高中物理第五章生活中的圆周运动(提高)巩固训练新人教版必修2

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名称 高中物理第五章生活中的圆周运动(提高)巩固训练新人教版必修2
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文件大小 325.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-09-02 13:26:39

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文档简介

第五章 生活中的圆周运动
【巩固练习】
一、选择题:
1、如图所示,一个球绕中心轴线以角速度ω做匀速圆周转动,则( )
A.a、b两点线速度相同
B.a、b两点角速度相同
C.若θ=30°,则a、b两点的速度之比
D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比
2、如图所示,质量为m的物块,沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下,半球形金属壳竖直放置,开口向上,滑到最低点时速度大小为v,物块与球壳之间的摩擦因数为,则物块在最低点时,下列说法正确的是( )
A.受到的向心力是 B.受到的摩擦力为
C.受到的摩擦力为 D.受到的合力方向为斜向左上方
3、如图所示,半径为R的光滑半圆球固定在水平面上,顶部有一小物体A。今给它一个水平初速度,则物体将( )
A. 沿球面下滑至M点
B. 沿球面下滑至某一点N,便离开球面做斜下抛运动
C. 按半径大于R的新的圆弧轨道做圆周运动
D. 立即离开半圆球面做平抛运动
4、如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为r1、r2、r3.若甲轮的角速度为,则丙轮的角速度为( )
A. B. C. D.
5、如图所示是说明向心力和质量、半径之间关系的装置,球A和球B可以套在水平光滑杆上无摩擦地滑动。两球之间用一根绳连接,,当仪器装置以匀速转动时,两球离转轴的距离保持不变,则这时( )
A. A和B球受到的向心力分别是绳子对它的拉力
B. A球受到的向心力大于B球受到的向心力;
C. 一定等于
D. 当增大时,A球将向外运动
6、如图所示两个相同材料制成的靠摩擦转动的轮A和轮B水平放置。两轮的半径。当主动轮A匀速转动时,在A轮的边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮的边缘上。若将小木块放置在B轮上,欲使木块相对B轮也静止,则木块距B轮转轴的最大距离为( )
A. B. C. D.
7、如图所示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( )
A.从动轮沿顺时针转动
B.从动轮沿逆时针转动
C.从动轮的转速为
D.从动轮的转速为
8、如图所示是一个玩具陀螺.a、b、c是陀螺上的三个点.当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是( )
A.a、b、c三点的线速度大小相等
B.a、b、c三点的角速度相等
C.a、b的角速度比c的大
D.c的线速度比a、b的大
二、填空题:
1、质量m的小球用细线悬于O点且可在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时的速度,此时细线的张力是___________,若到达最高点的速度,则此时细线的张力是__________(假设细线未断)。
2、如图所示,半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,其正上方h处沿OB方向水平抛出一小球,要使球与盘只碰一次,且落点为B,则小球的初速度v=________,圆盘转动的角速度________.
3、如图(1)是利用激光测转速的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料.当盘转到某一位置时,接收器可以接收反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来[如图(2)所示].
(1)若图(2)中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×s,则圆盘的转速为_____r/s.(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为10.20 cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)
三、计算题:
