圆周运动问题汇总
圆周运动的实例及临界问题
圆周运动的实例及临界问题一、汽车过拱形桥1．汽车在拱形桥最高点时，向心力：F 合＝mg －N ＝m v 2R.支持力：N ＝mg －mv 2R＜mg ，汽车处于失重状态． 2．汽车对桥的压力N ′与桥对汽车的支持N 是一对相互作用力，大小相等，所以汽车通过最高点时的速度越大，汽车对桥面的压力就越小．例1 一辆质量m ＝2 t 的轿车，驶过半径R＝90 m 的一段凸形桥面，g ＝10 m/s 2，求：(1)轿车以10 m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？(2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？解析 (1)轿车通过凸形桥面最高点时，受力分析如图所示：合力F ＝mg －N ，由向心力公式得mg －N ＝m v 2R，故桥面的支持力大小N ＝mg －m v2R＝(2 000×10－2000×10290) N ≈×104 N 根据牛顿第三定律，轿车在桥面最高点时对桥面压力的大小为×104N. (2)对桥面的压力等于轿车重力的一半时，向心力F ′＝mg －N ′＝，而F ′＝m v ′2R ，所以此时轿车的速度大小v ′＝错误!＝错误! m/s ≈21.2 m/s 答案 (1)×104N (2)21.2 m/s 二、圆锥摆模型 1．运动特点：人及其座椅在水平面内做匀速圆周运动，悬线旋转形成一个圆锥面． 图12．运动分析：将“旋转秋千”简化为圆锥摆模型(如图1所示) (1)向心力：F 合＝mg tan_α(2)运动分析：F 合＝mω2r ＝mω2l sin α(3)缆绳与中心轴的夹角α满足cos α＝g ω2l. 图6例2 如图6所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A 和B ，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下物理量大小关系正确的是( )A ．速度v A ＞vB B ．角速度ωA ＞ωBC ．向心力F A ＞F BD ．向心加速度a A ＞a B解析 设漏斗的顶角为2θ，则小球的合力为F 合＝mgtan θ，由F ＝F 合＝mgtan θ＝mω2r ＝m v 2r＝ma ，知向心力F A ＝F B ，向心加速度a A ＝a B ，选项C 、D错误；因r A ＞r B ，又由v ＝ grtan θ和ω＝gr tan θ知v A ＞v B 、ωA ＜ωB ，故A 对，B 错．答案 A三、火车转弯1．运动特点：火车转弯时做圆周运动，具有向心加速度，需要向心力． 2．铁路弯道的特点：转弯处外轨略高于内轨，铁轨对火车的支持力斜向弯道的内侧，此支持力与火车所受重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力．例3 铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的，已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图7所示，弯道处的圆弧半径为R ，若质量为m 的火车转弯时速度等于gR tan θ，则( ) A ．内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B ．外轨对外侧车轮轮缘有挤压 C ．这时铁轨对火车的支持力等于mgcos θD ．这时铁轨对火车的支持力大于mgcos θ解析 由牛顿第二定律F 合＝m v 2R，解得F 合＝mg tanθ，此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，N cos θ＝mg ，则N ＝mg cos θ，内、外轨道对火车均无侧向压力，故C 正确，A 、B 、D 错误． 答案 C课后巩固训练2．(圆锥摆模型)两个质量相同的小球，在同一水平面内做匀速圆周运动，悬点相同，如图9所示，A 运动的半径比B 的大，则( )A ．A 所需的向心力比B 的大 B ．B 所需的向心力比A 的大C ．A 的角速度比B 的大D ．B 的角速度比A 的大解析 小球的重力和绳子的拉力的合力充当向心力，设悬线与竖直方向夹角为θ，则F ＝mg tanθ＝mω2l sin θ，θ越大，向心力F 越大，所以A 对，B 错；而ω2＝gl cos θ＝gh.故两者的角速度相同，C 、D 错．答案 A3．半径为R 的光滑半圆球固定在水平面上(如图2所示)，顶部有一小物体A ，今给它一个水平初速度v 0＝Rg ，则物体将( )A ．沿球面下滑至M 点B ．沿球面下滑至某一点N ，便离开球面做斜下抛运动C ．沿半径大于R 的新圆弧轨道做圆周运动D ．立即离开半圆球做平抛运动答案 D解析 当v 0＝gR 时，所需向心力F ＝m v 20R＝mg ，此时，物体与半球面顶部接触但无弹力作用，物体只受重力作用，故做平抛运动．4．质量为m 的飞机，以速率v 在水平面内做半径为R 的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于( )A ．m g 2＋v 4R 2 B ．m v 2RC ．mv 4R 2－g 2D ．mg解析 空气对飞机的作用力有两个作用效果，其一：竖直方向的作用力使飞机克服重力作用而升空；其二：水平方向的作用力提供向心力，使飞机可在水平面内做匀速圆周运动．对飞机的受力情况进行分析，如图所示．飞机受到重力mg 、空气对飞机的作用力F 升，两力的合力为F ，方向沿水平方向指向圆心．由题意可知，重力mg 与F垂直，故F 升＝m 2g 2＋F 2，又F ＝m v 2R ，联立解得F升＝m g 2＋v 4R2. 图3答案 A5．质量不计的轻质弹性杆P 插在桌面上，杆端套有一个质量为m 的小球，今使小球沿水平方向做半径为R 的匀速圆周运动，角速度为ω，如图4所示，则杆的上端受到的作用力大小为( )A ．m ω2RD ．不能确定 答案 C解析 小球在重力和杆的作用力下做匀速圆周运动．这两个力的合力充当向心力必指向圆心，如图所示．用力的合成法可得杆对球的作用力：N ＝(mg )2＋F 2＝m 2g 2＋m 2ω4R 2，根据牛顿第三定律，小球对杆的上端的作用力N ′＝N ，C 正确．图56．火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转弯处规定行驶速度为v ，则下列说法中正确的是( )A ．当以v 的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力B ．当以v 的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力C ．当速度大于v 时，轮缘挤压外轨D ．当速度小于v 时，轮缘挤压外轨解析 当以v 的速度通过此弯路时，向心力由火车的重力和轨道的支持力的合力提供，A 对，B 错；当速度大于v 时，火车的重力和轨道的支持力的合力小于向心力，外轨对轮缘有向内的弹力，轮缘挤压外轨，C 对，D 错．答案 AC解析 设赛车的质量为m ，赛车受力分析如图所示，可见：F 合＝mg tan θ，而F 合＝m v 2r，故v ＝gr tan θ.7.如图11，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R ＝0.5 m ，离水平地面的高度H ＝0.8 m ，物块平抛落地过程水平位移的大小x ＝0.4 m ．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s 2.求：图11(1)物块做平抛运动的初速度大小v 0； (2)物块与转台间的动摩擦因数μ. 答案 (1)1 m/s (2)解析 (1)物块做平抛运动，竖直方向有 H ＝12gt 2① 水平方向有x ＝v 0t ②联立①②两式得v 0＝x g 2H ＝1 m/s ③ (2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 μmg ＝m v 20R ④ 联立③④得μ＝v 20gR ＝ 8．(多选)如图5所示，质量为m 的物体，沿着半径为R 的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v ，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是( )图5 A ．受到的向心力为mg ＋m v 2RB ．受到的摩擦力为μm v 2RC ．受到的摩擦力为μ(mg ＋m v 2R)D ．受到的合力方向斜向左上方解析 物体在最低点做圆周运动，则有F N －mg ＝m v 2R ，解得F N ＝mg ＋m v 2R，故物体受到的滑动摩擦力F f ＝μF N ＝μ(mg ＋m v 2R)，A 、B 错误，C 正确．物体受到竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和竖直向上的支持力(支持力大于重力)，故物体所受的合力斜向左上方，D 正确． 答案 CD临界问题分析一：水平面内圆周运动的临界问题处理临界问题的解题步骤(1)判断临界状态：有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点；若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应着临界状态；若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点也往往对应着临界状态．(2)确定临界条件：判断题述的过程存在临界状态之后，要通过分析弄清临界状态出现的条件，并以数学形式表达出来． (3)选择物理规律：当确定了物体运动的临界状态和临界条件后，要分别对不同的运动过程或现象，选择相对应的物理规律，然后列方程求解．例1 如图8所示，高速公路转弯处弯道圆半径R ＝100 m ，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ＝.最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所允许的最大速率v m 为多大？当超过v m 时，将会出现什么现象？(g ＝9.8 m/s 2)解析 在水平路面上转弯，向心力只能由静摩擦力提供，设汽车质量为m ，则f m ＝μmg ，则有m v 2m R＝μmg ，v m ＝μgR ，代入数据可得v m ≈15 m/s ＝54 km/h.当汽车的速度超过54 km/h 时，需要的向心力m v 2R大于最大静摩擦力，也就是说提供的合外力不足以维持汽车做圆周运动所需的向心力，汽车将做离心运动，严重的将会出现翻车事故．答案 54 km/h 汽车做离心运动或出现翻车事故2．[相对滑动的临界问题](2014·新课标全国Ⅰ·20)(多选)如图6所示，两个质量均为m 的小木块a 和b (可视为质点)放在水平圆盘上，a 与转轴OO ′的距离为l ，b 与转轴的距离为2l ，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍，重力加速度大小为g .