小球受力分析做匀速圆周运动的物体
高一物理匀速圆周运动试题答案及解析
高一物理匀速圆周运动试题答案及解析1.如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。
小球的向心力由以下哪个力提供A．重力B．支持力C．重力和支持力的合力D．重力、支持力和摩擦力的合力【答案】C【解析】小球受到重力和支持力，由于小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供，故C正确．【考点】考查了向心力2.图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点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（）A．ab两点的线速度大小相等B．ab两点的角速度大小相等C．ac两点的线速度大小相等D．ad两点的向心加速度大小相等【答案】CD【解析】由图可看出，a点的线速度等于c点的线速度，而c点的线速度大于b点的线速度，故a点的线速度大于b点的线速度，选项A错误，C正确；设c点的线速度为v，则a点的角速度为，b点的角速度，选项B错误；a点的向心加速度，d点的向心加速度，选项D正确。
【考点】线速度、角速度及向心加速度。
3.如图所示，A、B是两个摩擦传动轮（不打滑），两轮半径大小关系为RA =2RB，则两轮边缘上的( )A．角速度之比ωA :ωB＝2:1B．周期之比TA :TB＝2:1C．转速之比nA :nB＝2:1D．向心加速度之比aA :aB＝2:1【答案】B【解析】A、B两轮边缘线速度相同，由公式ɷ=得ωA :ωB＝rB:rA=1:2，故选项A错误；由公式T=得，TA :TB＝ωB:ωA=2：1，故B正确；由公式n=知，nA:nB＝TB:TA=1：2，故选项C错误；由加速度公式a=＝知aA :aB＝rB:rA=1:2，故选项D错误。
【考点】匀速圆周运动的公式4.如图所示，一个圆盘绕轴心O在水平面内匀速转动，圆盘半径R= 0.4m，转动角速度=15rad/s。
圆周运动问题分析
圆周运动问题分析【专题分析】圆周运动问题是高考中频繁考查的一种题型，这种运动形式涉及到了受力分析、牛顿运动定律、天体运动、能量关系、电场、磁场等知识，甚至连原子核的衰变也可以与圆周运动结合（衰变后在磁场中做圆周运动）。
可见，圆周运动一直受到命题人员的厚爱是有一定原因的。
不论圆周运动题目到底和什么知识相联系，我们都可以把它们分为匀速圆周运动和变速圆周运动两种。
同时，也可以把常用的解题方法归结为两条。
1、匀速圆周运动匀速圆周运动的规律非常简单，就是物体受到的合外力提供向心力。
只要受力分析找到合外力，再写出向心力的表达式就可解决问题。
2、竖直面内的非匀速圆周运动物理情景：在重力作用下做变速运动，最高点速度最小，最低点速度最大，所以最高点不容易通过。
特点：在最高点和最低点都满足“合外力等于向心力”， 其他位置满足“半径方向的合外力等于向心力”， 整个过程中机械能守恒。
注意：上面所述“半径方向的合外力等于向心力”实际上适用于一切情况。
另外，涉及的题目可能不仅仅是重力改变速率，可能还有电场力作用，此时，应能找出转动过程中的速率最大的位置和速率最小的位置。
基本解题方法：1、涉及受力，使用向心力方程；2、涉及速度，使用机械能守恒定律或动能定理。
【题型讲解】题型一 匀速圆周运动问题例题1：如图所示，两小球A 、B 在一漏斗形的光滑容器的内壁做匀速圆周运动，容器的中轴竖直，小球的运动平面为水平面，若两小球的质量相同，圆周半径关系为r A >r B ，则两小球运动过程中的线速度、角速度、周期以及向心力、支持力的关系如何？（只比较大小）解析：题目中两个小球都在做匀速圆周运动，其向心力由合外力提供，由受力分析可知，重力与支持力的合力提供向心力，如图3-2-2所示，由几何关系，两小球运动的向心力相等，所受支持力相等。
两小球圆周运动的向心力相等，半径关系为r A >r B ，由公式rvmF 2=向，可得v A >v B ； 由公式2ωmr F =向，可得ωA <ωB ； 由公式ωπ2=T ，可得T A >T B ；A B图3-2-1A B 图3-2-2［变式训练］如图3-3-3所示，三条长度不同的轻绳分别悬挂三个小球A 、B 、C ，轻绳的另一端都固定于天花板上的P 点。
山东省实验高中2020人教版物理第二章匀速圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度54
如图乙所示。
(3)若无特定条件,则不能确定向心加速度与r是成正比 还是反比。
【典例示范2】 (多选)关于地球上的物体随地球自转 的向心加速度的大小,下列说法正确的是 ( )
A.在赤道上向心加速度①最大 B.在两极向心加速度②最大 C.在地球上各处，向心加速度一样大 D.随着纬度的升高③，向心加速度的值逐渐减小
【定向训练】 1.未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为 缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上 加装一段圆柱形“旋转舱”,如图所示。当旋转舱绕其 轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上, 可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为 达到上述目的,下列说法正确的是 ( )
【解析】选A。小球受重力和支持力两个力的作用,靠 两个力的合力提供向心力,向心力不是物体受到的力, 是做圆周运动所需要的力,靠其他力提供。球沿光滑的 壁运动,没有摩擦力。故A正确,B、C、D错误。
3.如图所示,某物体沿 1 光滑圆弧轨道由最高点滑到最
4
低点过程中,物体的速率逐渐增大,则 ( )
A.物体的合外力为零 B.物体的合力大小不变,方向始终指向圆心O C.物体的合外力就是向心力 D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除 外)
3
【解析】选D。由于物体的线速度v=12 m/s,角速度ω=
2 ＝ 2 T3
rad/s。所以它的速度变化率an=vω=12×
2m/s2
3
=8π m/s2,选项D正确。
【拓展例题】考查内容:变速圆周运动的分析 【典例】如图所示,长为L的细线一端悬 于O点,另一端连接一个质量为m的小球, 小球从A点由静止开始摆下,当摆到A点与最低点之间的 某一位置C点时,其速度大小为v,此时悬线与竖直方向 夹角为θ。求小球在经过C点时的切向加速度和向心加 速度分别是多大?此时悬线对小球的拉力为多大?