1、如图所示,竖直圆筒内壁光滑,半径为R,顶部有入口A,在A的正下方h处有出口B,一质量为m的小球从A处沿着切线方向的水平槽射入桶内,要使球从B处飞出,小球射入A的速度应该满足什么条件?在运动过程中球对桶的压力多大?
2、飞行员从俯冲状态往上拉时,会发生黑视,第一次是因为血压降低,导致视网膜缺血,第二次是因为大脑缺血,问:
(1)血压为什么会降低?
(2)血液在人体中起的作用是什么?
(3)为了使飞行员适应这种情况,要在如图所示的仪器中进行训练,飞行员坐在一个在竖直平面内做匀速圆周运动的舱内,要使飞行员受到的加速度a=6g,则转速需要多少?(圆周运动的半径R=20m)
3、 在半径为0.2m的水平转台的边缘处放一个0.5kg的物体A,在离转轴0.1m处立一根直杆,杆顶系一根长0.3m的细绳,绳的另一端拴一个0.1kg的小球B,当转台匀速转动时,A和B随转台一起做匀速圆周运动,拴小球B的细绳与直杆成30°角,如图所示,求:
(1)使A、B做匀速圆周运动的向心力各是什么力?各有多大?
(2)若角速度变大将发生什么现象?
4、如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直于纸面的轴O匀速运动(图示为截面).从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒.若子弹在圆筒旋转不到半周时,在圆周上留下a、b两个弹孔.已知aO与bO夹角为θ,求子弹的速度.若无旋转不到半周的限制,则子弹的速度又如何?
5、地球的表面可以看成是一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径R(约为6400Km)。地面有一辆汽车,重力是G=mg,地面对它的支持力是FN。如图所示,汽车沿着南北方向行驶并不断加速,会不会出现这样的情况:速度达到一定的程度时,地面对车的支持力等于零?如果出现这种情况的话,驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?(g取10m/s2)
6、如图所示为录音机在工作时的示意图,轮子1是主动轮,轮子2为从动轮,轮1和轮2就是磁带盒内的两个转盘,空带一边半径为r1=0.5cm,满带一边半径为r2=3cm,已知主动轮转速不变,恒为n1=36 r/min,试求:
(1)从动轮2的转速变化范围;
(2)磁带运动的速度变化范围.
【答案及解析】
一、选择题:
1、B、C、D
解析:由于a、b两点在同一球上,因此a、b两点的角速度ω相同,选项B正确;而据v=ωr可知,选项A错误;由几何关系有,当θ=30°时,,则,选项C正确;由,可知,选项D正确.
2、D
解析:物体在最低点的向心力是,所以选项A错误;
受到的摩擦力是,所以BC选项都错误;
因为物块受到水平向左的摩擦力和竖直向上的向心力,这两个力的合力就是物块受到的合力,所以合力的方向是斜向左上方,D选项正确。
3、D
解析:对小物体在顶部A处用牛顿第二定律,将代入上式得到,球面对球的支持力F=0,因此,小球在不计空气阻力的情况下,只受重力以水平速度抛出,做平抛运动,所以D选项正确。
4、A
解析:本题属于摩擦传动,摩擦传动的特点是各个轮边缘的线速度大小相等,即v1=v2=v3,即有,显然选项A正确.
5、AC
解析:A、B两个球受到的向心力是一对相互作用力,且相同的时间转过的角度一定相同,所以;由向心力公式可知,它们的轨道半径与其质量成反比,所以一定等于,选项AC正确。只要A、B两个球的轨道半径满足与质量成反比关系,无论角速度多大,两个小球总是保持在原来的轨道上运动,既不离心运动也不会向心运动。
6、C
解析:由图可知,主动轮A匀速转动时,A、B两轮边缘上的点的线速度大小相等,由
由于小木块恰能在A轮边缘上静止,,则由静摩擦力提供的向心力达到最大值 。
设小木块放在B轮上能使木块相对静止的距B转轴的最大距离为r,则向心力由最大静摩擦力提供,故,所以选项C正确。
7、BC
解析:主动轮是轮子带动皮带动,从动轮是皮带带动轮子动,分析从动轮所受皮带施加的摩擦力的方向,不难看出从动轮在沿逆时针转动,故B选项正确;又由于皮带不打滑,轮缘的线速度相同,由v=2πr得从动轮的转速为,C选项正确.所以本题的正确答案为B、C.
8、B
解析:a、b、c三点的角速度相同,而线速度不同,由v=ωr得,故B对,A、C、D错.
二、填空题:
1、0,3mg
解析:当球的线速度时,对小球在最高点处用牛顿第二定律:,解得线的拉力是;
当球的线速度时,对小球在最高点处用牛顿第二定律:,解得线的拉力是;
2、 (n=1,2,3,…)
解析:小球做平抛运动,在竖直方向上,则运动时间,则运动时间.
又因为水平位移为R,
所以球的速度.
在时间t内盘转过的角度,
又因为,则转盘角速度

3、(1)4.55 (2)1.46
解析:(1)转速,,
由图可知:T=0.22s,.
(2)每个周期内接收到信号的时间,
弧长,,
可得1.46 cm.