若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( )图6A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．ω＝kg2l是b开始滑动的临界角速度D．当ω＝2kg3l时，a所受摩擦力的大小为kmg解析小木块a、b做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即f＝mω2R.当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对木块a：f a＝mω2a l，当f a＝kmg时，kmg＝mω2a l，ωa＝kgl；对木块b：f b＝mω2b·2l，当f b＝kmg时，kmg＝mω2b·2l，ωb＝kg2l，所以b先达到最大静摩擦力，选项A正确；两木块滑动前转动的角速度相同，则f a＝mω2l，f b＝mω2·2l，f a<f b，选项B错误；当ω＝kg2l时b刚开始滑动，选项C正确；当ω＝2kg3l时，a没有滑动，则f a＝mω2l＝23kmg，选项D错误．答案AC3．[接触与脱离的临界问题]如图8所示，用一根长为l＝1 m的细线，一端系一质量为m＝1 kg 的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为F T.(g取10 m/s2，结果可用根式表示)求：图8(1)若要小球刚好离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？解析(1)若要小球刚好离开锥面，则小球只受到重力和细线的拉力，受力分析如图所示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平，在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得：mg tan θ＝mω20l sin θ解得：ω20＝gl cos θ即ω0＝gl cos θ＝522 rad/s.(2)同理，当细线与竖直方向成60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式得：mg tan α＝mω′2l sin α解得：ω′2＝gl cos α，即ω′＝gl cos α＝2 5 rad/s.二：竖直面内圆周运动的临界问题1．在竖直平面内做圆周运动的物体，按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类：一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“绳(环)约束模型”，二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等)，称为“杆(管)约束模型”．210．[过山车的分析](多选)如图9所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是( )图9A．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力B．乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力C．丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力D ．丁图中，轨道车过最高点的最小速度为gR 解析 在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得，mg －F N ＝m v 2R，即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得，mg＋F N ＝m v 2R，即座椅给人施加向下的力，故A 错误；在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带给人一定是向上的力，故B 正确；在丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上，故C 正确；在丁图中，由于轨道车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零，故D 错误． 答案 BC11.[杆模型分析](2014·新课标Ⅱ·17)如图10所示，一质量为M 的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m 的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下．重力加速度大小为g .当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( )图10A ．Mg －5mgB ．Mg ＋mgC ．Mg ＋5mgD ．Mg ＋10mg解析 设大环半径为R ，质量为m 的小环下滑过程中遵守机械能守恒定律，所以12mv 2＝mg ·2R .小环滑到大环的最低点时的速度为v ＝2gR ，根据牛顿第二定律得F N －mg ＝mv 2R ，所以在最低点时大环对小环的支持力F N ＝mg ＋mv 2R＝5mg .根据牛顿第三定律知，小环对大环的压力F N ′＝F N ＝5mg ，方向向下．对大环，据平衡条件轻杆对大环的拉力T ＝Mg ＋F N ′＝Mg ＋5mg .根据牛顿第三定律，大环对轻杆拉力的大小为T ′＝T ＝Mg ＋5mg ，故选项C正确，选项A 、B 、D 错误． 答案 C。
圆周运动易错题归纳总结
圆周运动易错题归纳总结圆周运动是物理学中一个重要的概念，理解和掌握圆周运动的规律对于学生来说是至关重要的。
然而，在学习过程中，我们常常会遇到一些易错的题目，这些题目往往涉及到一些细微的概念误解或者计算错误。
为了帮助大家更好地理解和掌握圆周运动，本文将对一些常见的易错题进行归纳总结，并提供解题的思路和方法。
一、加速度的方向在圆周运动中，物体的速度方向会不断改变，因此加速度是必不可少的。
然而，我们常常会出现对加速度方向的判断错误的情况。
一般来说，物体在圆周运动中的加速度的方向指向圆心。
这是由于物体受到一个向心的力的作用，向心力的方向恰好指向圆心。
例如，当一个物体以一定的速度绕着一个固定的圆周轨道运动时，我们需要判断其加速度的方向。
可以通过以下步骤进行判断：1.确定物体运动的方向：物体在圆周运动中的运动轨迹可以确定其运动的方向。
2.确定物体的速度方向：物体在某一刻的速度方向可以通过切线的方向确定，切线与轨迹的切点处相切。
3.确定向心力的方向：向心力的方向指向圆心。
4.确定加速度的方向：加速度的方向与向心力的方向相同。
二、向心力与重力的关系在一些题目中，我们需要比较圆周运动中的向心力与重力的大小或者判断向心力与重力的方向。
向心力与重力在圆周运动中起着不同的作用。
向心力是使物体保持圆周运动的力，它的方向指向圆心。
向心力的大小可以通过以下公式计算：向心力 = 质量 ×加速度其中，加速度为物体在圆周运动中的加速度，质量为物体的质量。
而重力则是物体受到的地球引力，它始终指向地心。
重力的大小可以通过以下公式计算：重力 = 质量 ×重力加速度其中，重力加速度为地球引力的大小。
在圆周运动中，向心力与重力往往会产生平衡。
当物体受到的向心力等于重力时，物体就能够保持稳定的圆周运动。
如果向心力大于重力，物体将会向内偏离轨道；如果向心力小于重力，物体将会向外偏离轨道。
三、速度与半径的关系速度与半径之间存在着一定的关系，这在一些题目中经常会考察到。
圆周运动的运动学问题
圆周运动的运动学问题
嘿，咱来聊聊圆周运动的那些事儿哈！
比如说，圆周运动的线速度问题，那可相当重要啊！就好像你骑着自行车绕着圆形操场转圈，不同地方的速度是不是不一样啊？这就是线速度的变化呀。
还有角速度呢！它就像时钟的指针一样，转一圈都是同样的快慢呀。
那为啥有了线速度还要角速度呢，这不是挺有意思的嘛。
向心力呢，那可是维持圆周运动的关键呀！想想看，要是没有向心力，物体还不得嗖一下飞出去啦！这就好比你玩旋转木马，要是没有中间的那根柱子提供向心力，那木马和人不都得飞出去呀！
还有周期和频率，这不就是圆周运动重复一次的时间和快慢嘛。
你看那秒钟滴答滴答地走，不就是一种有规律的周期和频率嘛。
怎么样，圆周运动的这些运动学问题是不是挺神奇的呀？别小瞧它们，生活里到处都有它们的影子呢！。
圆周运动典型例题50道
圆周运动典型例题50道
很抱歉，我不能提供50道典型例题，因为我的知识库有限。
但我可以为你提供一些圆周运动的典型例题示例：
1. 一个小车以10 m/s的速度绕半径为5 m的圆周运动，求其角速度。
2. 一个物体以10 m/s的速度在半径为2 m的圆周上运动，求其线速度和角速度。
3. 一个车轮的半径为1 m，当它以每分钟100转的角速度转动时，求其线速度。
4. 一个物体以10 m/s的速度做半径为3 m的圆周运动，求其加速度。
5. 一个小车以10 m/s的速度绕半径为5 m的圆周运动，求其向心加速度。
6. 一个小车绕半径为2 m的圆周做匀速圆周运动，它的周期是多少？
7. 一个物体以10 m/s的速度在半径为4 m的圆周上运动，求它的周期。
8. 一个物体以每秒钟5转的角速度绕半径为2 m的圆周运动，求它的线速度。
9. 一个半径为3 m的圆从静止开始经历加速度为2 m/s^2的圆周运动，求它的角速度。
10. 一个线速度为10 m/s的物体在半径为2 m的圆周上运动，求它的角速度。
以上只是一些圆周运动例题的示例，如果你需要更多题目，可以参考物理教科书或在网上搜索相关题目。
考点01圆周运动的运动学问题
