沿圆周运动，质点和圆心的连线转过的角度跟所用时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度。②大小：Tt2(φ是t时间内半径转过的圆心角)③单位：弧度每秒（rad/s）④物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢（4）周期（T）：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期。（5）频率（f，或转速n）：物体在单位时间内完成的圆周运动的次数。各物理量之间的关系：rtrvfTtrfTrtsv2222注意：计算时，均采用国际单位制，角度的单位采用弧度制。（6）圆周运动的向心加速度共七页-2-①定义：做匀速圆周运动的物体所具有的指向圆心的加速度叫向心加速度。②大小：rrvan22（还有其它的表示形式，如：rfrTvan2222）③方向：其方向时刻改变且时刻指向圆心。（7）圆周运动的向心力匀速圆周运动的物体受到的合外力常常称为向心力，向心力的来源可以是任何性质的力，常见的提供向心力的典型力有万有引力、洛仑兹力等。对于一般的非匀速圆周运动，物体受到的合力的法向分力nF提供向心加速度（下式仍然适用），切向分力F提供切向加速度。向心力的大小为：rmrvmmaFnn22（还有其它的表示形式，如：rfmrTmmvFn2222）；向心力的方向时刻改变且时刻指向圆心。实际上，向心力公式是牛顿第二定律在匀速圆周运动中的具体表现形式。一、选择题1、物体做曲线运动时，下列说法中不可能．．．存在的是：（）A．速度的大小可以不发生变化而方向在不断地变化。B．速度的方向可以不发生变化而大小在不断地变化C．速度的大小和方向都可以在不断地发生变化D．加速度的方向在不断地发生变化2、关于曲线运动的说法中正确的是：（）A．做曲线运动物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上B．速度变化的运动必定是曲线运动C．受恒力作用的物体不做曲线运动D．加速度变化的运动必定是曲线运动3、关于做平抛运动的物体，下列说法中正确的是：（）A．从同一高度以不同速度水平抛出的物体，在空中的运动时间不同B．以相同速度从不同高度水平抛出的物体，在空中的运动时间相同C．平抛初速度越大的物体，水平位移一定越大D．做平抛运动的物体，落地时的速度与抛出时的速度大小和抛出时的高度有关4、一物体从某高度以初速度水平抛出，落地时速度大小为，则它的运动时间为：（）0vtv共七页-3-ABCD5、做匀速圆周运动的物体，下列哪些量是不变的：（）A．线速度B．角速度C．向心加速度D．向心力6、关于圆周运动的向心加速度的物理意义，下列说法中正确的是：（）A．它描述的是线速度大小变化的快慢B．它描述的是角速度大小变化的快慢C．它描述的是线速度方向变化的快慢D．以上说法均不正确7、关于物体做曲线运动，下列说法中，正确的是（）A．物体做曲线运动时所受的合外力一定不为零B．物体所受的合外力不为零时一定做曲线运动C．物体有可能在恒力的作用下做曲线运动，如推出手的铅球D．物体只可能在变力的作用下做曲线运动8、一飞机以100m/s的速度在高空沿水平线做匀速直线飞行。某时刻从飞机上落下一个包裹，不计空气阻力。在包裹落地前（）A．地面上的人看到空中的包裹在做自由落体运动B．地面上的人看到空中的包裹在做平抛运动C．飞机上的人看到空中的包裹在做自由落体运动D．飞机上的人看到空中的包裹在做平抛运动9、关于做曲线运动物体的速度和加速度，下列说法中正确的是（）A.速度、加速度都一定随时在改变B.速度、加速度的方向都一定随时在改变C.速度、加速度的大小都一定随时在改变D.速度、加速度的大小可能都保持不变10、如图所示，为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是：（）A．摆球A受重力、拉力和向心力的作用B．摆球A受拉力和向心力的作用C．摆球A受拉力和重力的作用D．摆球A受重力和向心力的作用gvvt0gvvt20gvvt2202gvvt202共七页-4-11、如图所示，小物块A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则下列关于A的受力情况说法正确的是（）A．受重力、支持力B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C．受重力、支持力、摩擦力和向心力D．