2.2 向心力
F
向心力
一.定义：做匀速圆周运动的物体受到的合力，这个 合力总是沿半径指向圆心，这个力称为向心力
二.特点：
1.向心力方向总是沿半径指向圆心。 方向不断改变，是变力。所以匀速圆周运
动是变力作用下的变加速曲线运动。
2、向心力方向与速度方向垂直。
V
作用效果只改变线速度的方向，不 改变线速度的大小一、感受向Βιβλιοθήκη 力FN OO F拉G
由于拉力的效果指向圆心，所以拉力充当了向心力，但 实际受力分析不用加多一个向心力。
向心力特点3：
向心力是效果力，它可以某个力，也可以是其他力的合 力，还可以是某个力的分力。只要效果指向圆心，就叫向心 力，在对物体进行受力分析时，一定不要在物体实际所受力 的基础上再加一个向心力。
F OO F
F
V
V
一、感受向心力
【课堂练习1】用细绳栓一小球，使其在水平面上做匀速圆周运动，
此时小球的受力有：（ A ）
A.重力和拉力
B.重力和向心力 C.拉力和向心力 D.重力、拉力和向心力
Fy F拉
Fx O G
本题中，由于拉力的水平分力的效果指向圆心，因此拉 力的水平分力又称为向心力，在实际受力分析不要加多 一个向心力。
一、向心力
12、、大方小向：：F=总mω是2沿r 半F 径 m指rv2向圆F 心4T22mr
3、特点： (1)是变力； (2)只改变速度方向，不改变速度的大小； (3)是效果力，不能在受力分析加多一个向 心力。
二、向心加速度
1、大小：a=ω2r a v2
r
a 4 2r
T2
2、方向：总是沿半径指向圆心（与向心力方向相同）
2.2 向心力
圆周运动问题受力分析
圆周运动问题受力分析
做匀速圆周运动的物体，所需向心力就是该物体受的合外力；而做变速圆周运动的物体，所需向心力则是该物体受的合外力在指向圆心方向的分力。
因此，解答圆周运动的基本思路是：先分析物体的受力情况，然后把物体受的各外力沿指向圆心（即沿半径）方向与沿切线
方向正交分解，最后用沿指向圆心的合外力等于向心力，即列方程求解做答。
例题：如下图所示，两绳系一质量为m=0.1kg的小球，上面绳长L=2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧；当角速度为
3rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大？
解析：①当角速度很小时，AC和BC与轴的夹角都很小，BC并不张紧。
当逐渐增大，BC刚被拉直（这是一个临界状态），但BC绳中的张力仍然为零，设这时的角速度为，则有
将已知条件代入上式解得
②当角速度继续增大时减小，增大。
设角速度达到时，（这又是一个临界状态），则有
将已知条件代入上式解得
所以当满足时，AC、BC两绳始终张紧。
本题所给条件，此时两绳拉力、都存在。
将数据代入上面两式解得，
点评：解题时注意圆心的位置（半径的大小）。
如果时，，则AC与轴的夹角小于。
如果，，则BC与轴的夹角大于45°。
练习：如下图所示，要使小球沿半径为R、竖直放置的光滑圆形轨道的内部，从最低点A上升达到最高点B，需给小球的最小速度为多大？
参考答案：最小速度。
匀速圆周运动受力分析
匀速圆周运动受力分析向心力是指作用于物体的力沿着此物体运动方向的向心方向。
在匀速圆周运动中，向心力的大小可以通过以下公式计算：Fc = mv^2 / r其中，Fc为向心力的大小，m为物体的质量，v为物体的速度，r为圆周运动的半径。
向心力的方向始终指向圆心，使得物体能够保持在圆周运动轨迹上。
如果没有向心力的作用，物体将保持直线运动，而不是圆周运动。
切向力是作用于物体的力与其运动方向垂直的力。
在匀速圆周运动中，切向力的大小可以通过以下公式计算：Ft=mω^2r其中，Ft为切向力的大小，m为物体的质量，ω为物体的角速度，r为圆周运动的半径。
切向力的方向垂直于物体的运动方向，并指向物体做圆周运动的中心。
切向力的作用使得物体的速度方向不断改变，保持在圆周运动的轨迹上。
除了向心力和切向力，物体还可能受到其他外力的作用，如重力、摩擦力等。
这些力对物体的匀速圆周运动会产生影响。
如果物体受到重力的作用，重力的方向垂直于圆周运动的平面，并且使得物体沿着圆周运动的轨迹向下倾斜。
在这种情况下，重力可分为两个分量：垂直于圆周运动方向的分力和沿着圆周运动方向的分力。
沿着圆周运动方向的分力会合并到切向力中，影响物体的速度大小；而垂直于圆周运动方向的分力则会影响物体的运动方向，使得物体的轨迹稍微偏离理论的圆形轨迹。
摩擦力是由物体与其所在环境之间的接触而产生的力。
在匀速圆周运动中，摩擦力的方向与物体运动方向相反，阻碍其运动。
摩擦力会对物体的匀速圆周运动产生负面影响，使得物体的速度不断减小，直到物体停止。
因此，在理想情况下，匀速圆周运动的物体应当处于真空中，避免受到摩擦力的影响。
综上所述，匀速圆周运动受到向心力、切向力和其他外力的作用。
向心力使得物体保持在圆周运动的轨迹上，切向力改变物体的速度方向，其他外力如重力和摩擦力会对物体的圆周运动产生负面影响。
因此，在分析匀速圆周运动时，我们需要考虑这些力的作用，并计算其大小和方向，以便确定物体的运动状态。
