一、单选题(本大题共10小题,共50.0分)
1. 对于做匀速圆周运动的物体,下面哪些说法是错误的( )
A. 线速度不变 B. 线速度的大小不变 C. 角速度不变 D. 周期不变
2. 用绳系一个小球,使它在光滑水平面上做匀速圆周运动,小球受几个力的作用分析正确的是( )
A. 重力,桌面的支持力,绳的拉力,向心力 B. 重力,桌面的支持力,摩擦力 C. 重力,桌面的支持力,绳的拉力 D. 重力,桌面的支持力,摩擦力,向心力 3. 关于向心加速度的物理意义( )
A. 它描述的是线速度方向变化的快慢 B. 它描述的是线速度大小变化的快慢 C. 它描述的是向心力变化的快慢 D. 它描述的是角速度变化的快慢 4. 关于离心现象,下列说法中正确的是( )
它力保持不变,它不可能做( )
A. 匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀减速直线运动 D. 曲线运动
A. 当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象
B. 做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的运动 C. 做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动 D. 做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做曲线运动
5. 一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内( )
A. 速度一定在不断地改变,加速度也一定在不断地改变 B. 速度一定在不断地改变,加速度可以不变 C. 速度可以不变,加速度一定在不断地改变 D. 速度可以不变,加速度也可以不变
6. 一架飞机水平匀速飞行,从飞机上每隔2s释放一个铁球,先后共释放5个,如果不计空气阻力,则5
个球( )
A. 在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是不等间距的 B. 在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的
C. 在空中任何时刻总在飞机下方排成竖直的直线,它们的落地点是不等间距的 D. 在空中任何时刻总在飞机下方排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的
7. 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面,圆锥筒固定,有质量相等的小球A和B沿着筒的内壁在
水平面内做匀速圆周运动,A的运动半径较大,则( ) A. 球A的线速度等于球B的线速度 B. 球A的角速度等于球B的角速度
C. 球A的运动周期小于球B的运动周期
D. 球A与球B对筒壁的压力相等
8. 如图所示,在皮带传动装置中,主动轮A和从动轮B半径不等,皮带与轮之间无相对滑动,则下列说
法中正确的是( )
二、多选题(本大题共2小题,共10.0分)
11. 物体在平抛运动过程中,在相等的时间内,下列哪些量是相等的( )
A. 位移 B. 加速度 C. 平均速度 D. 速度的变化量 12. 洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上,如图所示,则此时( )
A. 衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
B. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由筒壁的弹力提供的 C. 筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而减小
D. 筒壁的弹力对衣物的摩擦力随转速增大而增大 三、填空题(本大题共2小题,共8.0分)
13. 如图所示为皮带转动装置,右边两轮共轴连接,且RA=RC=2RB皮带不打滑,则在A、B、C三轮中的周
期TA、TB、TC;线速度vA、vB、vC,角速度ωA、ωB、ωC中两两互为相等的是______。
A. 两轮的角速度相等
C. 两轮边缘的向心加速度大小相同 B. 两轮边缘的线速度大小相同 D. 两轮转动的周期相同
9. 长度为0.5m的轻质细杆OA,A端有一质量为3kg的小球,以O为圆心,在竖直平面内做圆周运动,
2
如图所示,小球通过最高点时的速度为2m/s,取g=10m/s,则此时轻杆OA将( ) A. 受到 的拉力 B. 受到24N的拉力 C. 受到 的压力 D. 受到54N的拉力
10. 物体受到几个力的作用而做匀速直线运动,如果只撤掉其中的一个力,其
14. 一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶,地形如图,由于车轮太陈旧,
途中“放了炮”,你认为在图中的途中A、B、C、D四处中,放炮的可能性最大的是______.
四、实验题探究题(本大题共1小题,共6.0分) 15. 如图是某同学用频闪照相研究平抛运动
时拍下的照片,背景方格纸的边长为2.5cm,A、B、C是同一小球在频闪照相中拍下的三个连续的不同位置时的照片,
2
则:(g=10m/s)
①频闪照相相邻闪光的时间间隔______s; ②小球水平抛出的初速度v0=______m/s;
③小球经过B点时其竖直分速度大小为vBy=______m/s. 五、计算题(本大题共3小题,共26.0分)
16. 摩托车障碍赛中,运动员在水平路面上遇到一个壕沟,壕沟的尺寸
如图所示,要安全的越过这壕沟,求摩托车的速度v0至少为多大?