[考点01] 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，这种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．对公式v ＝ωr 的理解 当ω一定时，v 与r 成正比． 当v 一定时，ω与r 成反比． 2．对a n ＝v 2r＝ω2r 的理解在v 一定时，a n 与r 成反比；在ω一定时，a n 与r 成正比． 3．常见的传动方式及特点同轴转动皮带传动齿轮传动装置A 、B 两点在同轴的一个圆盘上两个轮子用皮带连接，A 、B 两点分别是两个轮子边缘的点两个齿轮轮齿啮合，A 、B 两点分别是两个齿轮边缘上的点角速度、周期相同线速度大小相等典例1(圆周运动物理量的分析和计算)(2023·罗平县·月考)小红同学在体验糕点制作“裱花”环节时，她在绕中心匀速转动的圆盘上放置一块直径8英寸(20 cm)的蛋糕，在蛋糕边缘每隔4 s 均匀“点”一次奶油，蛋糕转动一周正好均匀“点”上15点奶油．下列说法正确的是( )A ．圆盘转动的转速为2π r/minB ．圆盘转动的角速度大小为π30 rad/sC ．蛋糕边缘的线速度大小为π3m/sD ．蛋糕边缘的奶油半个周期内的平均速度为0 答案 B解析 由题意可知，圆盘转动的周期为T ＝15×4 s ＝60 s ＝1 min ，则圆盘转动的转速为1 r/min ，A 错误；圆盘转动的角速度为ω＝2πT ＝2π60 rad/s ＝π30 rad/s ，B 正确；蛋糕边缘的线速度大小为v ＝rω＝0.1×π30 m/s ＝π300 m/s ，C 错误；蛋糕边缘的奶油半个周期内的平均速度约为v＝2r T 2＝0.230 m/s ＝1150 m/s ，故D 错误． 典例2(圆周传动问题)(多选)如图所示的传动装置中，B 、C 两轮固定在一起绕同一轴转动，A 、B 两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是r A ＝r C ＝2r B .若皮带不打滑，则A 、B 、C 三轮边缘上a 、b 、c 三点的( )A.角速度之比为2∶1∶2B.线速度大小之比为1∶1∶2C.周期之比为1∶2∶2D.转速之比为1∶2∶2 答案 BD解析 A 、B 两轮通过皮带传动，皮带不打滑，则A 、B 两轮边缘的线速度大小相等；B 、C 两轮固定在一起绕同一轴转动，则B 、C 两轮的角速度相等. a 、b 比较：v a ＝v b由v ＝ωr 得：ωa ∶ωb ＝r B ∶r A ＝1∶2 b 、c 比较：ωb ＝ωc由v ＝ωr 得：v b ∶v c ＝r B ∶r C ＝1∶2 所以ωa ∶ωb ∶ωc ＝1∶2∶2v a ∶v b ∶v c ＝1∶1∶2，A 错误，B 正确； 由ω＝2πn 知，n a ∶n b ∶n c ＝1∶2∶2，D 正确； T ＝1n，故T a ∶T b ∶T c ＝2∶1∶1，C 错误.典例3(圆周运动的多解问题)如图所示，一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d ，飞镖距圆盘L ，且对准圆盘上边缘的A 点水平抛出(不计空气阻力，重力加速度为g )，初速度为v 0，飞镖抛出的同时，圆盘绕垂直圆盘过盘心O 的水平轴匀速转动，角速度为ω.若飞镖恰好击中A 点，则下列关系正确的是( )A.d ＝L 2g v20B.ω＝π(2n ＋1)v 0L (n ＝0,1,2,3…)C.v 0＝ωd2D.ω2＝g π2(2n ＋1)2d(n ＝0,1,2,3…)答案 B解析 依题意飞镖做平抛运动的同时，圆盘上A 点做匀速圆周运动，恰好击中A 点，说明A 正好在最低点被击中，平抛的时间t ＝Lv 0，可得ω＝(2n ＋1)πt ＝π(2n ＋1)v 0L (n ＝0,1,2,3…)，v 0＝Lω(2n ＋1)π(n ＝0,1,2,3…)，B 正确；平抛的竖直位移为d ，则d ＝12gt 2＝12g (L v 0)2＝gL 22v 20，故A 、C错误；ω2＝π2(2n ＋1)2v 20L 2＝π2(2n ＋1)2g2d (n ＝0,1,2,3…)，故D 错误.1．火车以60 m/s 的速率驶过一段圆弧弯道，某乘客发现放在水平桌面上的指南针在10 s 内匀速转过了10°.在此10 s 时间内，火车( ) A ．运动位移为600 m B ．加速度为零 C ．角速度约为1 rad/s D ．转弯半径约为3.4 km 答案 D解析 由Δs ＝v Δt 知，弧长Δs ＝600 m 是路程而不是位移，A 错误；火车在弯道内做曲线运动，加速度不为零，B 错误；由10 s 内匀速转过10°知，角速度ω＝ΔθΔt ＝10°360°×2π10 rad/s ＝π180 rad/s ≈0.017 rad/s ，C 错误；由v ＝rω知，r ＝v ω＝60π180m ≈3.4 km ，D 正确． 2.如图所示为“南昌之星”摩天轮，它的转盘直径为153米，转一圈的时间大约是30分钟．乘客乘坐观光时，其线速度大约为( )A ．5.0 m/sB ．1.0 m/sC ．0.50 m/sD ．0.27 m/s答案 D解析 半径R ＝1532m ，周期T ＝30 min ＝1 800 s ，根据匀速圆周运动各物理量间的关系可得v ＝ωR ＝2πTR ，代入数据得v ≈0.27 m/s ，故选D.3.(2021·全国甲卷·15)“旋转纽扣”是一种传统游戏．如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现．拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s ，此时纽扣上距离中心 1 cm 处的点向心加速度大小约为( )A ．10 m/s 2B ．100 m/s 2C ．1 000 m/s 2D ．10 000 m/s 2答案 C解析 根据匀速圆周运动的规律，此时ω＝2πn ＝100π rad/s ，向心加速度a ＝ω2r ≈1 000 m/s 2，故选C.4．(2023·泰州市·期中)甲、乙两物体都做匀速圆周运动，甲的转动半径为乙的一半，当甲转过60°时，乙在这段时间内正好转过45°，则甲、乙两物体的线速度大小之比为( ) A ．1∶4 B ．4∶9 C ．2∶3 D ．9∶16 答案 C解析 当甲转过60°时，乙在这段时间内正好转过45°，由角速度的定义式ω＝ΔθΔt 有：ω1ω2＝60°45°＝43，甲的转动半径为乙的一半，根据线速度与角速度的关系式v ＝rω可得：v 1v 2＝ω1r 1ω2r 2＝43×12＝23，故选项C 正确，A 、B 、D 错误． 5.如图所示的皮带传动装置中，皮带与轮之间不打滑，两轮半径分别为R 和r ，且R ＝3r ，A 、B 分别为两轮边缘上的点，则皮带运动过程中，关于A 、B 两点，下列说法正确的是( )A ．向心加速度大小之比a A ∶aB ＝1∶3 B ．角速度大小之比ωA ∶ωB ＝3∶1C ．线速度大小之比v A ∶v B ＝1∶3D ．在相同的时间内通过的路程之比为s A ∶s B ＝3∶1 答案 A解析由于两轮为皮带传动，A、B线速度大小相等，由a n＝v2r可知，a n与r成反比，所以向心加速度大小之比a A∶a B＝1∶3，故A正确，C错误；由ω＝vr可知，ω与r成反比，所以角速度大小之比ωA∶ωB＝1∶3，故B错误；由于A、B的线速度大小相等，在相同的时间内通过的路程相等，所以s A∶s B＝1∶1，故D错误．6.(多选)(2023·辽宁省·质检)在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为2∶3∶6，当齿轮转动的时候，关于小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点，()A．A点和B点的线速度大小之比为1∶1B．A点和B点的角速度之比为1∶1C．A点和B点的角速度之比为3∶1D．以上三个选项只有一个是正确的答案AC解析题图中三个齿轮边缘线速度相等，A点和B点的线速度大小之比为1∶1，由v＝ωr 可得，线速度一定时，角速度与半径成反比，A点和B点角速度之比为3∶1，选项A、C 正确，选项B、D错误．7.如图所示是一辆自行车，A、B、C三点分别为自行车轮胎和前后两齿轮外沿上的点，其中R A＝2R B＝5R C，下列说法中正确的是()A.ωB＝ωCB.v C＝v AC.2ωA＝5ωBD.v A＝2v B答案C解析B轮和C轮是链条传动，v B＝v C，根据v＝ωR，得5ωB＝2ωC，故A错误；由于A轮和C轮同轴，故两轮角速度相同，根据v＝ωR，得v A＝5v C，故B错误；因v A＝5v C，v A＝ωA R A，v C＝v B＝ωB R B，故v A＝5v B,2ωA＝5ωB，故C正确，D错误.8.某新型自行车，采用如图甲所示的无链传动系统，利用圆锥齿轮90°轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”问题.如图乙所示是圆锥齿轮90°轴交示意图，其中A 是圆锥齿轮转轴上的点，B 、C 分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A 、B 、C 三点的距离分别记为r A 、r B 和r C (r A ≠r B ≠r C ).下列有关物理量大小关系正确的是( )A.B 点与C 点的角速度：ωB ＝ωCB.C 点与A 点的线速度：v C ＝r Br A v AC.B 点与A 点的线速度：v B ＝r Ar B v AD.B 点和C 点的线速度：v B >v C 答案 B解析 B 点与C 点的线速度相等，由于r B ≠r C ，所以ωB ≠ωC ，故A 、D 错误；B 点的角速度与A 点的角速度相等，所以v B r B ＝v A r A ，即v B ＝r Br A v A ，故C 错误；B 点与C 点的线速度相等，所以v C ＝v B ＝r Br Av A ，故B 正确.9．(2022·南通市高一期末)如图所示为旋转脱水拖把，拖把杆内有一段长度为25 cm 的螺杆通过拖把杆下段与拖把头接在一起，螺杆的螺距(相邻螺纹之间的距离)d ＝5 cm ，拖把头的半径为10 cm ，拖把杆上段相对螺杆向下运动时拖把头就会旋转，把拖把头上的水甩出去. 某次脱水时，拖把杆上段1 s 内匀速下压了25 cm ，该过程中拖把头匀速转动，则( )A ．拖把杆向下运动的速度为0.1π m/sB ．拖把头边缘的线速度为π m/sC ．拖把头转动的角速度为5π rad/sD ．拖把头的转速为1 r/s 答案 B解析 拖把杆向下运动的速度v 2＝lt＝0.25 m/s ，故A 错误；拖把杆上段1 s 内匀速下压了25 cm ，则螺杆转动5圈，即拖把头的转速为n ＝5 r/s ，则拖把头转动的角速度ω＝2πn ＝10π rad/s 拖把头边缘的线速度v 1＝ωR ＝π m/s ，故B 正确，C 、D 错误．10．(2023·嘉兴市·期中)如图为车牌自动识别系统的直杆道闸，离地面高为1 m 的细直杆可绕O 在竖直面内匀速转动．汽车从自动识别线ab 处到达直杆处的时间为3.3 s ，自动识别系统的反应时间为0.3 s ；汽车可看成高1.6 m 的长方体，其左侧面底边在aa ′直线上，且O 到汽车左侧面的距离为0.6 m ，要使汽车安全通过道闸，直杆转动的角速度至少为( )A.π4 rad/sB.3π4 rad/sC.π6 rad/sD.π12 rad/s 答案 D解析 由题意可知，在汽车行驶至a ′b ′时，横杆上a ′上方的点至少要抬高1.6 m －1 m ＝0.6 m ，即横杆至少转过π4，所用时间为t ＝3.3 s －0.3 s ＝3 s ，则角速度ω＝θt ＝π12 rad/s ，故选D.11.(多选)如图所示，B 和C 是一组塔轮，即B 和C 半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为R B ∶R C ＝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∶3∶2B.角速度之比为3∶3∶2C.转速之比为2∶3∶2D.周期之比为2∶3∶3 答案 AD解析 A 轮、B 轮靠摩擦传动，边缘点线速度相等，故v a ∶v b ＝1∶1，根据公式v ＝rω，有ωa ∶ωb ＝3∶2，根据ω＝2πn ，有n a ∶n b ＝3∶2，根据T ＝2πω，有T a ∶T b ＝2∶3；B 轮、C轮是同轴转动，角速度相等，故ωb ∶ωc ＝1∶1，根据v ＝rω，有v b ∶v c ＝3∶2，根据ω＝2πn ，有n b ∶n c ＝1∶1，根据T ＝2πω，有T b ∶T c ＝1∶1，联立可得v a ∶v b ∶v c ＝3∶3∶2，ωa ∶ωb ∶ωc＝3∶2∶2，n a ∶n b ∶n c ＝3∶2∶2，T a ∶T b ∶T c ＝2∶3∶3，故A 、D 正确，B 、C 错误. 12.两个小球固定在一根长为L 的杆的两端，绕杆上的O 点做圆周运动，如图所示.