6.2向心力精品PPT高一下学期物理人教版必修第二册2
2、当m、ω相同时，半径比为2:1，向心力的 比值也为2:1，因此F与半径R成正比。
3、当m、R相同时，角速度比值为2:1，向心力的比值 为4:1，因此F与角速度的平方成正比。
精确的实验表明，向心力的大小可以表示为
Fn
m
v2 r
Fn m 2r
Fn
F 向心力大小 4 2
m T r 2
n P A R T O N E
第六章 圆周运 动
§6.2 向心力
教学目标
1 2 3 4
教学重、难点
PART ONE
温故而知新
问题来了
游乐场里有各种有趣的游戏 项目。空中飞椅因其刺激性而 深受很多年轻人的喜爱。飞椅 与人一起做匀速圆周运动的过 程中，受到了哪些力？所受合 力的方向有什么特点？
脑洞大开
一个小球在细线的牵引 下，绕光滑桌面上的图钉 做匀速圆周运动（图 6.21）。用剪刀将细线剪断， 观察小球的运动。你认为 使小球做圆周运动的力指 向何方？
速圆周运动 （1）1 m/s （2）0.
（2）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度，感受向心力的变化。 讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? D．向心加速度的大小相等 2、向心力的作用效果： Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 即圆盘对木块的静摩擦力f 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？
F向是F合的指向圆心方向的分力Fn
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？
5 m，离水平地面的高度H＝0. 感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系
B、向心力不改变速度的大小； 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。
2020-2021高中物理新人教版必修第二册 6.4生活中的圆周运动 课时作业6(含解析)
可知半径大的线速度大，周期大，则A的线速度大于B的线速度，A的周期大于B的周期，故A错误，B正确；
故选B。
11．B
【详解】
AD．小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳b被烧断的同时木架停止转动，此时小球速度垂直平面ABC。若角速度ω较小，小球在图示位置的速度较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动，若角速度ω较大，小球在图示位置的速度较大，小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动。故A、D错误；
A．小球在最高点时的速度为
B．小球在最高点时对杆的作用力为零
C．若增大小球的初速度，则过最高点时球对杆的作用力一定增大
D．若增大小球的初速度，则在最低点时球对杆的作用力一定增大
8．如图所示，用手握着细绳的一端在水平桌面上做半径为r的匀速圆周运动，圆心为O，角速度为ω。细绳长为L，质量忽略不计，运动过程中细绳始终与小圆相切，在细绳的另外一端系着一个质量为m的小球，小球恰好沿以O为圆心的大圆在桌面上运动，小球和桌面之间存在摩擦力，以下说法正确的是( )
(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？
19．质量为m=lkg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑的圆弧轨道下滑。B、C为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧对应圆心角θ=106°，A点距水平面的高度，h=0.8m，小物块经过轨道最低点O时的速度v0= m/s，对轨道0点的压力F=43N，小物块离开C点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动，0.8s后经过D点，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，试求：
摩天轮匀速圆周运动受力分析
摩天轮匀速圆周运动受力分析
⒈如何分析匀速圆周运动中受力
以做匀速圆周运动的物体为研究对象①重力②弹力（轻绳和轻杆不同，杆会在最高点给物体支持力）③摩擦力④场力
⒉非匀速圆周运动的受力
匀速圆周运动中，物体所受合外力等于向心力；非匀速圆周运动中，物体所受合外力的一个分力等于向心力，别的分力就是改变速度的力。
分析过程同上
⒊向心力为什么一定指向圆心
力与速度的方向在同一条直线上时，力只改变速度的大小，不改变速度的方向；力与速度方向成角度但不等于90°时，力既改变速度的大小又改变速度的方向；力与速度的方向成90°时，力不改变速度的大小，只改变速度的方向。