2
(空气阻力不计,g=10m/s)
17. 杂技演员在做水流星表演时,用绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,若水的质量m=0.5kg,
绳长l=90cm,求:
(1)最高点水不流出的最小速率;
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(2)水在最高点速率v=4m/s时,水对桶底的压力。
18. 如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受拉力
达到F=18 N时就会被拉断.当小球从图示虚线位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断.若此时小球距水平地面的高度h=5m,求小球
落地点到P点的距离.(P点在悬点的正下方,g=10m/s2
)
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答案和解析
1.【答案】A
【解析】
4.【答案】C
【解析】
解:A、离心力是不存在的,因为它没有施力物体。所以物体不会受到离心力,故A错误。 BCD中、惯性:当物体不受力或受到的合外力为零时,物体保持静止或匀速直线运动状态。所以做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,由于惯性,物体继续保持该速度做匀速直线运动。故BD错误,C正确。 故选:C。
做圆周运动的物体,在受到指向圆心的合外力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动.所有远离圆心的运动都是离心运动,但不一定沿切线方向飞出,做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动.
物体做离心运动的条件:合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力,所有远离圆心的运动都是离心运动,但不一定沿切线方向飞出. 5.【答案】B
【解析】
解:匀速圆周运动的过程中,线速度的大小不变,但方向改变,所以线速度改变。角速度不变,周期不变,故A错误,B、C、D正确。 本题选错误的,故选:A。
用线速度是矢量,有大小有方向,在匀速圆周运动的过程中,速度的方向时刻改变,据角速度和周期的定义分析即可.
要知道在匀速圆周运动的过程中,速度的大小、向心力的大小、向心加速度的大小保持不变,但方向时刻改变. 2.【答案】C
【解析】
解:小球受重力、桌面的支持力,两个力平衡,还受绳子的拉力,拉力提供匀速圆周运动所需要的向心力。注意向心力不是受到的力,是做圆周运动所需要的力,由其它力提供。故C正确,A、B、D错误。 故选:C。
受力分析的顺序:(1)确定对象;(2)首先分析重力和外力;(3)接触力:先弹力后摩擦力. 受力分析时,按照受力分析的顺序一步步分析即可,注意每一个力都有施力物体,找不到施力物体的力是不存在的. 3.【答案】A
【解析】
解:物体既然是在做曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,但是合力不一定改变,所以加速度不一定改变,如平抛运动,所以A错误,B正确。
既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,那么速度也就一定在变化,所以CD错误。 故选:B。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,合外力大小和方向不一定变化,由此可以分析得出结论.
解:向心加速度只改变物体的速度的方向不改变速度的大小,所以向心加速度越大小,表示物体速度方向变化快慢,所以A正确。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,匀速圆周运动,平抛运动等都是曲线运动,对于
故选:A。
它们的特点要掌握住.
做匀速圆周运动的物体要受到指向圆心的向心力的作用,从而产生指向圆心的向心加速度,向心加速度只改变物体的速度的方向不改变速度的大小.
本题考查学生对向心加速度的理解,可以结合以前学的加速度的含义来理解.
机的正下方排成竖直的直线。高度一定,每个小球落地的时间相等,因为每隔2s释放一个,在
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6.【答案】D
【解析】
解:因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,所以释放的小球都在飞机的正下方,即在飞
水平方向上两小球的间隔为△x=v△t,是等间距的。故D正确,A、B、C错误。 故选:D。
匀速飞行的飞机上释放的小球做平抛运动,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动. 7.【答案】D
【解析】
因为滑轮边缘上各点与皮带上各点之间相对速度为零(皮带与轮之间无相对滑动),所以滑轮边缘上各点线速度大小都等于皮带的速度的大小.然后根据线速度与角速度的关系、向心加速度与线速度和半径的关系及周期与半径和线速度的关系求即可.
