2019-2020年高一物理 寒假作業(yè) 第15天 圓周運(yùn)動(dòng) 新人教版.doc
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2019-2020年高一物理 寒假作業(yè) 第15天 圓周運(yùn)動(dòng) 新人教版 考綱要求:II 難易程度:★★★★☆ 有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本模型,下列說法正確的是 A.如圖a,汽車通過拱橋的最高點(diǎn)處于超重狀態(tài) B.如圖b所示是一圓錐擺,增大θ,若保持圓錐的高不變,則圓錐擺的角速度不變 C.如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速度圓周運(yùn)動(dòng),則在A、B兩位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等 D.火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí),內(nèi)軌對內(nèi)軌緣會(huì)有擠壓作用 【參考答案】B 【試題解析】汽車在最高點(diǎn)mg–FN=知FN<mg,故處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;如圖b所示是一圓錐擺,重力和拉力的合力F=mgtan θ=mω2r;r=Lsin θ,知ω=,故增大θ,但保持圓錐的高不變,角速度不變,故B正確;根據(jù)受力分析知兩球受力情況相同,即向心力相同,由F=mω2r知r不同,角速度不同,故C錯(cuò)誤;火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí),重力和支持力的合力不足以提供向心力,則外軌對內(nèi)輪緣會(huì)有擠壓作用,故D錯(cuò)誤。故選B。 【名師點(diǎn)睛】此題考查圓周運(yùn)動(dòng)常見的模型,每一種模型都要注意受力分析找到向心力,從而根據(jù)公式判定運(yùn)動(dòng)情況,如果能記住相應(yīng)的規(guī)律,做選擇題可以直接應(yīng)用,從而大大的提高做題的速度,所以要求同學(xué)們要加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的記憶。 【知識(shí)補(bǔ)給】 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 1.對線速度、角速度、周期和轉(zhuǎn)速的理解 (1)v、T、r的關(guān)系:物體在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中,通過的弧長,所用時(shí)間為,則; (2) ω、T的關(guān)系:物體在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中,轉(zhuǎn)過的角度,所用時(shí)間為,則; (3)ω、n的關(guān)系:物體在1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過n圈,1圈轉(zhuǎn)過的角度為2π,則1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度,即; (4)v、ω、r的關(guān)系:; a.r一定時(shí),; b.ω一定時(shí),; c.v一定時(shí),; 注意:a.v、ω、r間的關(guān)系是瞬時(shí)對應(yīng)的; b. v、ω、r三個(gè)量中,只有先確定其中一個(gè)量不變,才能進(jìn)一步明確另外兩個(gè)量是正比還是反比關(guān)系; c.比較物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢看線速度,比較物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢看周期和角速度。 2.傳動(dòng)裝置中各物理量間的關(guān)系 (1)傳動(dòng)的幾種情況 a.皮帶傳動(dòng)(線速度大小相等)b.同軸傳動(dòng)(角速度相等)c.齒輪傳動(dòng)(線速度大小相等)d.摩擦傳動(dòng)(線速度大小相等) (2)傳動(dòng)裝置中的兩個(gè)結(jié)論 a.凡是直接用皮帶傳動(dòng)(包括鏈條傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng))的兩個(gè)輪子,兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等; b.凡是同一個(gè)輪軸上(各個(gè)輪都繞同一根軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))的輪子,輪上各點(diǎn)的角速度都相等(軸上的點(diǎn)除外)。 3.向心力和向心加速度 (1)向心加速度與半徑的關(guān)系 在表達(dá)式中,an與兩個(gè)量(ω或v、r)有關(guān),在討論時(shí)要注意用控制變量法分析:若角速度ω相同,a∝r;若線速度v大小相同,。an與r的關(guān)系可用圖甲、乙表示。 