向心力的作用是改变速度的方向，所以向心力与速度方向垂直，而速度方向沿切线方向，所以向心力指向圆心
⒋向心加速度为什么不改变速度大小
向心力始终垂直于速度，在速度方向上没有分量。
向心力产生的向心加速度只是指向圆心
是角速度和半径决定了向心力，向心力是效果力，不是真正的力，受力分析时都不算上它的
⒌向心力是什么
向心力是当物体沿着圆周运动时，指向圆心的合外力作用力。
（做圆周运动的物体，向心力是一种拉力，方向随着物体在圆周轨道上的运动而不停改变，此拉力沿圆周半径指向圆心，产生指向圆心的加速度，所以根据力的效果命名为向心力）
⒍向心加速度是什么
质点作曲线运动时，指向瞬时曲率中心的加速度。
向心加速度反映圆周运动速度方向变化快慢，向心加速度只改变速度方向，不改变速度大小。
以上速度，都是指圆周运动的线速度。
高一物理向心力公式试题答案及解析
高一物理向心力公式试题答案及解析1.关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是A．它描述的是线速度方向变化的快慢B．它描述的是线速度大小变化的快慢C．它描述的是角速度变化的快慢D．以上说法都不正确【答案】A【解析】圆周运动的向心加速度只改变速度的方向，不改变速度大小，向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢的物理量，A正确。
【考点】考查了对向心加速度的理解2.如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是（）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、向心力、摩擦力D．以上均不正确【答案】B【解析】物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ACD错误，B正确．【考点】考查了向心力3.有一种杂技表演叫“飞车走壁”．由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动．下图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h ，则下列说法中正确的是（）A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大B．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越大D．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大【答案】CD【解析】试题分析:设圆台侧壁与竖直方向的夹角为α，摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出力图．侧壁对摩托车的支持力，则摩托车对侧壁的压力不变．故A错误；向心力，向心力大小不变．故B错误；根据向心力公式得，h越高，r越大，则T越大．故C 正确；根据向心力公式得，h越高，r越大，则T越大．故D正确。
【考点】向心力4.一辆载重卡车，在丘陵地上以不变的速率行驶，地形如图所示。
由于轮胎已旧，途中爆了胎.你认为在图中A、B、C、D四处中，爆胎的可能性最大的一处是（）A．A处 B．B处 C．C处D．D处【答案】 B【解析】试题分析:在A处，地面对轮胎的作用力大小等于卡车的重力；在B处，卡车做圆周运动，加速度方向竖直向上，根据牛顿运动定律得知，卡车处于超重状态，地面对卡车的作用力大于其重力；在C处，卡车做圆周运动，加速度方向竖直向下，根据牛顿运动定律得知，卡车处于失重状态，地面对卡车的作用力小于其重力；在D处，地面对卡车的作用力等于重力垂直于斜面向下的分力，也小于重力．故可知，在B处，卡车受到地面的作用力最大，最容易爆胎．故B正确，ACD错误．【考点】向心力5.如图所示，汽车以一定的速率运动，当它通过凸形拱桥的最高点A，水平路面B及凹形桥最低点C时的压力大小分别为FA 、FB与FC，则下列说法正确的是A．FA 、FB与FC大小均等于汽车所受到的重力大小B．FA小于汽车所受到的重力C．FA 、FB与FC大小均不等于汽车所受到的重力大小D．FC大于汽车所受到的重力【答案】D【解析】试题分析: 在平直公路上行驶时，重力等于压力，所以FB=mg；汽车到达桥顶时，受重力mg和向上的支持力FA ，合力等于向心力，有：，解得：FA＜mg；在凹形桥最低点C时，有，解得：FC>mg；故A、B、C错误，D正确。
(完整版)圆周运动受力分析-老师版
圆周运动受力分析1月3日☺ 训练1：匀速圆周运动向心力分析1. 质量为m 的小球，用长为l 的线悬挂在O 点，在O 点正下方2l处有一光滑的钉子O′，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.小球速率突然减小 B.小球加速度突然减小C.小球的向心加速度突然减小D.摆线上的张力突然减小【提示】注意运动方向上没有力的作用，所以不用考虑速度的变化，最后根据速度不变，推导向心力变小，拉力变小。
