快乐周周练—-第一周 3.7
一、单选题(每题 3 分,共 36 分)
1. 物体做匀速圆周运动时, 下列说法正确的是 ( )
A. 物体所受合力必须等于零 B. 物体所受合力的大小不变, 方向不断改变
C. 物体所受合力的大小可能变化 D. 物体所受合力不变
2. 气嘴灯对自行车的气嘴起到装饰作用,使夜间骑行时自行车有个性的灯光效果,是夜骑的一道风景线, 深受骑行爱好者喜爱,气嘴灯安装在自行车的气嘴上,骑行时会发光,一种气嘴灯的感应装置结构如图所示,一重物套在光滑杆上,重物上的触点 与固定在 端的触点 接触后,LED 灯就会发光,关于以上信息下列说法正确的是( )
A. 正确安装使用时,装置 A 端的线速度比 B 端的大
B. 自行车匀速转动时, 装置运动到最下端时比最上端更容易发光
C. 要在较低的转速时发光, 可以更换质量更小的重物
D. 要在较低的转速时发光, 可以更换劲度系数更大的弹簧
3. 一个半径为 R 的纸质小圆筒, 绕其中心轴 O 匀速转动, 角速度为 O 。一粒子弹沿半径 AO 方向由纸筒上点 A 打进并从纸筒上的点 B 高速穿出,如图所示。若 弧所对的圆心角为 。则子弹的最大速度 大约为( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,质点 、 在同一平面内绕质点 沿逆时针方向做匀速圆周运动,它们的周期之比 、 : ( ,为正整数)。从图示位置开始,在 运动一周的过程中( )
A. a、b 距离最近的次数为 k 次
B. a、b 距离最近的次数为 k-1 次
C. a、b、c 共线的次数为 次
D. a、b、c 共线的次数为 次
5. 如图所示, 电风扇在闪光灯下转动, 闪光灯每秒闪光 30 次, 风扇转轴 O 上装有 3 个扇叶,它们互成 角,只有闪光灯闪亮时,观察者才能看见扇叶,当扇叶转动时, 观察者感觉扇叶不动, 则风扇的转速不可能是 ( )
A. 10r/s B. 15r/s C. 20r/s D. 50r/s
6. 2021 年 9 月 9 日,中国载人航天工程办公室发布了神舟十二号航天员第二批在轨拍摄的高清图片。在飞船上看到地面从黎明到黄昏的时间就是适合拍摄地球美景的“摄影窗口期”。已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期约为 ,那么在一个周期内,这段“摄影窗口期”的时长大约是( )
A. 12h B. 180 min C. D.
7. "筋膜枪"利用其内部特制的高速电机带动枪头,产生的高频振动可以作用到肌肉深层,以达到缓解疼痛、 促进血液循环等作用。如图所示为某款筋膜枪的内部结构简化图, 连杆 OB 以一定角速度绕垂直于纸面的 O 轴匀速转动,带动连杆 ,使套在横杆上的滑块左右滑动,从而带动枪头振动。已知 杆长为 , OB 杆长为R,当 时,滑块的速度大小为 ,则连杆 角速度大小为()
A. B. C. D.
8. 如图所示,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图中所示的模型。A、B 是转动的大小齿轮边缘的两点, 是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍,两轮中心到 的距离相等,则 三点( )
A. 线速度之比是 B. 角速度之比是
C. 向心加速度之比是 D. 转动周期之比是 122
9. 某同学骑一辆自行车沿平直道路以速度 匀速向前行驶,已知自行车轮胎的直径为 ,轮胎与地面不打滑,当轮胎边缘某点离地面的高度为 时,该点的速度大小(相对于地面)为( )
