搜索
第十三讲向心力生活中的圆周运动测试内容测试要求考情分析向心力B★★★★★1.向心力的定义：做圆周运动的物体所受力叫做向心力．向心力是按命名的力．2.向心力的特点是方向总是与方向垂直，匀速圆周运动的物体所受向心力的大小，而方向．3.向心力的作用效果是只改变，而不改变．4.物体所需向心力的大小：(1)Fn＝(用线速度表示)．(2)Fn＝(用角速度表示)．(3)Fn＝(用周期表示)．5.向心力的来源：做圆周运动的物体所需的向心力可以由一个力单独承担，也可以由几个力的提供，或者由提供．1.求解匀速圆周运动问题的一般步骤：(1)明确研究对象；(2)受力分析，画出受力示意图；(3)明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置；(4)对物体受力沿圆心方向合成或分解；(5)根据牛顿运动定律和圆周运动的运动学公式列方程、求解．2.典型的非匀速圆周运动是竖直面内的圆周运动．(1)如图甲和乙所示，在竖直面内圆周运动的小球通过最高点时：①当小球速度为v＝Rg时，绳子或轨道对小球没有力的作用；②当小球速度vRg时，绳子的拉力或轨道弹力指向圆心．甲乙丙(2)如图丙所示，球过最高点时：①小球v＝0时，轻杆对小球的支持力大小为mg；②小球0vRg时，轻杆对小球的弹力是支持力；③小球v＝Rg时，轻杆对小球的作用力为零；④小球vRg时，轻杆对小球的弹力是拉力，指向圆心．瞬间状态利用牛顿运动定律，过程问题利用动能定理(有时可以利用机械能守恒定律)，最高点涉及临界问题．【例1】(2018届南京学业水平模拟)物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是()A.物体必须受到恒力的作用B.物体所受合力必须等于零C.物体所受合力的大小可能变化D.物体所受合力的大小不变，方向不断改变笔记：【例2】“魔盘”是一种神奇的游乐设施，它是一个能绕中心轴转动的带有竖直侧壁的大型转盘，随着“魔盘”转动角速度的增大，“魔盘”上的人可能滑向盘的边缘．如图所示，质量为m的人(视为质点)坐在转盘上，与转盘中心O相距为r.转盘的半径为R，人与盘面及侧壁间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.(1)当转盘的角速度大小为ω0时，人未滑动，求此时人的线速度大小v；(2)求人与转盘发生相对滑动时转盘的角速度大小ω应满足的条件；(3)当人滑至“魔盘”侧壁处时，只要转盘的角速度不小于某一数值ωm，人就可以离开盘面，贴着侧壁一起转动．有同学认为，ωm的大小与人的质量有关，你同意这个观点吗？请通过计算说明理由．笔记：【例3】(2020届无锡学业水平模拟)水上摩天轮耸立在蠡湖北岸，为无锡增添了一道风景，它架设70个轿厢，可同时容纳384个人观光，如图所示．设摩天轮的半径为R，一质量为m的游客乘摩天轮匀速旋转一圈所用时间为T，重力加速度为g.求：(1)摩天轮旋转的角速度大小；(2)从最低点到最高点，该游客重力势能的增加量；(3)该游客在最高点时对轿厢的压力．笔记：1.(2019届无锡学业水平模拟)如图所示为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间．假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他()A.所受的合力为零，做匀速运动B.所受的合力变化，做变加速运动C.所受的合力恒定，做变加速运动D.所受的合力恒定，做匀加速运动(第1题)(第2题)(第3题)2.(2018届无锡学业水平模拟)洗衣机的脱水桶如图所示，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴高速转动，衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则衣服做圆周运动的向心力由()A.衣服所受的静摩擦力提供B.衣服所受重力和摩擦力的合力提供C.衣服对桶壁的弹力提供D.桶壁对衣服的弹力提供3.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所示)，则下列说法中正确的是()A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大C.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小4.(2016年江苏省普通高中学业水平测试)如图所示，长为L的细线一端固定，另一端系一质量为m的小球．小球在竖直平面内摆动，通过最低点时的速度为v，则此时细线对小球拉力的大小为()A.mgB.mv2LC.mg＋mv2LD.mg－mv2L(第4题)(第5题)5.(2020届扬州学业水平模拟)如图所示，一质量为m的汽车保持恒定的速率运动，若通过凸形桥面最高处时对路面的压力为F1，通过凹形桥面最低处时对路面的压力为F2，则有()A.F1＝mgB.F2＝mgC.F1mgD.F2mg6.(2019届启东中学模拟)电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱．但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多．学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保学生交通安全的重要举措之一．按规定电动自行车在城区限速20km/h.某同学骑自行车在水平公路上以恒定速率v转弯，已知人和车的总质量为m，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径为R，人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为()A.F＝12mv2B.F＝mv2RC.F＝mv2RD.F＝2πv2R7.(2019届宿迁学业水平模拟)在400m跑步比赛中，甲、乙两同学正以相同的速率分别通过半圆轨道上A、B两点，如图所示．设甲、乙两同学质量相等，则此时()A.甲同学的向心力大B.乙同学的向心力大C.甲、乙两同学的向心力一样大D.条件不足，无法比较8.关于铁道转弯处内、外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是()A.内、外轨一样高以防列车倾倒造成翻车事故B.外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减小车轮与铁轨间的挤压C.因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒D.以上说法均不对9.(2015年江苏省普通高中学业水平测试)如图所示，小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动．已知小球质量m＝0.40kg，线速度大小v＝1.0m/s，细线长L＝0.25m，求：(1)小球的动能Ek；(2)小球的角速度大小ω；(3)细线对小球的拉力大小F.第十三讲向心力生活中的圆周运动【知识扫描】1.沿半径指向圆心方向的效果2.线速度不变时刻改变3.线速度的方向线速度的大小4.(1)mrv2(2)mω2r(3)mT24π2r5.合力一个力的分力【典例透析】【例1】D解析：物体做匀速圆周运动时，合力提供向心力，大小不变，方向向心．【例2】(1)线速度v＝ωr，且ω＝ω0，解得v＝ω0r.(2)由μmgmω2r，解得ωrμg.(3)不同意．由FN＝mωm2R，μFN＝mg，解得ωm＝μRg，ωm与人的质量无关．【例3】(1)ω＝T2π.(2)Ep增＝mgh＝2mgR.(3)mg－FN＝mT24π2·R，FN＝mg－T24mπ2R，由牛顿第三定律可知F压＝mg－T24mπ2R，方向竖直向下．【冲关集训】1.B2.D3.B4.C5.D6.C7.B8.B9.(1)小球的动能为Ek＝21mv2＝21×0.40×1.02J＝0.20J．(2)小球的角速度大小为ω＝Lv＝0.251.0rad/s＝4.0rad/s.(3)细线对小球的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得F＝mLv2＝0.40×0.251.02N＝1.60N.