【答案】BCD2. 个小狗拉雪橇在水平面内圆弧轨道匀速行驶，如图所示画出了雪橇受到的牵引力F 和摩擦力f之间的可能的方向关系示意图，其中正确的是：（ ）【解析】 摩擦力方向和运动方向相反，所以沿着切线，排除BC ．要有力提供向心力，所以选D 【答案】D3. 圆锥摆如右图所示，质量为m 的小球通过细绳挂着，在水平平面内以角速度ω转动，细绳与竖直方向夹角为θ，悬挂点到小球所在水平面距离为h ，绳子长度l 小球转动的周期为T ，下列说法正确的是：（ ） A ．质量增加，别的不变，则h 变大； B ．转动的角速度增加，则θ增大； C ．角速度增加，则h 增大；D ．转动的周期T 跟m 无关； 【解析】 如图所示稳定运动的时候绳子的拉力和重力的合力提供向心力．2tan tan m h mg ωθθ=化简得到2h g ω=可见h 和质量无关和角速度反相关；所以排除A ，C ．角速度增加，h 变小，绳子长度不变，cos hlθ=所以θ增大，B 正确； 2T πω=只跟h ，g 有关，跟质量无关，所以D 也正确．【答案】 B D4. 如图所示，半径为r 的圆筒，绕竖直中心轴OO '转动，小物块a 靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ．现要使a 不下滑，则圆筒转动的角速度ω应至少为（ ）A ．g r μB ．g μC ．gr D ．g r μ【解析】 水平方向上2N mr ω=，竖直方向上mg N μ≤．故g rωμ≥． 【答案】 D5. 如图所示，两个用同种材料制成的靠摩擦传动的轮A 和B 水平放置，两轮半径2A B R R =．当主动轮A 匀速转动时，在A 轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A 轮边缘上，若将小木块放在B 轮上，欲使木块相对B 轮也静止，则木块距B 轮转轴的最大距离为（ ）A ．/4B R B ．/3B RC ．/2B RD ．B R【解析】 两轮边缘上的线速度相等，由v R ω=得，12A B A B R R ωω==．小木块恰能静止在A 轮边缘，最大静摩擦力提供向心力，2A A mg mR μω=．设放在B 轮上能使木块相对静止的距B 转轴的最大距离为r ，则2Bmg mr μω=．由以上两式得22A ABR r ωω=，所以2211242AA B B B r R R R ωω==⨯=．故选项C 正确．【答案】 C6. 如图所示，OO '为竖直轴，MN 为固定在OO '上的水平光滑杆，有两个质量相同的金属球A B 、套在水平杆上，AC 和BC 是抗拉能力相同的两根细线，C 端固定在转轴OO '上。
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。
匀速圆周运动的力学原理
匀速圆周运动的力学原理匀速圆周运动是指物体在一个固定半径的圆周上以恒定的速度做运动。
在这种运动中，物体受到一个向心力的作用，使其保持在圆周上运动。
本文将探讨匀速圆周运动的力学原理，并深入分析其相关概念和公式。
一、向心力和向心加速度在匀速圆周运动中，物体受到一个向心力的作用，使其始终保持在圆周上运动。
这个向心力的大小与物体的质量和圆周运动的速度有关。
根据牛顿第二定律，向心力可以表示为：F = m * a_c其中，F为向心力，m为物体的质量，a_c为向心加速度。
向心加速度的大小可以用以下公式表示：a_c = v^2 / r其中，v为物体的速度，r为圆周的半径。
从公式可以看出，向心加速度与速度的平方成正比，与半径的倒数成反比。
这意味着，当速度增大或半径减小时，向心加速度将增大，物体将更容易脱离圆周运动。
二、离心力和离心加速度除了向心力外，物体在匀速圆周运动中还受到一个离心力的作用。
离心力的方向与向心力相反，它试图将物体从圆周上拉出。
离心力的大小可以用以下公式表示：F_e = m * a_e其中，F_e为离心力，m为物体的质量，a_e为离心加速度。
离心加速度的大小可以用以下公式表示：a_e = v^2 / r从公式可以看出，离心加速度与向心加速度相等，但方向相反。
这是因为向心加速度使物体保持在圆周上运动，而离心加速度试图将物体拉出圆周。
三、角速度和周期在匀速圆周运动中，物体的速度是恒定的，但方向不断改变。
为了描述物体在圆周上的运动，引入了一个概念——角速度。
角速度可以用以下公式表示：ω = 2π / T其中，ω为角速度，T为运动一周所需的时间，也称为周期。
从公式可以看出，角速度与周期成反比。
当周期增大时，角速度减小；当周期减小时，角速度增大。
四、力学原理和实际应用匀速圆周运动的力学原理是基于牛顿力学的基本定律得出的。
根据这些原理，我们可以推导出许多与匀速圆周运动相关的公式和定律，如圆周运动的位移公式、速度公式、圆周运动的动能公式等。
山西省临汾市临汾一中2024届物理高一上期末联考模拟试题含解析
B.摆球A受离心力和向心力的作用
C.摆球A只受重力
D.摆球A受重力、拉力和向心力的作用
6、一个物体以初速度v0沿光滑斜面向上运动，其速度v随时间t变化的规律如图所示，在连续两段时间m和n内对应面积均为S，则b时刻速度vb的大小为( )
A.
B.
C.
D.
