第一篇　专题一　第4讲　圆周运动　天体的运动--2025年高考物理大二轮复习课件+讲义+专练

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第4讲　圆周运动　天体的运动
1.会分析常见圆周运动的向心力来源，并会处理圆周运动的问题。2.知道开普勒定律，掌握万有引力定律，会分析天体的运动规律，会比较卫星的运行参量。
考点二　万有引力与宇宙航行
1.圆周运动的三种临界情况(1)接触面滑动临界：Ff=Ffmax。(2)接触面分离临界：FN=0。(3)绳恰好绷紧：FT=0；绳恰好断裂：FT达到绳子可承受的最大拉力。
2.常见的圆周运动及临界条件(1)水平面内的圆周运动
(2)竖直面及倾斜面内的圆周运动
　 (2023·全国甲卷·17)一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于A.1　　　B.2　　　C.3　　　D.4
　 (2024·江西卷·14)雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图(a)、(b)所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心O点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘A处固定连
接一轻绳，轻绳另一端B连接转椅(视为质点)。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，不计空气阻力。
(1)在图(a)中，若圆盘在水平雪地上以角速度ω1匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为r1的匀速圆周运动。求AB与OB之间夹角α的正切值。
(2)将圆盘升高，如图(b)所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O1点做半径为r2的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子在水平雪地上的投影A1B与O1B的夹角为β。求此时圆盘的角速度ω2。
3.天体质量和密度的计算
4.卫星的发射、运行及变轨
　 (2024·湖北卷·4)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
　 (2023·湖北卷·2)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2，如图所示。根据以上信息可以得出A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D.下一次“火星冲日”出现在2023年12月8日之前
1.(2024·黑龙江省二模)如图甲所示，汽车的后备箱里水平放着一个装有圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，当汽车以恒定速率通过如图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道ABC时，木箱及箱内工件均保持相对静止。从汽车行驶方向上看，下列说法正确的是A.Q和M对P的支持力大小始终相等B.汽车过A点时，汽车重心的角速度最小C.汽车过A、B、C三点时工件P受到的合　外力大小相等D.汽车过A、C两点时，M对P的支持力小于Q对P的支持力
2.(2024·江苏卷·8)生产陶瓷的工作台匀速转动，台面上掉有陶屑，陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面足够大)，则A.越靠近台面边缘的陶屑质量越大B.越靠近台面边缘的陶屑质量越小C.陶屑只能分布在圆台边缘D.陶屑只能分布在某一半径的圆内
3.(2024·内蒙古赤峰市一模)2023年10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，下列说法正确的是A.飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点时的加速度比飞船　在圆轨道Ⅰ经过A点时的加速度大B.飞船在椭圆轨道Ⅱ 经过A点时的速度一定大于　11.2 km/sC.飞船沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅲ运行的周期D.在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上飞船与地心连线在相等的时间内扫过的面积相等
5.(2024·安徽省名校联盟联考)某同学设计了如图所示实验装置研究向心力，轻质套筒A和质量为1 kg的小球B通过长度为L的轻杆及铰链连接，套筒A套在竖直杆OP上与原长为L的轻质弹簧连接，小球B可以沿水平槽滑动，让系统以某一角速度绕OP匀速转动，球B对水平槽恰好无压力，此时轻杆与竖直方向夹角θ=37°。已知弹簧的劲度系数为100 N/m，弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦，cs 37°=0.8，sin 37°=0.6，则系统转动的角速度ω为A.2 rad/sB.2.5 rad/sC.4 rad/sD.5 rad/s
7.(2024·北京市西城区二模)如图所示，长为L的杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为m的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度ω做匀速圆周运动，其中A点为最高点，C点为最低点，B、D点与O点等高。已知重力加速度为g，下列说法正确的是A.小球在B、D两点受到杆的作用力大于mgB.小球在A、C两点受到杆的作用力大小的差值为6mgC.小球在B、D两点受到杆的作用力大小等于mω2LD.小球从A点到B点的过程，杆对小球做的功等于mgL
9.(2024·重庆市第一中学检测)如图(a)所示，质量均为1 kg的物体A和B放置在水平圆盘上，与圆盘间的动摩擦因数分别为μA和μB。用两根不可伸长的水平细绳将物体A、B和圆盘转轴相连，物体A、B与转轴的距离分别为rA和rB。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘绕转轴转动的角速度ω缓慢增大时，转轴与物体A之间的细绳拉力FT1、A与B之间的细绳拉力FT2随ω2的关系如图(b)所示。取g=10 m/s2，则下列选项正确的是A.μA=0.25B.μB= mD.rB=2.5 m
10.(2024·辽宁沈阳市质量监测)如图甲，水平面内有一条双线等宽光滑轨道，它由直轨道和两个半圆形轨道组成。
(1)当v0=2 m/s时，小圆柱体可以安全通过半圆形轨道，求小圆柱体在直轨道和半圆形轨道上运动时，内侧轨道对小圆柱体的支持力F内1、F内2的大小；
答案　2 N　1.2 N　
(2)为确保小圆柱体沿半圆形轨道运动不脱轨，初速度v0不能超过多少？(结果可以保留根式)