当小球1的速度大小为v 1时，小球2的速度大小为v 2，则O 点到小球2的距离是( )A.L v 1v 1＋v 2B.L v 2v 1＋v 2C.L (v 1＋v 2)v 1D.L (v 1＋v 2)v 2答案 B解析 两球在同一杆上，旋转的角速度相等，均为ω，设两球的转动半径分别为r 1、r 2，则r 1＋r 2＝L .又知v 1＝ωr 1，v 2＝ωr 2，联立得r 2＝L v 2v 1＋v 2，B 正确.13.(多选)如图所示，直径为d 的纸筒以角速度ω绕中心轴匀速转动，将枪口垂直指向圆筒轴线，使子弹穿过圆筒，结果发现圆筒上只有一个弹孔，若忽略空气阻力及子弹自身重力的影响，则子弹的速度可能是( )A.dωπB.dω2πC.dω3π D.dω4π答案 AC解析 由题意知圆筒上只有一个弹孔，说明子弹穿过圆筒时，圆筒转过的角度应满足θ＝(2k ＋1)π(k ＝0,1,2…)，子弹穿过圆筒所用的时间t ＝d v ＝θω，则子弹的速度v ＝dω(2k ＋1)π(k ＝0,1,2…)，故选项A 、C 正确.14.如图所示，半径为R 的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，其正上方h 处沿OB 方向水平抛出一小球，不计空气阻力，重力加速度为g ，要使球与盘只碰一次，且落点为B ，求小球的初速度v 及圆盘转动的角速度ω的大小.答案 Rg2h2n πg2h(n ＝1,2,3…) 解析 设球在空中运动时间为t ，此圆盘转过θ角，则 R ＝v t ，h ＝12gt 2故初速度大小v ＝R g 2hθ＝n ·2π(n ＝1,2,3…) 又因为θ＝ωt则圆盘角速度ω＝n ·2πt＝2n πg2h(n ＝1,2,3…).15.(多选)(2023·江西南昌·校考)如图所示，靠在一起的M 、N 两转盘靠摩擦传动，两盘均绕过圆心的竖直轴转动，M 盘的半径为r ，N 盘的半径R=2r ，A 为M 盘边缘上的一点，B 、C 为N 盘直径的两个端点，当O '、A 、B 、C 共线时（如图所示的位置），从O '的正上方P 点以初速度v 0地沿O O '方向水平抛出一小球，小球落至圆盘C 点，重力加速度为g ，则下列5r0,1,2),可以落0,1,2),可知当的角速度为M ω=．若小球抛出时到O 下落的时间2t =1,2,3),可以落在2,3)可知当的角速度为''M 2ωω==。
与圆周运动相关的受力问题
一、分类：
二、水平匀速圆：可能会涉及到动力学内容（牛二 率，甚至整体牛二），有时甚至出现竖直圆。 1.绳拉球：
2.一般题型：（出现摩擦力也可以）
三、融入竖直圆：
例题：框内小球在最高点时，整体框架对地面恰好 无压力，求经过半个圆周到达最低点时，对地面压 力是多少？
分析：有两个物体，是个系统牛二律的问题。 1.最高点时： （M+m）g-0=ma1+0 2.最低点时： N-(M+m)g=ma2+0 3.半个圆周：mg2R=1/2mv22-1/2mv12
4.关联：a=v2/R 代入后化简得：4g=v22/R-v12/R 代入a2得N=(2M+6m)g
技巧做法：无论何种模型，只有没有摩擦，最高最 低的向心力差就是固定值4mg. 由整体法可知：
在最高点向心力=（M+m）g 那么在在最低点向心力=（M+5m）g 于是m）g=（M+5m）g
A. Mg-5mg B. Mg+mg C. Mg+5mg D. Mg+10mg
分析：在最高点向心力为零。 那么在最低点向心力为4mg
于是：在最低点列系统牛二律得： 拉力T-(M+m)g=4mg
(16新课标)16.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在 天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的 绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水 平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨 迹的最低点（）
分析： 1.基本方法： 把握分离时N=0，另外利用动能定理（考虑电场力 也会做功）。 2.另外方法：等效重力场（在该题目中没有优势）。
变形：在上述叠加电场的情况下，再叠加磁场。问小球在何 处脱离轨道？
(完整版)圆周运动典型例题及答案详解
解题过程中，物理过程示意图，是常用的方法，它可以使抽象的物理过程具体形象化，便于从图中找出各物理量之间关系，以帮助建立物理方程，最后求出答案。
典型例题答案
【例1】【分析】皮带不打滑，表示轮子边缘在某段时间内转过的弧长总是跟皮带移动的距离相等，也就是说，用皮带直接相连的两轮边缘各处的线速度大小相等．根据这个特点，结合线速度、角速度、向心加速度的公式即可得解．
D．当转台转速继续增加时，A比B先滑动
【例4】如图，光滑的水平桌面上钉有两枚铁钉A、B，相距L0=0.1m．长L=1m的柔软细线一端拴在A上，另一端拴住一个质量为500g的小球．小球的初始位置在AB连线上A的一侧．把细线拉直，给小球以2m／s的垂直细线方向的水平速度，使它做圆周运动．由于钉子B的存在，使细线逐步缠在A、B上．
【解】由于皮带不打滑，因此，B、C两轮边缘线速度大小相等，设vB=vC=v．由v=ωR得两轮角速度大小的关系
ωB∶ωC=RC∶RB=2∶1．
因A、B两轮同轴转动，角速度相等，即ωA=ωB，所以A、B、C三轮角速度之比
ωA∶ωB∶ωC=2∶2∶1．
因A轮边缘的线速度
vA=ωARA=2ωBRB=2vB，
y方向上应有
N·sinθ+T·cosθ-G=0②
∵r = L·sinθ③
由①、②、③式可得
T = mgcosθ+mω2Lsinθ
当小球刚好离开锥面时N=0（临界条件）
则有Tsinθ=mω2r④
T·cosθ-G=0⑤
【例6】【分析】水和杯子一起在竖直面内做圆周运动，需要提供一个向心力。当水杯在最低点时，水做圆周运动的向心力由杯底的支持力提供，当水杯在最高点时，水做圆周运动的向心力由重力和杯底的压力共同提供。只要做圆周运动的速度足够快，所需向心力足够大，水杯在最高点时，水就不会流下来。
(完整版)圆周运动题型总结
一．角速度 线速度 周期之间的关系1．做匀速圆周运动的物体，10s 内沿半径是20m 的圆周运动了100m ，试求物体做匀速圆周运动时：（1）线速度的大小； （2）角速度的大小； （3）周期的大小．【答案】（1）；（2）；（3）10/m s 0.5/rad s 12.56s2．如图所示，两个小球固定在一根长为l 的杆的两端，绕杆上的O 点做圆周运动，当小球A 的速度为v A 时，小球B 的速度为v B ．则轴心O 到小球B 的距离是（ ）A ．B A B v l v v + B ．A A Bv l v v + C ． D ．A B A v v L v +A BB v v Lv +【答案】A 3．转笔（Pen Spinning ）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示．转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O 做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）A ．笔杆上的点离O 点越近的，角速度越大B ．笔杆上的点离O 点越近的，做圆周运动的向心加速度越大C ．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的D ．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走【答案】D 二．传动装置4．如图所示，A 、B 是两个靠摩擦传动且接触面没有相对滑动的靠背轮，A 是主动轮，B 是从动轮，它们的半径RA ＝2R B ， a 和b 两点在轮的边缘，c 和d 分别是A 、B 两轮半径的中点，下列判断正确的有 A ．v a = 2 v b B ．ωb = 2ωaC ．v c = v aD ．a c =a d【答案】B5．某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图所示，其半径分别为r 1、r 2、r 3，若甲轮的角速度为ω，则丙轮边缘上某点的向心加速度为A ．B.C.D.3221r r ω12223r r ω22223r r ω3221r r r ω【答案】A6．如图所示的皮带传动装置中，轮A 和B 同轴，A 、B 、C 分别是三个轮边缘的质点，且RA=RC=2RB ，若传动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ）A ．A 点与C 点的线速度大小相同B ．B 点与C 点的角速度相同C ．A 点的向心加速度大小是B 点的2倍D ．B 点的运行周期大于C 点的运行周期【答案】C7．一部机器由电动机带动，机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍（如图），皮带与两轮之间不发生滑动。
【物理】物理生活中的圆周运动练习题20篇及解析
【物理】物理生活中的圆周运动练习题20篇及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图，光滑轨道abcd 固定在竖直平面内，ab 水平，bcd 为半圆，在b 处与ab 相切．在直轨道ab 上放着质量分别为m A =2kg 、m B =1kg 的物块A 、B （均可视为质点），用轻质细绳将A 、B 连接在一起，且A 、B 间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能E p =12J ．轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M =2kg 、长L =0.5m 的小车，小车上表面与ab 等高．现将细绳剪断，之后A 向左滑上小车，B 向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d 处．已知A 与小车之间的动摩擦因数µ满足0.1≤µ≤0.3，g 取10m /s 2，求（1）A 、B 离开弹簧瞬间的速率v A 、v B ； （2）圆弧轨道的半径R ；（3）A 在小车上滑动过程中产生的热量Q （计算结果可含有µ）．【答案】（1）4m/s （2）0.32m(3) 当满足0.1≤μ<0.2时，Q 1=10μ ；当满足0.2≤μ≤0.3时，22111()22A A m v m M v -+ 【解析】 【分析】（1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度； （2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R ；（3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量Q. 【详解】（1）设弹簧恢复到自然长度时A 、B 的速度分别为v A 、v B ， 由动量守恒定律：0=A A B B m v m v - 由能量关系：2211=22P A A B B E m v m v -解得v A =2m/s ；v B =4m/s（2）设B 经过d 点时速度为v d ，在d 点：2dB B v m g m R=由机械能守恒定律：22d 11=222B B B B m v m v m g R +⋅ 解得R=0.32m（3）设μ=μ1时A 恰好能滑到小车左端，其共同速度为v,由动量守恒定律：=()A A A m v m M v +由能量关系：()2211122A A A A m gL m v m M v μ=-+ 解得μ1=0.2讨论：（ⅰ）当满足0.1≤μ<0.2时，A 和小车不共速，A 将从小车左端滑落，产生的热量为110A Q m gL μμ== （J ）（ⅱ）当满足0.2≤μ≤0.3时，A 和小车能共速，产生的热量为()22111122A A Q m v m M v =-+，解得Q 2=2J2．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m 处放着一质量为0.1kg 的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F =1.0N 作用于铁球，作用一段时间后撤去。