7、(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同．三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示．下列说法正确的是
D.第7 s内速度和加速度方向相反
12、关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正确的是（）
A.同一地点轻重物体的g值一样大B.重物体的g值大
C.g值在地面任何地方一样大D.g值在赤道处小于南北两极处
二．填空题(每小题6分，共18分)
13、14、15、三．计算题(22分)
16、（12分）如图所示，木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变，当θ=37°时，可视为质点的小木块恰好能沿着木板匀速下滑．若让该小木块从木板的底端以v0=10m/s的速度沿木板向上运动，随着θ的改变，小木块沿木板向上滑行的距离将发生变化．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度为g=10m/s2
山西省临汾市临汾一中2024届物理高一上期末联考模拟试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
木棍 小球 圆周运动 受力分析
木棍小球圆周运动受力分析
物体做匀速圆周运动时合力充当向心力.小球在竖直面内做匀速圆周运动时只受重力和轻杆的弹力,需要注意的是杆的弹力不一定沿杆方向.处理方法：求出向心力大小F=mv^2/L,该力方向指向圆心,重力竖直向下,画出这两个力再按力的平行四边形定则画出向心力的另一个分力,即为轻杆对球的弹力.杆的弹力为什么不沿杆的方向？轻绳不是沿绳的方向吗？轻绳的弹力沿绳收缩的方向，但杆的弹力方向不一定沿杆。
当球经过水平位置时，杆的弹力与重力二力平衡，即杆的弹力竖直向上。
这种情况是球与杆固定在一起的必然结果，若环套在杆上，则杆对环的弹力一定垂直于杆的。
轻杆一端固定有木棍，轻杆以另一端为棍心在竖直平面内做圆周运动。
分析木棍的受力：
在最低点受有杆向上的拉力和向下的重力，这两个力的合力充当指向圆心的向心力，杆的拉力大于重力。
在最高点木棍受的杆力情况比较复杂：①当棍的速度v二√gL时，棍不受杆力，而是重力充当向心力。
②当棍速v＞√gL时，杆对棍的作用力向下。
③当棍速v＜√gr时，杆对棍作用力向上。
向心力他是一个合力,具体就是指向圆心那个方向的合力,在最低点的
时候,物体受的是自身的重力,向下,杆的拉力是向上的,由于做圆周运动合力是指向圆心的,所以向心力=拉力-重力。
高中物理 第二章 匀速圆周运动 第3节 圆周运动的实例分析教学案
第3节圆周运动的实例分析1.汽车通过拱形桥的运动可看做竖直平面内的圆周运动，在拱形桥的最高点，汽车对桥的压力小于汽车的重力。
2．旋转秋千、火车转弯、鸟或飞机盘旋均可看做在水平面上的匀速圆周运动，其竖直方向合力为零，水平方向合力提供向心力。
3．当合外力提供的向心力消失或不足时，物体将沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心而去的运动叫做离心运动。
一、汽车过拱形桥汽车过凸桥汽车过凹桥受力分析牛顿第二定律mg－N＝mv2RN－mg＝mv2R牛顿第三定律F压＝N＝mg－mv2RF压＝N＝mg＋mv2R讨论v增大，F压减小；当v增大到gR时，v增大，F压增大“旋转秋千”运动可简化为圆锥摆模型，如图231所示。
图2311．向心力来源物体做匀速圆周运动的向心力由物体所受的重力和悬线对它的拉力的合力提供。
2．动力学关系mg tan_α＝mω2r，又r＝l sin_α，则ω＝gl cos α，周期T＝2π l cos αg，所以cos α＝gω2l，由此可知，α角度与角速度ω和绳长l有关，在绳长l确定的情况下，角速度ω越大，α越大。
三、火车转弯1．运动特点火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的向心力。
2．向心力来源在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力N的合力提供。
如图232所示。
图232四、离心运动1．定义物体沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心而去的运动。
2．原因合外力提供的向心力消失或不足。
3．应用(1)离心机械：利用离心运动的机械。
(2)应用：洗衣机的脱水筒；科研生产中的离心机。
1．自主思考——判一判(1)汽车行驶至凸形桥顶时，对桥面的压力等于车的重力。
(×)(2)汽车过凹形桥底部时，对桥面的压力一定大于车的重力。
圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲(张晓整理)
高中圆周运动知识要点、受力分析和题目精讲（复习大全）一、基础知识匀速圆周运动问题是学习的难点，也是高考的热点，同时它又容易和很多知识综合在一起，形成能力性很强的题目，如除力学部分外，电学中“粒子在磁场中的运动”涉及的很多问题仍然要用到匀速圆周运动的知识，对匀速圆周运动的学习可重点从两个方面掌握其特点，首先是匀速圆周运动的运动学规律，其次是其动力学规律，现就各部分涉及的典型问题作点滴说明。
匀速圆周运动的加速度、线速度的大小不变，而方向都是时刻变化的，因此匀速圆周运动是典型的变加速曲线运动。
为了描述其运动的特殊性，又引入周期（T）、频率（f）、角速度（ ）等物理量，涉及的物理量及公式较多。
因此，熟练理解、掌握这些概念、公式，并加以灵活选择运用，是我们学习的重点。
1. 匀速圆周运动的基本概念和公式（1）线速度大小，方向沿圆周的切线方向，时刻变化；（2）角速度，恒定不变量；（3）周期与频率；（4）向心力，总指向圆心，时刻变化，向心加速度，方向与向心力相同；（5）线速度与角速度的关系为，、、、的关系为。
所以在、、中若一个量确定，其余两个量也就确定了，而还和有关。
【例1】关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A. 线速度不变B. 角速度不变C. 加速度为零D. 周期不变解析：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。