A. B.
C. D.
二、多选题(每题 4 分,共 12 分)
10. 下列说法正确的是( )
A. 物体做匀速圆周运动时, 它所受的合力一定指向圆心
B. 加速度方向不变的运动一定是直线运动
C. 在研究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系时, 应采用控制变量法
D. 匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动
11. 以下实验中, 说法正确的是 ( )
A. “探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,弹簧秤的外壳不能接触到木板平面
B. “探究平抛运动的特点”实验中,不需要做到小球与斜槽间光滑
C. “探究向心力大小与质量、角速度、半径关系”实验中,用到了等效替代的物理方法
D. “探究小车速度随时间变化的关系”实验中,不需要平衡摩擦力
12. 在如图所示的传动装置中, 两轮固定在一起绕同一轴转动, 两轮用皮带传动,三个轮的半径关系是 。若皮带不打滑,则 三轮边缘上 三点的关系是( )
A. 线速度大小之比为 1:1:2 B. 角速度之比为 1:2:2
C. 周期之比为 1:2:2 D. 转速之比为 2:1:2
三、解答题(共 52 分)
13. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型, 从槽口水平流出的水初速度大小为 ,垂直落在与水平面成 角的水轮叶面上的 点,落点 到轮轴 点间的距离为 。在水流不断冲击下,轮叶匀速转动起来,轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小,忽略空气阻力, 取 ,有关水车及从槽口流出的水,求:
(1)从槽口流出至落在 点的时间 ;
(2)水车的角速度 。
14. 如图,一半径为 的圆盘水平放置,在其边缘 点固定
一个小桶 (可视为质点),在圆盘直径 的正上方平行放置一水平滑道 ,水平滑道 右端 点与圆盘的圆心 在同一竖直线上,高度差为 ; AB为一竖直平面内的光滑圆弧轨道,半径为 ,且与水平滑道 相切于 点。一质量为 的滑块 (可视为质点) 从 点以一定的初速度释放,当滑块经过 点时的速度大小为 ,最终滑块由 点水平抛出,恰在此时,圆盘从图示位置以一定的角速度 绕通过圆心的竖直轴匀速转动,滑块恰好落入圆盘边缘 点的小桶内。已知滑块与水平滑道 间的动摩擦因数为 0.2 ,重力加速度大小为 。求:
(1)滑块到达 B 点时对切面的压力大小;
(2)水平滑道 的长度;
(3)圆盘转动的角速度 应满足的条件。
15. 无人机的普遍应用使人们的生产生活更加便利。如图所示,某次作业中无人机在水平面内做匀速圆周运动,圆心为 ,半径为 ,角速度为 ,无人机的质量为 ,重力加速度为 。
(1)求无人机做匀速圆周运动线速度的大小 v;
(2)求无人机做匀速圆周运动所需向心力的大小 ;
(3)若无人机离水平地面高度为 ,某时刻从无人机上释放一个小包裹,小包裹所受空气阻力可忽略不计。请推导说明小包裹落地点与圆心 O 的水平距离 d 与哪些因素有关。
快乐周周练—-第一周 3.7
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B D B B D D D D AC
题号 11 12
答案 ABD AB
1. B
A. 物体做匀速圆周运动时, 需要物体受到的合力提供向心力, 因此物体所受合力不等于零, A 错误;
B. 物体所受合力一直与速度方向垂直, 速度大小不变, 可方向时刻在改变, 所以合力方向时刻在改变, B 正确;
C. 因为物体做匀速圆周运动时, 所受合力一直与速度方向垂直,合力只改变速度的方向,不改变速度的大小,所以当速度大小不变时,所受合力大小不变,C 错误;
D. 物体所受合力的大小不变,方向时刻改变,物体所受合力是变力, D 错误。
故选 B。
2. B
A. 由离心运动的原理,可知 B 端应在外侧,更靠近气嘴, 端应在内侧,由 可知, 装置 A 端的线速度比 B 端的小, 故 A 错误;
B. 自行车匀速行驶时,装置转动到最下端时,根据
可知
即弹簧弹力更大,弹簧将被拉得更长,两触点更容易接触,因此比最上端更容易发光,故 B 正确;
CD. 根据可知, 要使 LED 灯被点
亮, 则弹簧必须伸长到一定长度, 则当转速较低时,
可以更换劲度系数更小的弹簧或增加重物的质量, 从而使 点更容易与 点接触点亮 灯,故 错误。
故选 B。
3. D