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题(带答案)
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题单选题1、离心现象在生活中很常见，比如市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，车辆将转弯，请拉好扶手”。
这样做可以（）A．使乘客避免车辆转弯时可能向前倾倒发生危险B．使乘客避免车辆转弯时可能向后倾倒发生危险C．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒发生危险D．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒发生危险答案：D车辆转弯时，如果乘客不能拉好扶手，乘客将做离心运动，向外侧倾倒发生危险。
故选D。
2、如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道放在竖直平面内，AB连线为竖直直径，一小球以某一速度冲上轨道，运动到最高点B时对轨道的压力等于重力的2倍。
则小球落地点C到轨道入口A点的距离为（）A．2√3R B．3R C．√6R D．2R答案：A在最高点时，根据牛顿第二定律3mg=m v2 R通过B点后做平抛运动2R=12gt2x=vt 解得水平位移x=2√3R故选A。
3、已知某处弯道铁轨是一段圆弧，转弯半径为R，重力加速度为g，列车转弯过程中倾角（车厢底面与水平面夹角）为θ，则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度（轨道不受侧向挤压）为（）A．√gRsinθB．√gRcosθC．√gRtanθD．√gR答案：C受力分析如图所示当内外轨道不受侧向挤压时，列车受到的重力和轨道支持力的合力充当向心力，有F n=mg tan θ，F n=m v2R解得v=√gR tanθ故选C。
4、做匀速圆周运动的物体，它的加速度大小必定与（）A．线速度的平方成正比B．角速度的平方成正比C．运动半径成正比D．线速度和角速度的乘积成正比答案：DA．根据a=v2 r可知只有运动半径一定时，加速度大小才与线速度的平方成正比，A错误；B．根据a=ω2r可知只有运动半径一定时，加速度大小才与角速度的平方成正比，B错误；C．根据，a=ω2ra=v2r当线速度一定时，加速度大小与运动半径成反比；当角速度一定时，加速度大小与运动半径成正比，C错误；D．根据a=ω2r，v=ωr联立可得a=vω可知加速度大小与线速度和角速度的乘积成正比，D正确。
专题 圆周运动临界问题
专题 圆周运动的临界问题一．水平转台上与静摩擦力有关的临界问题在转台上做圆周运动的物体，若有静摩擦力参与，当转台的转速变化时，静摩擦力也会随之变化。
关键：（1）找出与最大静摩擦力对应的临界条件 （2）牢记“静摩擦力大小有个范围，方向可以改变1．单个物体做圆周运动【例1】如图所示，水平转盘上放有质量为m 的物块，当物块到转轴的距离为r 时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。
物体和转盘间最大静摩擦力是其下压力的μ倍。
求：⑴当转盘角速度ω1＝μg 2r 时，细绳的拉力T 1 ⑵当转盘角速度ω2＝3μg 2r时，细绳的拉力T 22．绳子连接两个物体在圆心的一侧做圆周运动【例2】一圆盘可以绕其竖直轴在图所示水平面内转动，A 、B 物体质量均为m ，它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍，两物体用一根长为L 的轻绳连在一起。
若将A 放在距轴心为L 的位置，A 、B 之间连线刚好沿半径方向被拉直，随着圆盘角速度ω的增加，摩擦力或绳子拉力会出现不同的状态，（两物体均看作质点）求：（1）ω1＝Lg 3μ时，细绳的拉力T 1和A 所受的摩擦力f 1（2）ω1＝Lg 53μ时，细绳的拉力T 2和A 所受的摩擦力f 23.绳子连接两个物体分别在圆心的两侧做圆周运动【例3】(多选)如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细绳相连的质量均为m 的两个物体A 和B ，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为R A ＝r ，R B ＝2r ，与盘间的动摩擦因数μ相同，当圆盘转速缓慢加快到两物体刚好要发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )A ．此时绳子张力为3μmgB ．此时A 所受摩擦力方向沿半径指向圆内C ．此时圆盘的角速度为2μg rD ．此时烧断绳子，A 仍相对盘静止，B 将做离心运动【针对训练1】如图所示，水平转台上的小物体A 、B 通过轻绳连接，转台静止时绳中无拉力，A 、B 的质量分别为m 、2m ，A 、B 与转台间的动摩擦因数均为μ， A 、B 离转台中心的距离分别为1.5r 、r ，当两物体随转台一起匀速转动时，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法中正确的是（ ）A ．绳中无拉力时，A 、B 物体受到的摩擦力大小相等B ．当绳中有拉力时，转台转动的角速度应大于√μg rC ．若转台转动的角速度为√6μg r ，则A 、B 一起相对转台向B 离心的方向滑动D ．物体A 所受的摩擦力方向一定指向圆心【针对训练2】（多选）如图所示，圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动。
圆周运动的多解问题及竖直面的圆周运动
圆周运动的多解问题及竖直面的圆周运动一．解答题（共6小题）1．（2015•宿迁模拟）如图所示，绳长为I的轻绳一端连一小球，另一端固定在点，开始时轻绳拉直，0A在同一水平线上，小球在同一点由静止释放后在竖直面内做圆周运动．求（1）小球运动到最低点B时的速度大小；（2）小球运动到最低点B时，绳子对小球的拉力大小；（3）假设在O点正下方C处有一铁钉，小球运动到最低点B时，绳子被铁钉挡住，欲使小球绕铁钉C能在竖直面内做完整的圆周运动，求0C距离的最小值．（2015•眉山模拟）根据公式F向=m和F向=mrω2，某同学设计了一个实验来感受向心力．如2．图甲所示，用一根细绳（可视为轻绳）一端拴一个小物体，绳上离小物体40cm处标为点A，80cm处标为点B．将此装置放在光滑水平桌面上（如图乙所示）抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，请另一位同学帮助用秒表计时．操作一：手握A点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小F1．操作二：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小F2．操作三：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动两周，体会此时绳子拉力的大小F3．（1）小物体做匀速圆周运动的向心力由提供；（2）操作二与操作一相比，是为了控制小物体运动的相同；（3）如果在上述操作中突然松手，小物体将做运动．3．（2015•天水一模）如图所示，用一根长为l=1m的细线，一端系一质量为m=1kg的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ=37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为T．（g取10m/s2，结果可用根式表示）求：（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？4．（2015春•保定校级月考）如图所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，A到竖直筒中心的距离为r，物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连，B与A质量相同，物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随盘转动．5．（2014•宿州模拟）如图所示，质量分别为M和m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P 上，整个直杆被固定于竖直转轴上，并保持水平，两球间用劲度系数为K，自然长度为L的轻质弹簧连接在一起，左边小球被轻质细绳拴在竖直转轴上，细绳长度也为L，现欲使横杆P随竖直转轴一起在水平面内匀速转动，其角速度为ω，求当弹簧长度稳定后，细绳的拉力和弹簧的总长度各为多少？6．（2014•象山县校级模拟）如图所示，把一个质量m=1.0kg的物体通过两根等长的细绳与竖直杆上的A、B两个固定点相连接．绳a、b长都是1.0m，AB长1.6m．求：（1）直杆和球旋转的角速度等于多少时，b绳上才有作用力？（2）当转速等于最低转速的2倍时，a、b绳上的张力各是多少？圆周运动的多解问题及竖直面的圆周运动参考答案与试题解析一．解答题（共6小题）1．（2015•宿迁模拟）如图所示，绳长为I的轻绳一端连一小球，另一端固定在点，开始时轻绳拉直，0A在同一水平线上，小球在同一点由静止释放后在竖直面内做圆周运动．求（1）小球运动到最低点B时的速度大小；（2）小球运动到最低点B时，绳子对小球的拉力大小；（3）假设在O点正下方C处有一铁钉，小球运动到最低点B时，绳子被铁钉挡住，欲使小球绕铁钉C能在竖直面内做完整的圆周运动，求0C距离的最小值．考点：向心力．专题：匀速圆周运动专题．分析：（1）根据动能定理或机械能守恒求小球运动到最低点时的速度大小；（2）小球在最低点时所受重力和绳的拉力合力提供向心力，由牛顿第二定律求解绳子对小球的拉力大小；（3）根据小球运动到最高点的临界条件由机械能守恒或动能定理求得小球圆周运动的半径大小，再根据半径大小确定OC距离的大小．