【例2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A 、B 两点，如图1所示，过A 、B 的半径与竖直轴的夹角分别为30°和60°，则A 、B 两点的线速度之比为 ；向心加速度之比为 。
ωO60°30°AB解析：A 、B 两点做圆周运动的半径分别为RR r A 2130sin =︒= R R r B 2360sin =︒=它们的角速度相同，所以线速度之比3331====BA B A B A r r r r v v ωω 加速度之比3322==BB A A B A r r a a ωω 2. 质点做匀速圆周运动的条件 （1）具有一定的速度；（2）受到的合力（向心力）大小不变且方向始终与速度方向垂直。
石家庄市第二十三中学高中物理必修二第六章《圆周运动》检测卷(答案解析)
一、选择题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，A、B间的动摩擦因数为0.5，B与盘之间的动摩擦因数为0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
则下列说法正确的是（）A．A对B的摩擦力指向圆心B．B运动所需的向心力大于A运动所需的向心力C．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍D．若缓慢增大圆盘的转速，A、B一起远离盘心2．中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。
如图所示，王峥双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3~4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。
整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．链球圆周运动过程中，链球受到的拉力指向圆心B．链球掷出后做匀变速运动C．链球掷出后运动时间与速度的方向无关D．链球掷出后落地水平距离与速度方向无关3．如图，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时（）A．火车所需向心力沿水平方向指向弯道外侧B．弯道半径越大，火车所需向心力越大C．火车的速度若小于规定速度，火车将做离心运动D．火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大4．火车转弯处的外轨略高于内轨，若火车以理想的设计车速行驶时，则提供向心力的外力是下列各力中的（ ）A ．外轨对轮的侧向压力B ．内外轨对轮的侧向压力C ．火车的重力D ．内外轨对轮的支持力5．如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨组成的轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R ，若质量为m 的火车以速度v 通过某弯道时，内外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）A ．sin v gR θ=B ．若火车速度小于v 时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内C ．若火车速度大于v 时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外D ．无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力6．我国将在2022年举办冬季奥运会，届时将成为第一个实现奥运“全满贯”国家。
圆锥摆模型解析版
圆锥摆模型一、模型建构1、圆锥摆问题：小球以一定的大小的速度在水平面内做匀速圆周运动，连接小球的细线在空中划出一个圆锥面，这样的装置叫做“圆锥摆”， “圆锥摆”是匀速圆周运动中一个典型的实例，搞清了圆锥摆的有关问题，那么匀速圆周运动中不少常用的分析和处理方法也就基本掌握了。
2、两类问题第一类：有绳圆锥摆小球受到重力G 和悬线上拉力T水平面内做匀速圆周运动，轨道圆心O ，半径r ＝l sin α 沿半径和垂直半径方向建立坐标系 垂直半径方向：T cos α=mg沿半径方向：T sin α=mg tan α=mv 2/r ＝m ω2r解得：ω＝αcos l g讨论：①当悬线长度l 一定时，ω∝αcos 1，当小球角速度ω的增大时，悬线与竖直方向的夹角α增大。
悬绳拉力T =mg/ cos α增大一、解题思路：1、确定研究对象进行受力分析2、找圆心，定半径3、沿半径和垂直半径建立坐标系4、沿两轴方向列方程求解 二、解题方法：牛顿运动定律 三、解题关键点： 1、向心力来源2、各物理量与夹角的关心 四、解题易错点 1、各物理量变化关系半径r＝l sinα增大线速度v=ωr增大②若悬线的长度l和夹角α均不相同，l cosα=h，则ω＝√gh⁄，角速度ω相同，小球到悬点在竖直方向上的距离h就相同。
第二类：无绳圆锥摆小球沿一个倒置的光滑圆锥面的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。
小球在重力G和圆锥面对它的支持力N（相当于圆锥摆中悬线的拉力T）水平面内做匀速圆周运动，轨道圆心O，半径r＝htanθ沿半径和垂直半径方向建立坐标系垂直半径方向：N sinθ=mg沿半径方向：N cosθ=mg /tanα=mv2/r＝mω2r解得：v=√gℎω=tanθ√g h⁄当v增大时，小球所处的高度h就增大半径r＝htanθ增大角速度ω=1tanθ√g h⁄减小弹力N=mg/sinθ不变可得：轨道越高，线速度v越大，角速度ω越小。
圆周运动问题分析
圆周运动问题分析【专题分析】圆周运动问题是高考中频繁考查的一种题型，这种运动形式涉及到了受力分析、牛顿运动定律、天体运动、能量关系、电场、磁场等知识，甚至连原子核的衰变也可以与圆周运动结合（衰变后在磁场中做圆周运动）。
可见，圆周运动一直受到命题人员的厚爱是有一定原因的。
不论圆周运动题目到底和什么知识相联系，我们都可以把它们分为匀速圆周运动和变速圆周运动两种。
同时，也可以把常用的解题方法归结为两条。
1、匀速圆周运动匀速圆周运动的规律非常简单，就是物体受到的合外力提供向心力。
只要受力分析找到合外力，再写出向心力的表达式就可解决问题。