注意:應(yīng)注意向心加速度公式,在v一定的情況下,方可認(rèn)為物體的向心加速度an與r成反比,而在ω一定的情況下,可認(rèn)為向心加速度an與r成正比,因向心加速度的每個(gè)公式都涉及三個(gè)物理量的變化關(guān)系,所以必須在某一物理量不變時(shí),才可以判斷另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。 (2)向心力 ①定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心的合外力; ②作用效果:產(chǎn)生向心加速度,不斷改變線速度的方向; ③方向:總是沿半徑指向圓心; ④大?。?; ⑤向心力是按作用效果來命名的; ⑥向心力的特點(diǎn) a.向心力是按力的作用效果來命名的力,它不是具有確定性質(zhì)的某種力,相反,任何性質(zhì)的力都可以作為向心力; b.向心力的作用效果是改變線速度的方向,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力即為向心力,其方向一定指向圓心,是變化的(線速度大小變化的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力不指向圓心,它既改變速度方向,同時(shí)也改變速度的大小,即產(chǎn)生法向加速度和切向加速度); c.向心力可以是某幾個(gè)力的合力,也可以是某個(gè)力的分力; ⑦向心力的來源分析 a.任何一種力或幾種力的合力,它使物體產(chǎn)生向心加速度; b.若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力必然是物體所受的合力,它始終沿著半徑方向指向圓心,并且大小恒定; c.若物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力則為物體所受的合力在半徑方向上的分力,而合力在切線方向的分力則用于改變線速度的大小。 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的輕繩模型與輕桿模型比較 輕 繩 模 型 輕 桿 模 型 常 見 類 型 均是沒有支撐的小球 均是有支撐的小球 過最高 點(diǎn)的臨界條件 由得 v臨=0 討論分析 1.過最高點(diǎn)時(shí),v≥ ,F(xiàn)N+ ,繩、軌道對球產(chǎn)生彈力FN。 2.當(dāng)v<時(shí),不能過最高點(diǎn),在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已經(jīng)脫離了圓軌道。 1.當(dāng)v=0時(shí),F(xiàn)N=mg,F(xiàn)N為支持力,沿半徑背離圓心。 2.當(dāng)0<v<時(shí),,F(xiàn)N背離圓心,隨v的增大而減小。 3.當(dāng)v=時(shí),F(xiàn)N=0。 4.當(dāng)v>時(shí),,F(xiàn)N指向圓心并隨v的增大而增大。 某變速箱中有甲、乙、丙三個(gè)齒輪,如圖所示,其半徑分別為r1、r2、r3,若甲輪的角速度為ω,則丙輪邊緣上某點(diǎn)的向心加速度為 A. B. C. D. 如圖所示,甲、乙兩人分別站在赤道和緯度為45的地面上,隨地球一起自轉(zhuǎn),則 A.甲的線速度大 B.乙的線速度大 C.甲的角速度大 D.乙的角速度大 如圖長為L的懸線固定在O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方L/2處有一釘子C,把懸線另一端的小球m拉到跟懸點(diǎn)在同一水平面上無初速度釋放(懸線拉直),小球到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子,則小球 A.線速度突然增大 B.角速度不變 C.向心加速度突然減小 D.懸線的拉力突然增大 質(zhì)量為m的石塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中,如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變,如圖所示,那么 A.因?yàn)樗俾什蛔儯允瘔K的加速度為零 B.石塊下滑過程中受的合外力越來越大 C.石塊下滑過程中的摩擦力大小逐漸變大 D.石塊下滑過程中的加速度大小不變,方向始終指向球心 如圖所示,有一陀螺其下部是截面為等腰直角三角形的圓錐體、上部是高為h的圓柱體,其上表面半徑為r,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω?,F(xiàn)讓旋轉(zhuǎn)的陀螺以某水平速度從距水平地面高為H的光滑桌面上水平飛出后恰不與桌子邊緣發(fā)生碰撞,陀螺從桌面水平飛出時(shí),陀螺上各點(diǎn)中相對桌面的最大速度值為(已知運(yùn)動(dòng)中其轉(zhuǎn)動(dòng)軸一直保持豎直,空氣阻力不計(jì)) A. B. C.+ωr D.r+ωr 如圖所示,兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的的木塊A和B(mA=2mB)放在轉(zhuǎn)盤上,兩者用長為L的細(xì)繩連接,木塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍,A放在距離轉(zhuǎn)軸L處,整個(gè)裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。