2.1 圆周运动的描述 突破训练 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 2.1 圆周运动的描述 突破训练 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 115.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-29 14:11:00 | ||
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文档简介
圆周运动的描述
1.未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是( )
A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大
B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小
C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大
D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
解析：选B 旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mg＝mω2r，解得ω＝ ，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，选项B正确。
2.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着绳的另一端在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所示)。则下列说法正确的是( )
A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
解析：选B 由向心力的公式Fn＝mω2r可知，保持绳长不变，增大角速度，向心力增大，绳对手的拉力将增大，选项A错误，B正确；保持角速度不变，增大绳长，向心力增大，绳对手的拉力将增大，选项C、D错误。
3．(2019·铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。g取10 m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100 m/s时，圆弧轨道的最小半径为( )
A．100 m B．111 m
C．125 m D．250 m
解析：选C 在飞机经过最低点时，对飞行员受力分析，受重力mg和支持力FN，两者的合力提供向心力，由题意知，当FN＝9mg时，圆弧轨道半径最小为Rmin，由牛顿第二定律得FN－mg＝m，解得Rmin＝125 m，故选项C正确。
4.如图所示，质量为m的物体随水平传送带一起顺时针匀速运动，A为传送带的终端皮带轮。皮带轮半径为r，要使物体通过右端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为( )
A. B.
C. D.
解析：选A 要使物体通过右端时能水平抛出，则有mg＝，物体飞出时速度至少为，由v＝ωr＝2πnr可得皮带轮的转速至少为n＝ ，选项A正确。
5.如图所示，三段细线长OA＝AB＝BC，A、B、C三球质量相等，当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动时，则三段细线的拉力FOA∶FAB∶FBC为( )
A．1∶2∶3 B．6∶5∶3
C．3∶2∶1 D．9∶3∶1
解析：选B 根据牛顿第二定律对C球有：FBC＝mrOCω2，对B球有：FAB－FBC＝mrOBω2，对A球有：FOA－FAB＝mrOAω2，因为OA＝AB＝BC，则rOA∶rOB∶rOC＝1∶2∶3，联立解得：FOA∶FAB∶FBC＝6∶5∶3。故B正确，A、C、D错误。
6．(多选)(2019·潍坊模拟)如图所示，水平杆两端有挡板，质量为m的小木块A穿在水平杆上，轻质弹簧一端与水平杆左侧挡板连接，另一端与A连接。初始时弹簧处于伸长状态，弹力恰好等于A与杆间的最大静摩擦力，A与杆间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A到竖直轴OO′的距离为L。现使杆绕竖直轴OO′由静止缓慢加速转动，角速度为ω。若A不与挡板接触，则下列说法正确的是( )
A．弹簧伸长量先保持不变后逐渐增大
B．弹簧伸长量保持不变
C．当ω＝ 时，摩擦力为零
D．当ω＝ 时，弹簧弹力为零
解析：选AC 初始时，弹簧弹力大小为μmg。ω较小时，摩擦力f背离竖直轴OO′，μmg－f＝mLω2，ω越大，f越小；当ω＝ 时，f为零；ω较大时，摩擦力f指向竖直轴OO′，μmg＋f＝mLω2，当ω> 时，A将沿远离OO′方向移动，弹簧弹力增大，伸长量增大。综上分析，B、D错误，A、C正确。
7.(多选)如图所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P点等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则( )
A．飞镖击中P点所需的时间为
B．圆盘的半径可能为
C．圆盘转动角速度的最小值为
D．P点随圆盘转动的线速度可能为
解析：选AD 飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此t＝，故A正确；飞镖击中P点时，P点恰好在圆盘最下方，则2r＝gt2，解得圆盘的半径r＝，故B错误；飞镖击中P点，则P点转过的角度满足θ＝ωt＝π＋2kπ(k＝0,1,2，…)，故ω＝＝，则圆盘转动角速度的最小值为，故C错误；P点随圆盘转动的线速度为v＝ωr＝·＝，当k＝2时，v＝，故D正确。
8.(多选)(2019·杭州五校联考)质量为m的物体沿着半径为r的半球形金属球壳滑到最低点时的速度大小为v，如图所示。若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时的( )
A．向心加速度为
B．向心力为m
C．对球壳的压力为
D．受到的摩擦力为μm
解析：选AD 物体滑到球壳最低点时，速度大小为v，圆周运动半径为r，向心加速度为an＝，故A正确；根据牛顿第二定律可知，物体在最低点时的向心力Fn＝m，故B错误；根据牛顿第二定律得N－mg＝m，得球壳对物体的支持力N＝m，由牛顿第三定律可知，物体对球壳的压力N′＝N＝m，故C错误；物体在最低点时，受到的摩擦力为f＝μN＝μm，故D正确。
1.未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是( )
A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大
B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小
C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大
D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
解析：选B 旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mg＝mω2r，解得ω＝ ，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，选项B正确。
2.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着绳的另一端在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所示)。则下列说法正确的是( )
A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
解析：选B 由向心力的公式Fn＝mω2r可知，保持绳长不变，增大角速度，向心力增大，绳对手的拉力将增大，选项A错误，B正确；保持角速度不变，增大绳长，向心力增大，绳对手的拉力将增大，选项C、D错误。
3．(2019·铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。g取10 m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100 m/s时，圆弧轨道的最小半径为( )
A．100 m B．111 m
C．125 m D．250 m
解析：选C 在飞机经过最低点时，对飞行员受力分析，受重力mg和支持力FN，两者的合力提供向心力，由题意知，当FN＝9mg时，圆弧轨道半径最小为Rmin，由牛顿第二定律得FN－mg＝m，解得Rmin＝125 m，故选项C正确。
4.如图所示，质量为m的物体随水平传送带一起顺时针匀速运动，A为传送带的终端皮带轮。皮带轮半径为r，要使物体通过右端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为( )
