2019-2020年高一物理 第4單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析)(有解析) 大綱人教版.doc
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2019-2020年高一物理 第4單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析)(有解析) 大綱人教版 基礎(chǔ)鞏固 1.在水平路面上轉(zhuǎn)彎的汽車,向心力是( ?。? A.重力和支持力的合力 B.靜摩擦力 C.滑動(dòng)摩擦力 D.牽引力 解析:注意水平路面與傾斜路面的區(qū)別.汽車受重力、支持力及靜摩擦力的作用,重力與支持力在豎直方向上,靜摩擦力在水平方向提供汽車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎所需的向心力,B正確. 答案:B 2.如圖5-6-9所示,用細(xì)線吊著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).關(guān)于小球的受力情況,正確的是 …( ) 圖5-6-9 A.重力、繩子的拉力、向心力 B.重力、繩子的拉力 C.重力 D.以上說(shuō)法均不正確 解析:向心力是由合力充當(dāng)?shù)?,不是單?dú)一類性質(zhì)力.小球受重力和拉力,由重力和拉力的合力充當(dāng)向心力,而不是受一個(gè)向心力,故B正確. 答案:B 3.當(dāng)汽車通過(guò)圓弧凸形橋時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( ?。? A.汽車在橋頂通過(guò)時(shí),對(duì)橋的壓力一定小于汽車的重 B.汽車通過(guò)橋頂時(shí)的速度越小,對(duì)橋的壓力就越小 C.汽車所需的向心力由橋?qū)ζ嚨闹С至?lái)提供 D.若汽車通過(guò)橋頂?shù)乃俣葹椋╣為重力加速度,R為圓弧形橋面的半徑),則汽車對(duì)橋頂?shù)膲毫榱? 解析:可據(jù)分析判斷,為橋?qū)ζ嚨闹С至? 汽車通過(guò)圓弧凸形橋頂時(shí),汽車過(guò)橋所需的向心力由重力和橋?qū)嚨闹С至餐峁x項(xiàng)C錯(cuò)誤.由牛頓第二定律,有,汽車所受的支持力;由牛頓第三定律知,汽車對(duì)橋頂?shù)膲毫εc等大反向,所以汽車在橋頂通過(guò)時(shí),對(duì)橋的壓力一定小于其重力,選項(xiàng)A正確.由上式可以看出,v越小,越大,對(duì)橋的壓力也越大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.當(dāng)時(shí),=0,車對(duì)橋的壓力為零,選項(xiàng)D正確. 答案:AD 4.一輛滿載的卡車在起伏的公路上勻速行駛,如圖5-6-10所示,由于輪胎過(guò)熱,容易爆胎.爆胎可能性最大的地段是…( ?。? 圖5-6-10 A.A處 B.B處 C.C處 D.D處 解析:在A、B、C、D各點(diǎn)均由重力與支持力的合力提供向心力,爆胎可能性最大的地段為輪胎與地面擠壓力的最大處. 在A、C兩點(diǎn)有:,;在B、D兩點(diǎn)有,,且R越小,F(xiàn)越大,故FD最大,即D處最容易爆胎. 答案:D 5.如圖5-6-11,細(xì)輕桿的一端與一小球相連,可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)給小球一初速度,使它在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),圖中A、B分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn).則桿對(duì)球的作用力可能是( ) 圖5-6-11 A.A處為拉力,B處為拉力 B.A處為拉力,B處為推力 C.A處為推力,B處為拉力 D.A處為推力,B處為推力 解析:桿既可提供拉力,也可提供支持力,桿提供的力與小球重力的合力充當(dāng)向心力,可由進(jìn)行討論. 小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由重力和桿對(duì)球的作用力共同提供.小球在最低點(diǎn)a處,向心力方向必須豎直向上而重力方向豎直向下,所以桿對(duì)球的作用力必定方向向上指向圓心,即桿對(duì)球的作用力只能是拉力(于是可排除C、D兩個(gè)選項(xiàng)).球在最高點(diǎn)b處,所需的向心力方向應(yīng)豎直向下,重力方向豎直向下,則桿對(duì)球作用力的情況取決于球此時(shí)速度的大小.當(dāng)小球以速率(R為球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑)運(yùn)動(dòng)時(shí),,重力剛好滿足向心力的需要,桿對(duì)球的作用力為零;當(dāng)小球速率,即時(shí),重力不足以提供所需的向心力,桿就對(duì)球施加向下的拉力以滿足向心力的需要;當(dāng),即時(shí),桿就對(duì)球施以向上的推力以滿足向心力的需要.選項(xiàng)A、B正確. 答案:AB 6.飛機(jī)俯沖拉起的一段軌跡可看作一段圓弧,如圖5-6-12所示.飛機(jī)做俯沖拉起運(yùn)動(dòng)時(shí),在最低點(diǎn)附近做半徑R=180 m的圓周運(yùn)動(dòng),如果飛行員的體重m=70 kg,飛機(jī)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)P時(shí)的速度v=360 km/h,則這時(shí)飛行員對(duì)座位的壓力為__________N. 圖5-6-12 解析:分析向心力的來(lái)源,據(jù)求解. 飛機(jī)在最低點(diǎn)的速度v=100 m/s,此時(shí)座位對(duì)飛行員的支持力與飛行員所受重力的合力提供所需要的向心力: 可得:=4 589 N. 根據(jù)牛頓第三定律可知,飛行員對(duì)座位的壓力為4 589 N,方向向下. 答案:4 589綜合應(yīng)用 7.如圖5-6-13所示,用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),圓周半徑為R.則下列說(shuō)法正確的是( ?。? 圖5-6-13 A.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩子張力可以為零 B.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零 C.