解答：解：（1）小球从A到B的过程中，只有重力对小球做功，根据动能定理有：可得小球到达B点时的速度大小（2）小球在最低点时，绳的拉力和重力的合力提供圆周运动的向心力有：可得（3）令小球碰到钉子后做圆周运动的半径为R，则小球能通过最高点时重力恰好提供圆周运动向心力有：mg=可得v小球从A开始到圆周运动最高点时只有重力对小球做功，根据动能定理有：mg（L﹣2R）=代入可解得R=所以OC间的最小距离为x=L﹣R=答：（1）小球运动到最低点B时的速度大小为；（2）小球运动到最低点B时，绳子对小球的拉力大小为3mg；（3）假设在O点正下方C处有一铁钉，小球运动到最低点B时，绳子被铁钉挡住，欲使小球绕铁钉C能在竖直面内做完整的圆周运动，0C距离的最小值为．点评：小球在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，应用机械能守恒定律与牛顿第二定律即可正确解题；解题时要注意，小球恰好到达最高点时，重力提供向心力．（2015•眉山模拟）根据公式F向=m和F向=mrω2，某同学设计了一个实验来感受向心力．如2．图甲所示，用一根细绳（可视为轻绳）一端拴一个小物体，绳上离小物体40cm处标为点A，80cm处标为点B．将此装置放在光滑水平桌面上（如图乙所示）抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，请另一位同学帮助用秒表计时．操作一：手握A点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小F1．操作二：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小F2．操作三：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动两周，体会此时绳子拉力的大小F3．（1）小物体做匀速圆周运动的向心力由绳子拉力提供；（2）操作二与操作一相比，是为了控制小物体运动的周期（或角速度、转速）相同；（3）如果在上述操作中突然松手，小物体将做匀速直线运动．考点：向心力．专题：匀速圆周运动专题．分析：（1）匀速圆周运动的向心力是合外力提供向心力，通过分析受力即知．（2）根据向心力公式F=mω2r，采用控制变量法，结合牛顿第二定律进行求解．（3）突然松手，小物体将做离心运动，结合物体的受力情况，分析其运动情况．解答：解：（1）小物体做匀速圆周运动时，竖直方向受到重力与支持力，二力平衡，向心力由绳子拉力提供．（2）操作二与操作一相比，是为了控制小物体运动的周期（或角速度、转速）相同．（3）在上述操作中突然松手，绳子的拉力突然消失，小物体将做匀速直线运动．故答案为：（1）绳子拉力．（2）周期（或角速度、转速）．（3）匀速直线．点评：本题关键选择向心力公式的恰当形式结合题意讨论，并掌握牛顿第二定律的应用，及控制变量法的思想．3．（2015•天水一模）如图所示，用一根长为l=1m的细线，一端系一质量为m=1kg的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ=37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为T．（g取10m/s2，结果可用根式表示）求：（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？考点：向心力．专题：匀速圆周运动专题．分析：（1）小球刚要离开锥面时的速度，此时支持力为零，根据牛顿第二定律求出该临界角速度ω0．（2）若细线与竖直方向的夹角为60°时，小球离开锥面，由重力和细线拉力的合力提供向心力，运用牛顿第二定律求解．解答：解：（1）若要小球刚好离开锥面，则小球受到重力和细线拉力如图所示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平．在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan θ=mωlsin θ解得：ω=，即ω0== rad/s．（2）同理，当细线与竖直方向成60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式有：mgtan α=mω′2lsin α解得：ω′2=，即ω′===2 rad/s．答：（1）小球的角速度ω0至少为 rad/s．（2）小球的角速度ω′为=2 rad/s．点评：本题的关键点在于判断小球是否离开圆锥体表面，不能直接应用向心力公式求解．4．（2015春•保定校级月考）如图所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，A到竖直筒中心的距离为r，物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连，B与A质量相同，物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随盘转动．考点：向心力；牛顿第二定律．专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．分析：取物体A为研究对象，物体A随转盘转动的向心力应由绳的拉力和摩擦力提供，摩擦力可能为零，可能指向圆心，也可能背离圆心，绳的拉力F总等于B物体的重力mg．根据牛顿第二定律即可解题．解答：解：由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动，所以它受的合外力必然指向圆心，而其中重力与支持力平衡，绳的拉力指向圆心，所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径，或指向圆心，或背离圆心．当A将要沿盘向外滑时，A所受的最大静摩擦力指向圆心，A受力分析如图（甲）所示，A的向心力为绳的拉力与最大静摩擦力的合力，即：F+F m′=mω12r①由于B静止，故：F=mg；②由于最大静摩擦力是压力的μ倍，即：F m′=μF N=μmg．③由①、②、③解得：ω1=当A将要沿盘向圆心滑时，A所受的最大静摩擦力沿半径向外，A受力分析如图（乙）所示，这时向心力为：F﹣F m′=mω22r④由②③④解得ω2=则转盘转动的角速度的范围是≤ω≤．答：转盘转动的角速度≤ω≤，物体A才能随盘转动．点评：该题要注意摩擦力摩擦力可能为零，可能指向圆心，也可能背离圆心，再根据牛顿第二定律解题．5．（2014•宿州模拟）如图所示，质量分别为M和m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P 上，整个直杆被固定于竖直转轴上，并保持水平，两球间用劲度系数为K，自然长度为L的轻质弹簧连接在一起，左边小球被轻质细绳拴在竖直转轴上，细绳长度也为L，现欲使横杆P随竖直转轴一起在水平面内匀速转动，其角速度为ω，求当弹簧长度稳定后，细绳的拉力和弹簧的总长度各为多少？考点：向心力；胡克定律．专题：匀速圆周运动专题．分析：横杆P随竖直转轴在水平面内匀速转动，B球靠弹簧的弹力提供向心力，A靠拉力和弹簧的弹力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律和胡克定律求出细绳的拉力大小和弹簧的总长度．解答：解：设直杆匀速转动时，弹簧伸长量为x，对A球有：F T﹣F=Mω2L对B球有：F=mω2（2L+x）F=Kx解以上方程组可得：则弹簧的总长为：答：当弹簧长度稳定后，细绳的拉力为，弹簧的总长度为．点评：解决本题的关键搞清向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．6．（2014•象山县校级模拟）如图所示，把一个质量m=1.0kg的物体通过两根等长的细绳与竖直杆上的A、B两个固定点相连接．绳a、b长都是1.0m，AB长1.6m．求：（1）直杆和球旋转的角速度等于多少时，b绳上才有作用力？（2）当转速等于最低转速的2倍时，a、b绳上的张力各是多少？考点：向心力．专题：匀速圆周运动专题．分析：（1）当b绳刚好伸直还无张力时的角速度为球旋转的最小角速度．此时小球靠重力和a绳的拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律和几何关系求出最小的角速度大小．（2）对小球分析，抓住竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力求出两根绳子的拉力大小．解答：解：抓住临界条件，当b绳刚好伸直还无张力时的角速度为球旋转的最小角速度．已知a、b绳长均为1m，如图所示，即AC=BC=1m，AO==0.8m，在△AOC中，cos=0.8得sinθ=0.6，θ=37°小球做圆周运动的轨道半径r=OC=AC•sinθ=1×0.6m=0.6mb绳被拉直但无张力时，小球所受的重力mg与a绳拉力F Ta的合力F提供向心力，其受力分析如图所示，由图可知小球的向心力为F=mgtanθ根据牛顿第二定律得F=mgtanθ=mr•ω2解得直杆和球的角速度为．（2）当角速度，则有F a cosθ=mg+F b cosθ代入数据解得F a=31.25N，F b=18.75N．答：（1）直杆和球旋转的角速度等于rad/s时，b绳上才有拉力；（2）a、b绳的张力分别为：31.25N、18.75N．点评：解决本题的关键抓住临界状态，搞清向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。
圆周运动专题汇编(必须掌握经典题目)有答案
r m 高一期末考试题目 圆周运动专题汇编一、选择题[共53题]1、如图所示，用长为L 的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动，则( )A ．小球在最高点时所受向心力一定为重力B ．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零C ．若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率是gLD ．小球在圆周最低点时拉力可能等于重力C2、在质量为M 的电动机的飞轮上，固定着一个质量为m 的重物，重物到转轴的距离为r ，如图所示，为了使放在地面上的电动机不会跳起，电动机飞轮的角速度不能超过( )A ．g mrm M + B ．g mr m M + C ．g mr m M - D ．mr Mg A3．关于匀速圆周运动的向心加速度，下列说法正确的是：A ．大小不变，方向变化B ．大小变化，方向不变C ．大小、方向都变化D ．大小、方向都不变A4．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有：A ．车对两种桥面的压力一样大B ．车对平直桥面的压力大C ．车对凸形桥面的压力大D ．无法判断B5、洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时：A ．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用B ．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的C ．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而减小D ．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大A6、关于物体做匀速圆周运动的正确说法是A ．速度大小和方向都改变B ．速度的大小和方向都不变C ．速度的大小改变，方向不变D ．速度的大小不变，方向改变B7、如图所示，一光滑的圆锥内壁上，一个小球在水平面内做匀速圆周运动，如果要让小球的运动轨迹离锥顶远些，则下列各物理量中，不会引起变化的是( )A ．小球运动的线速度B ．小球运动的角速度C ．小球的向心加速度D ．小球运动的周期C8、如图所示，汽车以速度v通过一圆弧式的拱桥顶端时，则汽车 ( )A．的向心力由它的重力提供B．的向心力由它的重力和支持力的合力提供，方向指向圆心C．受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用D．以上均不正确B9、如图，质量为M的物体内有光滑圆形轨道，现有一质量为m的小滑块沿该圆形轨道在竖直面内作圆周运动。