抓住两轮边缘上的线速度大小都与皮带的速度大小相等(轮和皮带间无相对滑动),能得到这个结论,对于其它结论的判断就显简单了.这结论也是皮带传动的常用结论. 9.【答案】C
【解析】
解:对于任意一个小球,受力如图:将FN沿水平和竖直方向分解得: FNcosθ=ma①,FNsinθ=mg ②。
由于A、B两球的质量相等,两球受到的支持力相等,则小球对筒壁压力大小相等,故D正确;
由①②可得:gcotθ=a,可知两球的向心加速度大小相等。 又a=
=ω2r=
r
解:设此时杆对小球的作用力为拉力,则有: T+mg=m解得:T=3×
-30=-6N
负号说明力的方向与假设相反,即球受到的力为杆子的支持力, 根据牛顿第三定律可知:杆受到6的压力,故C正确。 故选:C。
设此时杆对小球的作用力为拉力,根据圆周运动向心力公式F=m数,则方向与假设方向相同,若为负数说明力的方向与假设相反.
本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用,注意在不知道杆子对小球力的方向时,可以采用假设法.
即可求解,若解得T为正
所以半径大的线速度大,角速度小,周期大,与质量无关,故ABC错误。 故选:D。
小球做匀速圆周运动,合外力提供向心力,对物体正确进行受力分析,然后根据向心力公式列方程即可分析.
解决这类圆周运动问题的关键是对物体正确受力分析,根据向心力公式列方程进行讨论,注意各种向心加速度不同表达式形式的应用 8.【答案】B
【解析】
10.【答案】A
【解析】
解:A、物体受到几个力的作用而做匀速直线运动,如果只撤掉其中的一个力,其它力保持不变,合力与撤去的力大小相等方向相反,合力大小方向不变,不可能做匀速直线运动。故A错误。
解:A、因为皮带与轮之间无相对滑动,所以滑轮边缘上各点线速度大小都与皮带的速度的大小,所以A、B两轮边缘上线速度的大小相等,又据v=Rϖ,可得主动轮A的半径和B的半径不
B、若撤去的力与运动的方向相反,则物体做匀加速直线运动。故B正确。
等,故两轮的角速度不相等,故A错误,B正确;
C、若撤去的力与运动的方向相同,则物体做匀加速直线运动。故C正确;
C、同理
,由于半径不等,两轮边缘向心加速度大小不相等,故C错误,
D、若撤去的力与速度的方向不在同一条直线上,物体做曲线运动。故D正确。
D、因为角速度不相等,所以两轮周期也不相同,故D错误。
本题选择不可能的,故选:A。
故选:B。
物体受到几个力的作用而做匀速直线运动,如果只撤掉其中的一个力,其它力保持不变,合力
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与撤去的力大小相等方向相反,根据合力与速度方向的关系确定物体的运动.
解决本题的关键掌握判断物体做直线运动还是曲线运动的条件,当速度的方向与合力方向不在同一条直线上,物体做曲线运动,合力的方向与速度方向在同一条直线上,物体做直线运动.
11.【答案】BD
【解析】
13.【答案】vA=vB;ωB=ωC;TA=TB
【解析】
解:因为A、B两轮由不打滑的皮带相连,所以相等时间内A、B两点转过的弧长相等,即vA=vB。 B与C属于同轴转动,角速度相同,由ω=ωB=ωC;TA=TB。
故答案为:vA=vB;ωB=ωC;TA=TB。
利用同轴转动,角速度相同,皮带不打滑,皮带各点的线速度大小相等,由v=ωr知线速度相同时,角速度与半径成反比;角速度相同时,线速度与半径成正比。
明确同轴转动,角速度相同,皮带不打滑,皮带各点的线速度大小相等;灵活应用v=ωr、T=
=
【解析】
,知周期相同所以两两相同的物理量为:vA=vB;
解:A、在相等时间内,平抛运动在水平方向上的位移相等,竖直方向上的位移不等,根据平行四边形定则知,位移的大小不等,根据平均速度的定义式知,平均速度不等。故A、C错误。 B、平抛运动的加速度不变,竖直向下。故B正确。
D、因为平抛运动的加速度不变,可知在相等时间内的速度变化量相同。故D正确。 故选:BD。
平抛运动的加速度不变,做匀变速曲线运动,结合平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,结合平行四边形定则分析位移、平均速度是否相同.