小球剛好過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度是 D.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩子對(duì)小球的作用力可以與球所受的重力方向相反 解析:本題考查豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析及速度計(jì)算.小球在最高點(diǎn)時(shí),受重力mg、繩子豎直向下的拉力F(注意:繩子不能產(chǎn)生豎直向上的支持力). 向心力為Fn=mg+F 根據(jù)牛頓第二定律得 可見(jiàn),v越大時(shí),F(xiàn)越大,v越小時(shí),F(xiàn)越小 當(dāng)F=0時(shí),得[ 討論:(1)v很小時(shí),可保證小球通過(guò)最高點(diǎn),但F很小. (2)當(dāng)v很小并趨近于零時(shí),則很小并趨近于零,由于重力一定,重力大于小球所需向心力,小球偏向圓心方向,不能達(dá)到最高點(diǎn),在到最高點(diǎn)之前已做斜拋運(yùn)動(dòng)離開(kāi)圓軌道. (3)當(dāng)時(shí),F(xiàn)=0,即剛好通過(guò). 所以,正確選項(xiàng)為A、C. 答案:AC 8.(重慶理綜)宇航員在月球上做自由落體實(shí)驗(yàn),將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放,經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面(設(shè)月球半徑為R).據(jù)上述信息推斷,飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速率為( ?。? A. B. C. D. 解析:物體自由落體運(yùn)動(dòng),設(shè)地球表面重力加速度為g,,,飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則,,所以B選項(xiàng)正確. 答案:B 9.如圖5-6-14所示,在質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)的飛輪上,固定著一個(gè)質(zhì)量為m的重物(m可視為質(zhì)點(diǎn)),重物到飛輪中心O的距離為R.為了使電動(dòng)機(jī)的底座不離開(kāi)地面,飛輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω最大為_(kāi)__________. [ 圖5-6-14 解析:可采用隔離法,依據(jù)牛頓第二定律并結(jié)合勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)對(duì)重物與底座分別列方程求解. 重物轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)位置時(shí),重物所受的重力和輪的拉力的合力提供重物做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,,ω越大,越大.再分析電動(dòng)機(jī):受重力Mg,方向豎直向下;重物對(duì)飛輪的拉力,方向豎直向上;一般情況下還受到地面的支持力,方向豎直向上.當(dāng)電動(dòng)機(jī)靜止時(shí),這三力平衡,.當(dāng)ω增大時(shí),增大,也增大,就減小,只要,電動(dòng)機(jī)就不會(huì)離開(kāi)地面.令,代入,就可得此情況下飛輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的最大值為. 答案: 10.一汽車重4 t,途經(jīng)一圓弧形拱橋,圓弧半徑為20 m.若橋最高處能承受的最大壓力為2.94104 N,則汽車速度多大時(shí)才能安全開(kāi)過(guò)橋頂? 解析:汽車重力與橋的支持力提供向心力,當(dāng)支持力恰好為零時(shí),是汽車飛離橋面的臨界條件. 汽車以速度v 開(kāi)過(guò)圓弧形拱橋頂,受重力mg和橋的支持力,其合力提供向心力,.當(dāng)橋最高處承受的最大壓力為=2.94104N時(shí),橋?qū)ζ嚨淖畲笾С至?2.94104N(依據(jù)牛頓第三定律),將的值代入上式,可求得汽車安全過(guò)橋的最小速度為m/s=7 m/s.當(dāng)=0(橋面不受力)時(shí),有,求得汽車安全過(guò)橋的最大速度為m/s=14 m/s(當(dāng)時(shí),汽車將飛過(guò)橋頂,那是不安全的).故當(dāng)7 m/s≤v≤14 m/s時(shí),汽車可安全開(kāi)過(guò)橋頂. 圖5-6-15 11.如圖5-6-15所示,豎直圓筒內(nèi)壁光滑,半徑為R,頂部有入射口A,在A的正下方h處有出口B.一質(zhì)量為m的小球從入口A沿切線方向由水平槽射入圓筒內(nèi),要使球從B處飛出,小球射入口A的速度v0應(yīng)滿足什么條件?在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,球?qū)ν驳膲毫τ卸啻螅? 解析:不妨將小球的軌跡展開(kāi),可知小球的運(yùn)動(dòng)可分解為豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)與水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng). 小球自入口A射入后的運(yùn)動(dòng)可以分解成兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),一個(gè)是以入射速率為線速度在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng).設(shè)小球在圓筒內(nèi)繞過(guò)圈后,從B處飛出,則小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)走過(guò)的路程是: 在豎直方向上有: 由①②兩式消去t得:(=1,2,3,…) 小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在水平方向只受支持力,總是指向圓心,充當(dāng)向心力.則由向心力公式可知: (=1,2,3,…).- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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