三、计算题:
1、(1) 球自由落体运动到桶底的时间t必须是圆周运动周期T的整数倍。
(2)
解析:小球射入桶内的运动可以分解为两个分运动:一个是水平面内的匀速圆周运动,一个是竖直方向上的自由落体运动。要使得小球从B处射出,必须满足的条件是小球落到桶底的这段时间内,水平方向完成了整数个圆周,也就是说,球自由落体运动到桶底的时间t必须是圆周运动周期T的整数倍。
在竖直方向:
在水平方向:
解得小球射入速度是
在水平方向球对桶壁的压力大小等于桶壁对于球的弹力,这个弹力提供向心力使球在水平面内做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
2、解析:(1)飞机从俯冲状态往上拉时,人体处于超重状态,血液因为离心运动而向人体的下部分聚集,心脏不能像平常状态运输血液,导致血压降低。
(2)血液在人体中的作用是:通过血液循环,将从肺部获取的氧气,以及从消化器官获取的营养,运送到人体的各个器官,供给生理活动需要,并带走代谢所产生的废物。
(3)由向心加速度的计算公式可得:
仪器的转速
3、解析:(1)物体A随转台一起做匀速圆周运动,和转台保持相对静止,重力跟支持力平衡,转台对A的静摩擦力就是使A做匀速圆周运动所需向心力,如图所示。
设转动时角速度为, 则有:

小球B由绳子拴着随转台转动做匀速圆周运动时,它所需的向心力是它的重力和绳子对它的拉力的合力,即:

从②式得:
rad/s
rad/s
所以:

(2)如果角速度增大,则A和B所需的向心力也相应增大。A的向心力是转台对它的静摩擦力,在最大静摩擦力的范围内,物体A仍将随转台转动而做匀速圆周运动。由于,当时,静摩擦力就不足以提供A所需的向心力,物体A就将脱离转台沿切线方向飞出。
当角速增大时,物体B将升高,绳子和直杆间的夹角增大,这样它的重力和绳子对它的拉力的合力也相应增大,以适应所需向心力的增大;角速度愈大,B将升得愈高,张角也愈大。由于B的升高,拉力随之增大,如果越过了绳所能承受的最大拉力,绳将被拉断而B即沿切线方向飞出。
4、 (n=0,1,2,…).
解析:设子弹速度为v,则子弹穿过圆筒的时间.
此时间内圆筒转过的角度.
据,得.
则子弹的速度.
本题中若无旋转不到半圆的限制,则在时间t内转过的角度.
则子弹的速度(n=0,1,2,…).
5、解析:汽车在重力mg和地面对它的支持力F的作用下绕地心做匀速圆周运动 (这里忽略了空气的阻力),由牛顿第二定律得到:
所以
随着车速的增大,地面对车的支持力不断减小,如果车的速度达到某一个值使得,那么地面对车的支持力等于零。
此时,车的速度是:
也就是说,只要车速达到8Km/s,它对于地面的压力等于零。此时车只由重力提供向心力使它绕地球做匀速圆周运动,车处于完全失重状态。
坐在车中的驾驶员如卫星中的宇航员完全一样,对座椅的压力为零,处于漂浮状态。宇航员身体各个部分之间的压力也为零,是完全失重的感觉。
6、(1)6 r/min~216 r/min(2)0.019 m/s~0.113 m/s
解析:本题应抓住主动轮(r1)的角速度恒定不变这一特征,再根据同一时刻两轮磁带走动的线速度相等,从磁带转动时半径的变化来求解.
(1)因为,且两轮边缘上各点的线速度相等,所以,即.
当r2=3cm时,从动轮2的转速最小,.当磁带走完,即r2=0.5cm,r1=3cm时,从动轮2的转速最大,为,故从动轮2的转速变化范围是6 r/min~216 r/min.
(2)由得知:
cm时,,
cm时,.
故磁带的速度变化范围是0.019 m/s~0.113 m/s.