A. B.
C. D.
解析：选A 要使物体通过右端时能水平抛出，则有mg＝，物体飞出时速度至少为，由v＝ωr＝2πnr可得皮带轮的转速至少为n＝ ，选项A正确。
5.如图所示，三段细线长OA＝AB＝BC，A、B、C三球质量相等，当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动时，则三段细线的拉力FOA∶FAB∶FBC为( )
A．1∶2∶3 B．6∶5∶3
C．3∶2∶1 D．9∶3∶1
解析：选B 根据牛顿第二定律对C球有：FBC＝mrOCω2，对B球有：FAB－FBC＝mrOBω2，对A球有：FOA－FAB＝mrOAω2，因为OA＝AB＝BC，则rOA∶rOB∶rOC＝1∶2∶3，联立解得：FOA∶FAB∶FBC＝6∶5∶3。故B正确，A、C、D错误。
6．(多选)(2019·潍坊模拟)如图所示，水平杆两端有挡板，质量为m的小木块A穿在水平杆上，轻质弹簧一端与水平杆左侧挡板连接，另一端与A连接。初始时弹簧处于伸长状态，弹力恰好等于A与杆间的最大静摩擦力，A与杆间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A到竖直轴OO′的距离为L。现使杆绕竖直轴OO′由静止缓慢加速转动，角速度为ω。若A不与挡板接触，则下列说法正确的是( )
A．弹簧伸长量先保持不变后逐渐增大
B．弹簧伸长量保持不变
C．当ω＝ 时，摩擦力为零
D．当ω＝ 时，弹簧弹力为零
解析：选AC 初始时，弹簧弹力大小为μmg。ω较小时，摩擦力f背离竖直轴OO′，μmg－f＝mLω2，ω越大，f越小；当ω＝ 时，f为零；ω较大时，摩擦力f指向竖直轴OO′，μmg＋f＝mLω2，当ω> 时，A将沿远离OO′方向移动，弹簧弹力增大，伸长量增大。综上分析，B、D错误，A、C正确。
7.(多选)如图所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P点等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则( )
A．飞镖击中P点所需的时间为
B．圆盘的半径可能为
C．圆盘转动角速度的最小值为
D．P点随圆盘转动的线速度可能为
解析：选AD 飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此t＝，故A正确；飞镖击中P点时，P点恰好在圆盘最下方，则2r＝gt2，解得圆盘的半径r＝，故B错误；飞镖击中P点，则P点转过的角度满足θ＝ωt＝π＋2kπ(k＝0,1,2，…)，故ω＝＝，则圆盘转动角速度的最小值为，故C错误；P点随圆盘转动的线速度为v＝ωr＝·＝，当k＝2时，v＝，故D正确。
8.(多选)(2019·杭州五校联考)质量为m的物体沿着半径为r的半球形金属球壳滑到最低点时的速度大小为v，如图所示。若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时的( )
A．向心加速度为
B．向心力为m
C．对球壳的压力为
D．受到的摩擦力为μm
解析：选AD 物体滑到球壳最低点时，速度大小为v，圆周运动半径为r，向心加速度为an＝，故A正确；根据牛顿第二定律可知，物体在最低点时的向心力Fn＝m，故B错误；根据牛顿第二定律得N－mg＝m，得球壳对物体的支持力N＝m，由牛顿第三定律可知，物体对球壳的压力N′＝N＝m，故C错误；物体在最低点时，受到的摩擦力为f＝μN＝μm，故D正确。