圆周运动题型总结（合集5篇）
圆周运动题型总结（合集5篇）第一篇：圆周运动题型总结1.如图,长均为L的两根轻绳,一端共同系住质量为m的小球,另一端分别固定在等高的A.B两点,A、B两点间的距离也为L.重力加速度大小为g.今使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v时,两根绳的拉力恰好均为零,则小球在最高点速率为2v时,每根绳的拉力大小为()A.B.C.3mg D.故选：A.2.如图甲所示,一长为R的轻绳,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量未知的小球,整个装置绕O点在竖直面内转动,小球通过最高点时,绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示,图线与纵轴的交点坐标为a,下列判断正确的是()A.利用该装置可以得出重力加速度,且g=RaB.绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大C.绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大D.绳长不变，用质量较小的球做实验，图线a点的位置不变解答：CD.3.质量为m 的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点。
如图所示,当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断的同时木架停止转动,则()A.绳a对小球拉力不变B.绳a对小球拉力增大C.小球一定前后摆动D.小球可能在竖直平面内做圆周运动解答：A.绳b被烧断前，小球在竖直方向没有位移，加速度为零，a绳中张力等于重力，在绳b被烧断瞬间，a绳中张力与重力的合力提供小球的向心力，而向心力竖直向上，绳a的张力大于重力，即张力突然增大，故A错误，B正确；C.小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳b被烧断后，若角速度ω较小，小球原来的速度较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动，若角速度ω较大，小球原来的速度较大，小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动，故C错误，D正确。
故选：BDA、B两球的质量分别为m1与m2，用一劲度系数为k的弹簧相连，一长为l1的细线与A球相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端栓在竖直轴上，如图所示。
圆周运动经典题型归纳
圆周运动经典题型归纳一、圆周运动基本物理量与传动装置1.共轴传动一个圆环以竖直直径AB为轴匀速转动，环上M、N两点的角速度之比为MN/MA=1/2，周期之比为2/1，线速度之比为1/2.2.皮带传动在某一皮带传动装置中，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。
从动轮的转速为n，因为皮带传动中，主动轮和从动轮的线速度相等。
3.齿轮传动如图所示，A、B两个齿轮的齿数分别是z1、z2，各自固定在过O1、O2的轴上，其中过O1的轴与电动机相连接，此轴每分钟转速为n1.求B齿轮的转速n2，A、B两齿轮的半径之比，以及在时间t内，A、B两齿轮转过的角度之比。
4.混合题型在图示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系是rA=rC=2rB。
若皮带不打滑，则A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比ωa：ωb：ωc=1：2：1，线速度之比va：vb：vc=1：2：2.二、向心力来源1.由重力、弹力或摩擦力中某一个力提供洗衣机的甩干桶竖直放置，桶的内径为20厘米，工作被甩的衣物贴在桶壁上，衣物与桶壁的动摩擦因数为μ。
若不使衣物滑落下去，甩干桶的转速至少为sqrt(5gμR)，其中g为重力加速度，R为桶的半径。
2.在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着三个物体A、B、C，Ma=Mc=2Mb，他们与盘间的摩擦因数相等。
他们到转轴的距离的关系为Ra＜Rb＜Rc。
当转盘的转速逐渐增大时，先开始滑动的物体是B，沿半径向外滑动。
3.一质量为m的小球，用长的细线拴住在竖直面内作圆周运动。
当小球恰好能通过最高点时的速度为sqrt(2gh)，细线的拉力为mg+mv^2/R，其中g为重力加速度，h为最高点的高度，v为小球在最高点的速度，R为圆周运动的半径。
4.向心力由几个力的合力提供1）由重力和弹力的合力提供半径为R的半球型碗底的光滑内表面，质量为m的小球正以角速度ω，在一水平面内作匀速圆周运动。
高中圆周运动试题及答案
高中圆周运动试题及答案
一、选择题
1. 一个质点在圆周运动中，其速度大小保持不变，那么该质点的加速度方向（）
A. 始终指向圆心
B. 始终与速度方向垂直
C. 始终与速度方向相反
D. 始终与速度方向相同
答案：A
2. 圆周运动中，线速度与角速度的关系是（）
A. 线速度是角速度的两倍
B. 线速度是角速度的一半
C. 线速度等于角速度乘以半径
D. 线速度与角速度无关
答案：C
3. 一个物体做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）
A. 物体所受的合力提供向心力
B. 物体所受的合力提供向心力和切向力
C. 物体所受的合力提供切向力
D. 物体不受任何力
答案：A
二、填空题
4. 一个质点绕圆心做匀速圆周运动，其周期为T，半径为r，则其角速度ω=______。
答案：\( \frac{2\pi}{T} \)
5. 一个质点在圆周运动中，其线速度大小为v，半径为r，则其向心加速度a=______。
答案：\( \frac{v^2}{r} \)
三、计算题
6. 一辆汽车在半径为50米的圆形轨道上以10米/秒的速度做匀速圆周运动，求汽车的向心加速度。
答案：汽车的向心加速度为\( \frac{v^2}{r} = \frac{10^2}{50} = 2 \)米/秒\( ^2 \)。
7. 一个质点绕圆心做匀速圆周运动，其线速度大小为20米/秒，半径为30米，求质点的角速度。
答案：质点的角速度为\( \frac{v}{r} = \frac{20}{30} =
\frac{2}{3} \)弧度/秒。
圆周运动经典练习(有答案详解)
《圆周运动》练习题（一）1.A. 线速度不变2. A 和B A. 球AB. 球AC. 球AD. 球A 3. 演，如图5A. 《B. C. D. 4.A. B. C. D. …5.如图1个质量为应为（ ）A. 5.2cmB. 5.3cmC. 5.0cmD. 5.4cm6. （M>m A.mLgm M )(-μC.MLgm M )(+μ7. 如图3A. A 、B 【C. 若︒=30θ，则8. A. 木块A B. 木块A C. 木块A 受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心D. 木块A 受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同9. 如图5所示，质量为m :A. B.C. D.10. 一辆质量为4t；11.和60°，则A 、B12.如图所示，a 、b B r OC =（1）B C ωω:13. 转动时求杆OA 和AB!14. 司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好（设转弯时汽车做匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。
）18.^（1（2答案—1.解析：匀速圆周运动的角速度和周期是不变的；线速度的大小不变，但方向时刻变化，故匀速圆周运动的线速度是变化的，加速度不为零，答案为B 、D 。
2. 解析：对小球A 、B 受力分析，两球的向心力都来源于重力mg 和支持力N F 的合力，其合成如图4所示，故两球的向心力αcot mg F F B A ==比较线速度时，选用rv m F 2=分析得r 大，v 一定大，A 答案正确。
比较角速度时，选用r m F 2ω=分析得r 大，ω一定小，B 答案正确。
比较周期时，选用r Tm F 2)2(π=分析得r 大，T 一定大，C 答案不正确。
小球A 和B 受到的支持力N F 都等于αsin mg，D 答案不正确。
点评：①“向心力始终指向圆心”可以帮助我们合理处理物体的受力；② 根据问题讨论需要，解题时要合理选择向心力公式。
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圆周运动问题汇总
一．传动装置问题
1.同轴传动的各点角速度相同
2.当皮带不打滑时，传动皮带、用皮带连接的两轮边沿上的各点线速度大小相等
例1:如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在
一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三
轮半径关系，若皮带不打滑，求A、
B、C轮边缘的a、b、c三质点的角速度，线速
度和向心加速度之比。
解析：由于b、c 是同轴的物体，所以，由于a、b是轮子边缘上的点，
所以，线速度与角速度的关系,
则可以得到
，
二．转弯问题
1.水平路面转弯由静摩擦力提供向心力
2.倾斜路面转弯由重力和支持力的合力提供向心力
例2：汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧，两车沿半径方向受到的摩擦力分别为和，以下说法正确的是
A.小于
B.等于
C.大于
D.和均与速率无关
解析：因为在水平路面上转弯由静摩擦力提供向心力，根据向心力公式可得小于，所以选A项
例3：高速行驶的竞赛汽车依靠摩擦力转弯是有困难的，所以竞赛场地的弯道处做成侧向斜坡，如果弯道半径为r，斜坡和水平方向成θ角，则汽车完全不依靠摩擦力转弯折速度大小为