開始時(shí),繩恰好伸直但無彈力,現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng),使角速度緩慢增大,以下說法正確的是 A.當(dāng)時(shí),A、B所受摩擦力大小相等 B.ω在范圍內(nèi)增大時(shí),B所受摩擦力變大 C.ω在范圍內(nèi)增大時(shí),A所受摩擦力一直變大 D.當(dāng)時(shí),A、B相對于轉(zhuǎn)盤會(huì)滑動(dòng) 如圖所示,小球A可視為質(zhì)點(diǎn),裝置靜止時(shí)輕質(zhì)細(xì)線AB水平,輕質(zhì)細(xì)線AC與豎直方向的夾角θ=37。已知小球的質(zhì)量為m,細(xì)線AC長l,B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等。裝置BO′O能以任意角速度繞豎直軸O′O轉(zhuǎn)動(dòng),且小球始終在BO′O平面內(nèi),那么在ω從零緩慢增大的過程中(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8) A.兩細(xì)線張力均增大 B.細(xì)線AB中張力一直變小,直到為零 C.細(xì)線AC中張力先不變,后增大 D.當(dāng)AB中張力為零時(shí),角速度可能為 【參考答案】 A 甲丙的線速度大小相等,根據(jù)知甲丙的向心加速度之比為,甲的向心加速度,則,A正確。 D AD、由于石塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),只存在向心加速度,大小不變,方向始終指向球心,故D正確,A錯(cuò)誤;B、由,知合外力大小不變,故B錯(cuò)誤;C、又因石塊在運(yùn)動(dòng)方向(切線方向)上合力為零,才能保證速率不變,在該方向重力的分力不斷減小,所以摩擦力不斷減小,故C錯(cuò)誤;故選D。 【點(diǎn)睛】關(guān)鍵知道物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合外力提供向心力,向心加速度的方向始終指向圓心。 C 陀螺下部分高為h′=r;下落h′所用時(shí)間為t,則h′=gt2;陀螺水平飛出的速度為v,則r=vt;解得;陀螺自傳的線速度為v′=ωr;陀螺上的點(diǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度與陀螺的水平分速度的方向相同時(shí),對應(yīng)的速度最大,所以最大速度是:v>ωr+,故C正確,ABD錯(cuò)誤;故選C。 【點(diǎn)睛】該題將圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)結(jié)合在一起來考查運(yùn)動(dòng)的合成,計(jì)算的方法雖然比較簡單,但解答的難點(diǎn)是能否理解“陀螺上的最大線速度”這一點(diǎn),要耐心琢磨,用心體會(huì)。 AD 當(dāng)細(xì)繩將要有彈力時(shí),對B物體;kmg=m2Lω2,解得,故當(dāng)時(shí),細(xì)繩無張力,此時(shí)A所受摩擦力大小fA=2mLω2;B所受摩擦力大小fB=m2Lω2,則兩物體所受摩擦力相等,選項(xiàng)A正確;當(dāng)A所受的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),A、B相對于轉(zhuǎn)盤會(huì)滑動(dòng),對A有:k?2mg–T=2m?Lω2,對B有:T+kmg=m?2Lω2,解得,當(dāng)時(shí),A、B相對于轉(zhuǎn)盤會(huì)滑動(dòng),故D正確。角速度0<ω<,B所受的摩擦力變大,ω在范圍內(nèi)增大時(shí),B所受摩擦力不變,故B錯(cuò)誤。ω在范圍內(nèi)增大時(shí),A所受摩擦力一直變大;當(dāng)時(shí),A要滑動(dòng),摩擦力不變,C錯(cuò)誤;故選AD。 拉力不為0,當(dāng)轉(zhuǎn)速在≤ω≤時(shí),AB的拉力為0,角速度再增大時(shí),AB的拉力又會(huì)增大,故AB錯(cuò)誤;當(dāng)繩子AC與豎直方向之間的夾角不變時(shí),AC繩子的拉力在豎直方向的分力始終等于重力,所以繩子的拉力繩子等于1.25mg;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于后,繩子與豎直方向之間的夾角增大,拉力開始增大;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于后,繩子與豎直方向之間的夾角不變,AC上豎直方向的拉力不變,當(dāng)水平方向的拉力增大,AC的拉力繼續(xù)增大,故C正確;由開始時(shí)的分析可知,當(dāng)ω取值范圍為≤ω≤,繩子AB的拉力都是0,故D正確。故選CD。 圖甲 圖乙 【點(diǎn)睛】本題考查了共點(diǎn)力平衡和牛頓第二定律的基本運(yùn)用,解決本題的關(guān)鍵理清小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源,確定小球運(yùn)動(dòng)過程中的臨界狀態(tài),運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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