解决本题的关键知道平抛运动做匀变速曲线运动,以及知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律. 12.【答案】AB
【解析】
求解。
14.【答案】C
解:在最高点有:mg-N=m在最低点,有:N-mg=m
,解得N=mg-,解得N=mg+m
<mg. >mg.
知C处支持力最大,则C处最可能放炮. 故答案为:C
汽车在丘陵山地做圆周运动,靠径向的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出何处支持力最大,何处放炮的可能性最大.
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行分析. 15.【答案】0.05 1.5 0.75
【解析】
解:A、衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用。故A正确。
B、筒壁的弹力F提供衣物的向心力,得到F=mω2R=m(2πn)2R,可见。转速n增大时,弹力F也增大。故B正确。
C、衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动,衣物的重力与静摩擦力平衡,筒的转速增大时,摩擦力不变。故CD错误。 故选:AB。
衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动,衣物的重力与静摩擦力平衡,筒壁的弹力提供衣物的向心力,根据向心力公式分析筒壁的弹力随筒转速的变化情况. 本题是生活中圆周运动问题,要学会应用物理知识分析实际问题.
解:①根据平抛运动规律有:
2
在竖直方向:hBC-hAB=g△t,
代入数据解得:△t=0.05 s.
②根据水平方向运动特点有:x=3L=v0△t, 由此解得:v0=1.5m/s.
③小球经过B点时其竖直分速度大小等于A到C的竖直位移与所用时间的比值,所以得:
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=m/s=0.75m/s (2)水在最高点速率v=4m/s时,以水为研究对象,分析受力情况:重力和桶底的弹力,其合力提供水做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律求解此弹力,再牛顿第三定律,求出水对桶的压力大小和方向。
本题应用牛顿第二定律破解水流星节目成功的奥秘,关键在于分析受力情况,确定向心力的来
故答案为:①0.05;②1.5;③0.75.
平抛运动在竖直方向上是匀变速运动,由BC和AB之间的竖直方向的距离差可以求出时间间隔,也就可以求出闪光频率;在水平方向上是匀速直线运动,由ABC三点在水平方向上的位移,和两点之间的时间间隔,可以求得水平速度,也就是小球的初速度.
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式和推论灵活求解.
16.【答案】解:根据h= 得:t=
则: 答:摩托车的速度v0至少为15m/s 【解析】
源。
18.【答案】解:球摆到悬点正下方时,线恰好被拉断,说明此时线的拉力F=18 N,则由牛顿第二定律有:
F-mg=m
可求得线断时球的水平速度为v=
2
线断后球做平抛运动,由h= gt
m/s=2 m/s
可求得物体做平抛运动的时间为t= s=1 s
1 m=2 m,即小球落地点到P点的距离为2m. 则平抛运动的水平位移为x =vt=2×
答:小球落地点到P点的距离为2m. 【解析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,运动的时间由高度决定,然后根据水平距离求出摩托车的速度.
小球摆到最低点时细线恰好被拉断,此时细线的拉力达到最大值F=18N,由重力和拉力的合力提供向心力,列式求出小球摆到最低点时的速度.
解决本题的关键知道平抛运动的高度决定运动的时间,初速度和时间共同决定水平位移. 17.【答案】解:(1)水桶运动到最高点时,设速度为v时恰好水不流出,由水的重力刚好提供其做圆周
运动的向心力,根据牛顿第二定律得: mg=m
细线被拉断后,小球做平抛运动,由高度h求出平抛运动的时间,再求出小球落地处到地面上P点的距离S.
本题是向心力知识、牛顿第二定律和平抛运动知识的综合,关键要正确分析小球摆到最低点时的受力情况,由牛顿第二定律求速度.
得:v= =3m/s
(2)对水研究,在最高点时由水的重力和桶底的弹力的合力提供水做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律得: mg+N=m
则得:N=m( -g)= N
由牛顿第三定律得水对桶底的压力为:N =N= N。 答:(1)最高点水不流出的最小速率为3m/s;
(2)水在最高点速率v=4m/s时,水对桶底的压力为 N。 【解析】
(1)水桶运动到最高点时,水不流出恰好不流出时,由水的重力刚好提供其做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律求解最小速率;
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