A. B. C. D.
解析：高速行驶的竞赛汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力
由重力和路面的支持力的合力提供，力图如图．根据牛顿第二定律
得??,可得，所以选C项
三．圆锥摆问题
圆锥摆问题中物体所受的重力与弹力提供向心力
例4：如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同
一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的
A.运动周期相同
B.运动线速度大小相同
C.运动角速度相同
D.向心加速度大小相同
解析：对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球
做匀速圆周运动，故细线的拉力与重力的合力提供向心力；将重力与拉力
合成，合力指向圆心，由几何关系得，细线的拉力
，因θ不同，故T不同，故A错误．B、C、D合力F=mgtanθ ①；由向心力公式得到，F=mω2r ②；设绳子与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得：r=htanθ ③；由①②③三
式得，，
与绳子的长度和转动半径无关，故C正确；由v=wr，两球转动半径不等，故B错误；由a=ω2r，两球转动半径不等，故D错误；故选：C．
四、汽车过拱桥问题
汽车过拱桥问题中物体所受的重力与弹力提供向心力
例5：有一辆质量为1.2 t的小汽车驶上半径为50 m的圆弧形拱桥，如图所
示。
求：
（1）汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力有多大
（2）汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空
解析：如图所示，汽车到达桥顶时，竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用．
根据牛顿第二定律得，解得：
根据牛顿第三定律知，汽车对桥的压力为9600N．
（2）当汽车对桥没有压力时，重力提供向心力，则解得：
当小车经过凹桥时，得到N-mg=mv2/r
五、临界问题
1. 水平面内的临界问题
时，物体有远离或向着圆心运动（半在水平面内圆周运动的物体，当角速度变
化
径有变化）的趋势。
这时，要根据物体的受力情况，判断物体受某个力是否存在以及这个力存在时的方向如何（特别是一些接触力如静摩擦力，绳的拉力等）例6：如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a 与转轴OO'的距离为L，b与转轴的距离为2L。
木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。
若圆盘从静止开始绕轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是
A．b一定比a先开始滑动
B．a、b所受的摩擦力始终相等
C．ω=是b开始滑动的临界角速度
D．当ω=时，a所受摩擦力的大小为kmg
解析：小木块都随水平转盘做匀速圆周运动时，在发生相对滑动之前，角速度相等，静摩擦力提供向心力即，由于木块b的半径大，所以发生相对滑动前木块b的静摩擦力大，选项B错。
随着角速度的增大，当静摩擦力等于滑动摩擦力时木块开始滑动，则有
，代入两个木块的半径，小木块a开始滑动时的角速度，木块b 开始滑动时的角速度，选项C对。
根据，所以木块b先开始滑动，选项A 对。
当角速度，木块b已经滑动，但是，所以木块a未达到临界状态，摩擦力还没有达到最大静摩擦力，所以选项D错。
故选AC项
2.竖直面内的临界问题
（1）、线球模型（高中阶段只要求分析特殊位置最高点、最低点）
如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面做圆周运动过最高点
的情况：
注意：绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力
①临界条件：绳子或轨道对小球没有力的
作用：mg=mv 2
/R →v 临界=Rg （可理解为恰好转过或恰好转不过的速度） ②能过最高点的条件：v ≥Rg ，当V ＞Rg
③不能过最高点的条件：V
＜V 临界
（实际上球还没到最高点时就脱离了轨道）。
（2）、杆球模型
注意：杆与绳不同，杆对球既能产生拉力，也能对球产生支持力。
①当v ＝0时，N ＝mg （N 为支持力）
②当 0＜v ＜Rg 时， N 随v 增大而减小，且mg ＞N ＞0，N 为支持力．
③当v=Rg 时，N ＝0 例7：游乐场的过山车的运行过程可以抽象为如图所示的模型．弧形轨道的下端与圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端A 点静止滑下，进入圆轨道后沿圆轨道运动，最后离开．试分析A 点离地面的高度h 至少要多大，小球才可以顺利通过圆轨道最高点（已知圆轨道的半径为R ，不考虑摩擦等阻力）．
解析：设在圆轨道最高处的速度为v ，则在圆轨道最高处
?
由机械能守恒定律得：
?
联立以上各式得 例8：长L=0.5m 质量可忽略的细杆，其一端可绕O 点在竖直平面内转动，另一端固定着一个物体A.A 的质量为m=2kg ，当A 通过最高点时，如图所示，求在下列两种情况下杆对小球的力：
（1） A 在最低点的速率为m/s ；（2）A 在最低点的速率为6m/s
解析：（1）设杆对小球为竖直向上的力F 1
从最低点到最高点过程中由机械能守恒得
在最低点牛顿第二定律得
联立解得
（2）设杆对小球为竖直向上的力F2
从最低点到最高点过程中由机械能守恒得
在最低点牛顿第二定律得
联立解得负号代表方向竖直向下
3.斜面内的圆周运动
例9：如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。
物体
与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦
力），盘面与水平面的夹角为300，g取10m/s2。
则ω的最大
值是
A． B．
C．1.0rad/s D．0.5rad/s
解析：本题考查受力分析、应用牛顿第二定律、向心力分析解决匀速圆周运动问题的能力．物体在最低点最可能出现相对滑动，对物体进行受力分析，应用牛顿第二
定律，有，解得ω＝1.0 rad/s，选项C正确。
4.松驰临界和分离临界
松驰临界和分离临界问题关键是弹力为0时对应的临界速度或角速度
例10. 如图所示，直角架ABC的AB在竖直方向上，B点和C点各系一根细绳，两绳共吊着一个质量为1kg的小球D，且BD垂直CD，θ=300，BD=40cm，当直角架以ω=10rad/s的角速度绕AB转动时，绳BD和CD的张力各为多大
解析：设CD绳恰好没有拉力时的角速度为
解得：rad/s
5.一光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，其顶角为60°，如图所示，一条长为L的轻绳，一端固定在锥顶O点，另一端拴一质量为m的小球，小球以速率v绕圆锥的轴线做水平面内的匀速圆周运动。
（1）时，绳上的拉力多大
（2）时，绳上的拉力多大
解析：设小球刚好对圆锥没有压力时的速度为
mgtan30°＝m解得:
（1）当v＜v
0时，小球受三个力，F
T
cos30°+F
N
=mg
F
T 30°-F
N =m
解得F
T
＝1.033mg
（2）当v＞v
时，小球受二个力，mgtanφ=m
解得φ＝60°
F
T
＝=2mg 3.火车转弯问题
4.
L
O
60°。