2、竖直面内的非匀速圆周运动物理情景：在重力作用下做变速运动，最高点速度最小，最低点速度最大，所以最高点不容易通过。
特点：在最高点和最低点都满足“合外力等于向心力”，其他位置满足“半径方向的合外力等于向心力”，整个过程中机械能守恒。
注意：上面所述“半径方向的合外力等于向心力”实际上适用于一切情况。
另外，涉及的题目可能不仅仅是重力改变速率，可能还有电场力作用，此时，应能找出转动过程中的速率最大的位置和速率最小的位置。
基本解题方法：1、涉及受力，使用向心力方程；2、涉及速度，使用机械能守恒定律或动能定理。
【题型讲解】题型一匀速圆周运动问题例题1：如图所示，两小球A、B在一漏斗形的光滑容器的内壁做匀速圆周运动，容器的中轴竖直，小球的运动平面为水平面，若两小球的质量相同，圆周半径关系为r A>r B，则两小球运动过程中的线速度、角速度、周期以及向心力、支持力的关系如何？（只比较大小）解析：题目中两个小球都在做匀速圆周运动，其向心力由合外力提供，由受力分析可知，重力与支持力的合力提供向心力，如图3-2-2所示，由几图3-2-1何关系，两小球运动的向心力相等，所受支持力相等。
两小球圆周运动的向心力相等，半径关系为r A >r B ，由公式rv m F 2=向，可得v A >v B ；由公式2ωmr F =向，可得ωA <ωB ；由公式ωπ2=T ，可得T A >T B ；［变式训练］如图3-3-3所示，三条长度不同的轻绳分别悬挂三个小球A 、B 、C ，轻绳的另一端都固定于天花板上的P 点。
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A
VA
B
VA
r r
△V
O
VB
由△OAB与△BVAVB相似，有 v AB v r
r
△v
△L
V
r
a= △ v/△t
V = △ L /△t
图5.5-4
an
v2 r
r 2
向心加速度公式
an
v2 r
an r 2
线速度表达形式 角速度表达形式
思考
加速度是一个描述速度变化快慢的物理 量，但在匀速圆周运动中，速度大小是 不变的，那么向心加速度有什么意义？
向心加速度用来描述线速度方向变化的快慢
三、向心加速度
三、向心加速度
1. 大小： a= r2
a= v2/r
方向： 总指向圆心，向心加速度的方向是
不断变化的。
三、向心加速度
1. 大小： a= r2
a= v2/r
方向： 总指向圆心，向心加速度的方向是
不断变化的。
2. 意义：向心加速度只是描述线速度方向变 化的快慢。
2、方向： 指向圆心
3、公式：
an
v2 r
an r 2
线速度表达形式 角速度表达形式
课堂练习
1、下列关于匀速圆周运动的说法中，正确
的是 ( A )
A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂 直
B.向心加速度的方向保持不变 C.向心加速度是恒定的 D.向心加速度的大小不断变化
中心距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边
缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则( )
A. a点和b点的线速度大小相等
B. a点和b点的角速度大小相等
C. a点和c点的线速度大小相等
D. c点和d点的角速度大小相等
地球公转
地球围绕太阳转
这些物体为什么会做圆周运动？
提问：什么是匀速圆 匀速圆周运动是
做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心， 这个加速度叫做向心加速度。 向心加速度的方向：指向圆心
向心加速度的大小呢？
回顾
加速度的定义式 a v t
速度的变化量ΔV=V2—V1
速度的变化量
1、沿直线向右加速运动的物体，初速度是5m/s， 经过一段时间后，速度增大为8m/s，求这段时间 内物体速度的变化量？
课前练习
1. 机械手表中的时针与分针可视为匀
速转动，时针与分针从第一次重合到第二次
重合所经历的时间是(
).
A.1h B. 11 h C.13 h D.12 h
12
12
11
2. 如图所示为一皮
c
a
带传动装置，右轮的半径
2r b
r
r
为r, a是它边缘上的一点，
4r
左侧为一轮轴，大轮的半 d
径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮
周运动?
变加速曲线运动
“匀速”的含义是什
么变加？速曲线运动
运动状态改变
一定受到外力 一定存在加速度
讨论：那么物体所受的外力沿什么 方向？加速度又怎样呢？
(1)图6.6—1中的地球受到什么力的作用？ 这个力可能沿什么方向？
(2)图6.6—2中的小球受到几个力的作用？ 这几个力的合力沿什么方向？
一、小球受力分析
OO
一、小球受力分析
OO G
一、小球受力分析
FN OO
G
一、小球受力分析
FN OO F
G
FN与G相抵消，所以合力为F
一、小球受力分析
做匀速圆
周运动的物体，
O
合外力指向圆
O
心，与速度 v
垂直。
一、小球受力分析
做匀速圆 周运动的物体， 合外力指向圆 心，与速度 v 垂直。
O O
F
v
一、小球受力分析
V1
△V
V2
2、如果物体的速度由向右的5m/s减小到 3m/s，其速度的变化量又如何？
V1
V2
△V
3、如果初速度v1和末速度v2不在同一直线 上，如何表示速度的变化量△v?
V1
△V
V2
速度的变化量△V的图示
从同一点作出物体在一段时间内的始末两 个速度矢量v1和v2 ,做一个从初速度矢量v1 的末端指向末速度矢量v2的末端的矢量,所 作的矢量Δv就等于速度的变化量。
做匀速圆
周运动的物体， 合外力指向圆
O O
F
心，与速度 v 垂直。
F v
v
一、小球受力分析
v
做匀速圆
周运动的物体， 合外力指向圆
F
O O
F
心，与速度 v 垂直。
F v
v
当物体做匀速圆周运动时，其受 到的合力指向圆心
由牛顿第二定律：F合=ma
当物体做匀速圆周运动时，其加 速. 大小： a= r2
a= v2/r
方向： 总指向圆心，向心加速度的方向是
不断变化的。
2. 意义：向心加速度只是描述线速度方向变 化的快慢。
3. 匀速圆周运动的性质： 加速度大小不变，方向时刻改变，是变
加速运动。
课堂小结
1、定义：
做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心， 这个加速度叫做向心加速度。