子弹穿过两个弹孔所需的时间为
若子弹从 B 点飞出,则圆桶需要转过的最小角度为 ,当圆桶转过的角度最小时,圆桶转动的时间最短, 对应的子弹速度最大。此时圆桶转动的时间为
联立可得
解得
故选 D。
4. B
在 转动一周过程中, 转动 周, 距离最远的次数为 次, 距离最近的次数为 k-1 次, 故 a、b、c 共线的次数为 2k-2, 选项 B 正确,ACD 错误。
故选 B。
5. B
因为电扇叶片有三个,相互夹角为 ,
现在观察者感觉扇叶不动, 说明在闪光时间里, 扇叶转过三分之一、或三分之二, 或一周..., 那么转过的角度为
由于光源每秒闪光 30 次, 所以电扇每秒转过的角度为
转速为
故选 B。
6. D
已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期 90 min 约为 ,那么每隔 RM就要经过一次晨昏线, 因此, 每个周期内飞船被太阳照射的时间为二分之一周期,约为 在飞船上看到地面从黎明到黄昏的时间约为1 ,故 D 正确,ABC错误。 故选 D。
7. D
当时, 点的速度为
滑块沿杆 方向的速度等于
联立得此时连杆 角速度太小为
故选 D。
8. D
修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的, 边缘点的线速度大小相等, 即
B、C 两点同轴转动, 角速度相等, 即
由题意可知
根据 得
故 ABC 错误, D 正确。
故选 D。
9. D
自行车匀速行驶, 轮胎边缘各点的速度是平动速度 与转动速度的矢量和。纯滚动时转动线速度大小也为 。当轮胎边缘某点离地面高度为时 设该点何经轴中心连线与竖直方向的夹角为 , 则
解得
此时, 总速度分量为
代入数据,解得总速度大小为
故选 D。
10. AC
A. 物体做匀速圆周运动时, 它所受的合力提供所需向心力, 方向一定指向圆心, 故 A 正确;
B. 平抛运动加速度的方向不变,但其为曲线运动, 故 B 错误;
C. 在研究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系时, 应采用控制变量法, 故 C 正确;
D. 匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动不一定是曲线运动, 若二者共线, 则合运动为直线运动, 故 D 错误。
故选 AC。
11. ABD
A. “探究两个互成角度的力的合成规律”实验中, 弹簧秤的外壳不能接触到木板平面, 有摩擦力存在,误差较大,故 A 正确;
B. “探究平抛运动的特点”实验中,只要保证小球离开斜槽时具有相同的水平速度,不需要做到小球与斜槽间光滑, 故 B 正确;
C. “探究向心力大小与质量、角速度、半径关系”实验中, 用到了控制变量法的物理方法, 故 C 错误;
D. “探究小车速度随时间变化的关系”实验中,不需要平衡摩擦力, 故 D 正确。
故选 ABD。
12. AB
A. 两点通过皮带带动,线速度大小相等, 即有
b、c 两点是同轴转动, 角速度相等, 即
有
根据角速度与线速度的关系有
则有
解得
故 A 正确;
B. 根据角速度与线速度的关系有
结合上述解得
故 B 正确;
C. 根据角速度与周期的关系有
结合上述解得
故 C 错误;
D. 转速之比等于频率之比 ,则有:
结合上述解得
故 D 错误。
故选 AB。
13. (1) ; (2)
(1)根据题意,水流落到轮叶时速度方向
与水平方向的夹角为 ,则
解得
(2)水车的角速度为
14. (1) 7N; (2) ; (3)
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大小为 ,由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知滑块到达 B 点时对切面的压力大小为 7N。
(2)从 点到 点,滑块做平抛运动的时间为
滑块从 点抛出时的速度大小为
从B点到C点, 滑块做匀减速直线运动, 加速度大小为
设水平滑道 的长度为 ,根据运动学规律有
解得
(3)由匀速圆周运动的周期性可得
解得
15.
(2)
(3)小包裹落地点与圆心 O 的水平距离 与半径 、 角速度 、无人机离水平地面的高度 三个因素有关。
(1)无人机做匀速圆周运动线速度的大小
(2)无人机做匀速圆周运动所需向心力的大小
(3)小包裹平抛
解得
小包裹落地点与圆心 O 的水平距离
所以小包裹落地点与圆心 的水平距离 与半径 、 角速度 、无人机离水平地面的高度 三个因素有关。