受重力、支持力和与运动方向相同的摩擦力12、质量为的汽车，以速率通过半径为r的凹形桥，在桥面最低点时汽车对桥面的压力大小是：（）A．B．C．D．13、汽车在水平地面上转弯，地面对车的摩擦力已达到最大值。当汽车的速率加大到原来的二倍时，若使车在地面转弯时仍不打滑，汽车的转弯半径应（）A．增大到原来的二倍B．减小到原来的一半C．增大到原来的四倍D．减小到原来的四分之一14、.如图所示，轻绳的上端系于天花板上的O点，下端系有一只小球。将小球拉离平衡位置一个角度后无初速释放。当绳摆到竖直位置时，与钉在O点正下方P点的钉子相碰。在绳与钉子相碰瞬间，以下物理量的大小没有发生变化的是（）A．小球的线速度大小B．小球的角速度大小C．小球的向心加速度大小D．小球所受拉力的大小15、如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长0.5m，小球质量为3.0kg，现给小球一初速度使它做圆周运动，若小球通过轨道最低点a处的速度为va＝4m/s，通过轨道最高点b处的速度为vb＝1m/s，g取10m/s2，则杆对小球作用力的情况（）A．最高点b处为拉力，大小为24NB．最高点b处为支持力，大小为24NC．最低点a处为拉力，大小为126ND．最低点a处为压力，大小为126N16、关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（）A．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的B．向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力mvmgrmv2rmvmg2rmvmg2abO共七页-5-C．对匀速圆周运动，向心力是一个恒力D．向心力的效果是改变质点的线速度大小二、填空题1、小球从离地5m高、离竖直墙4m远处以8m/s的速度向墙水平抛出，不计空气阻力，则小球碰墙点离地高度为m，要使小球不碰到墙，它的初速度必须小于m/s。（取g=10m/s2）2．从某高度处以12m/s的初速度水平抛出一物体，经2s落地，g取10m/s2，则物体抛出处的高度是______m，物体落地点的水平距离是______m。3．在皮带轮传动装置中，已知大轮的半径是小轮半径的3倍，A和B两点分别在两轮的边缘上，C点离大轮轴距离等于小轮半径，若皮带不打滑，则它们的线速度之比vA：vB：vC=____________，角速度之比ωA：ωB：ωC=____________，向心加速度之比aA：aB：aC=____________。4．汽车在半径为R的水平弯道上转弯，车轮与地面的最大静摩擦力大小为μsmg，那么汽车行驶的最大速率为__________。5．一辆汽车以54km/h的速率通过一座拱桥的桥顶，汽车对桥面的压力等于车重的一半，这座拱桥的半径是m。若要使汽车过桥顶时对桥面无压力，则汽车过桥顶时的速度大小至少是m/s。6．汽车沿半径为R的圆跑道行驶，跑道的路面是水平的，路面作用于车轮的横向摩擦力的最大值是车重的101，要使汽车不致于冲出圆跑道，车速最大不能超过_________。18．一辆运货的汽车总质量为3.0×103Kg，这辆汽车以10m/s的速率通过凸圆弧形桥，桥的圆弧半径为50m，则汽车通过桥顶部时，桥面受到汽车的压力大小为共七页-6-N，如果这辆汽车通过凸形桥顶部时速度达到m/s，汽车就对桥面无压力。三、计算题1．如图所示,小球A质量为m。固定在长为L的轻细直杆一端,并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动.如果小球经过最高位置时,杆对球的作用力为拉力，拉力大小等于球的重力.(1)求球的速度大小.⑵当小球经过最低点时速度为，求杆对球的作用力大小和球的向心加速度大小.2.如图所示，质量m＝1kg的小球用细线拴住，线长l＝0.5m，细线所受拉力达到F＝18N时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h＝5m，重力加速度g＝10m/s2，求小球落地处到地面上Ｐ点的距离？（P点在悬点的正下方）gL6共七页-7-3．如图所示，长为R的轻质杆（质量不计），一端系一质量为的小球（球大小不计），绕杆的另一端O在竖直平面内做匀速圆周运动，若小球最低点时，杆对球的拉力大小为1.5，求：①小球最低点时的线速度大小？②小球通过最高点时，杆对球的作用力的大小？③小球以多大的线速度运动，通过最高处时杆对球不施力？mmg