《2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练》专题24 圆周运动基本物理量、水平面内的圆周运动、离心现象（解析版）

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2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题 24 圆周运动基本物理量、水平面内的圆周运动、离心现象
导练目标 导练内容
目标 1圆周运动基本物理量
目标 2水平面内的圆周运动（圆锥摆、圆筒、转弯模型和圆盘临界模型）
目标 3离心现象
【知识导学与典例导练】
一、圆周运动基本物理量
1．匀速圆周运动各物理量间的关系
2．三种传动方式及特点
(1)皮带传动（甲乙）：皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等。
(2)齿轮传动（丙）：两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等。
(3)同轴传动（丁）：两轮固定在同一转轴上转动时，两轮转动的角速度大小相等。
3.向心力：
（1）来源：向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的
合力或某个力的分力，在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。
（2）公式：Fn＝man＝m＝mω2r＝mr·＝mr·4π2f2＝mωv。
【例 1】如图所示，B和C是一组塔轮，即 B和C半径不同，但固定在同一转轴上，其半径之比为 RB∶RC＝
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，由于摩擦力
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 2 2∶ ∶
B．角速度之比为 3 3 2∶ ∶
C．转速之比为 2 3 2∶ ∶
D．向心加速度大小之比为 9 6 4∶ ∶
【答案】D
【详解】A．A、B靠摩擦传动，则边缘上 a、b两点的线速度大小相等，即 va∶vb＝1 1∶
BC 同轴转动角速度相等，根据 v=ωR 又RB∶RC＝3 2∶可得 vb∶vc＝3 2∶解得线速度大小之比为
va∶vb∶vc=3 3 2∶ ∶ 故A错误；
BC．B、C同轴转动，则边缘上 b、c两点的角速度相等，即 ωb＝ωc
a、b两点的线速度大小相等，根据 v=ωR 依题意，有 RB∶RA＝3 2∶解得 ωb：ωa=2:3 解得
角速度之比为 ωa：ωb：ωc =3 2 2∶ ∶ 又ω＝2πn 所以转速之比 na：nb：nc=3 2 2∶ ∶ 故BC 错误；
D．对 a、b两点，由 解得 aa∶ab＝3 2∶对b、c两点，由 an＝ω2R解得 ab∶ac＝3 2∶可得
aa∶ab∶ac＝9 6 4∶ ∶ 故D正确。故选 D。
【例 2】如图所示，某人坐在摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。人的质量为 m，运动半径
为R，角速度大小为 ω，重力加速度为 g，当座舱运动到与圆心等高处时，则座舱对人的作用力（　　）
A．方向水平指向圆心，大小为 mω2R
B．方向竖直向上，大小为 mg
C．方向倾斜指向圆心的上方，大小为
D．方向倾斜指向圆心的下方，大小为
【答案】C
【详解】对人受力分析如下
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