专题24匀速圆周运动（解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第五章 圆周运动
专题 24 匀速圆周运动
第一部分 知识点精讲
1．匀速圆周运动
(1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的弧长相等，其所做的运动就是
匀速圆周运动。
(2)速度特点：速度的大小不变，方向始终与半径垂直。
温馨提示：匀速圆周运动是变速运动，“匀速”指的是速率不变。
2．描述圆周运动的物理量
意义 公式/单位
线速度
(v)
角速度
(ω)
(1)描述做圆周运动的物体运动快慢
的物理量
(2)是矢量，方向沿圆周切线方向
v＝＝＝2πrn 单位：m/s
描述物体绕圆心转动快慢的物理量 ω＝＝＝2πn单位：rad/s
周期和
转速(T
和n)
物体沿圆周运动一周的时间叫周期，
单位时间内转过的圈数叫转速
T＝＝单位：s
n＝，单位：r/s
向心加
速度
(an)
(1)描述速度方向变化快慢的物理量
(2)方向指向圆心，时刻在改变
an＝＝ω 2
r
单位：m/s2
温馨提示：线速度侧重于描述物体沿圆弧运动的快慢，角速度侧重于描述物体绕圆心
转动的快慢。
二、匀速圆周运动的向心力
1．作用效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2．大小：Fn＝man＝m＝mrω 2
＝mr＝mr4π2n2＝mωv。
3．方向：始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力。
4．来源：向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的
分力提供。
向心力是效果力，在分析完物体受到的重力、弹力、摩擦力等性质力后，不能另外添
加一个向心力。
物体做匀速圆周运动时，向心力由合外力提供；物体做一般的圆周运动时，向心力由
沿半径方向的合外力提供。
三、离心现象
1．定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供做圆周运动所需向
心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。
3．受力特点(如图所示)
(1)当F ＝mω2r时，物体做匀速圆周运动，如图所示；
(2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出；
(3)当F<mω2r时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力。
物体做匀速圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向心力间
的大小关系决定的。　　
第二部分 最新高考题精选
1．（2022 年6月浙江选考）下列说法正确的是
A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不变
B．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大
C．乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变
D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关
【参考答案】B
【命题意图】本题考查匀速圆周运动、惯性、空气阻力及其相关知识点。
【解题思路】链球做匀速圆周运动过程中加速度大小不变，方向改变，A错误；根据质量
是惯性大小的量度，可知足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，B正确；乒乓球被
击打过程中受到的作用力大小变化，C错误；篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速
度方向相反，D错误。
2. （2021 年高考广东学业水平选择性测试）由于高度限制，车库出入口采用图 2所示
的曲杆道闸，道闸由转动杆 OP 与横杆 PQ 链接而成，P、Q为横杆的两个端点．在道
闸抬起过程中，杆 PQ 始终保持水平．杆 OP 绕O点从与水平方向成 30°匀速转动到
60°的过程中，下列说法正确的是
A. P 点的线速度大小不变
B. P 点的加速度方向不变
C. Q 点在竖直方向做匀速运动
D. Q 点在水平方向做匀速运动
【参考答案】A
【名师解析】杆 OP 绕O点从与水平方向成 30°匀速转动到 60°的过程中，　P点的线速度
大小不变 ， P点的加速度方向始终指向 O点，方向变化，选项 A正确 B错误；P点绕 O
点做匀速圆周运动，Q点绕 P做圆周运动，所以 Q点在竖直方向和水平方向都不是做匀速
运动 ，选项 CD 错误。
3. （2021 高考全国甲卷）“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50r/s，此时纽扣上距离中心 1cm 处的点向心加速度大小
约为
A.10m/s2 B. 100m/s2 C.1000m/s2 D.10000m/s2
【参考答案】C
【名师解析】根据纽扣绕其中心的转速可达50r/s，可知角速度 ω=2π×50rad/s=100πrad/s，
z z
外力 外力
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