2.4圆周运动与人类文明 达标作业(解析版)

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名称 2.4圆周运动与人类文明 达标作业(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-02-12 18:25:45

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2.4圆周运动与人类文明
达标作业(解析版)
1.雨天在野外骑车时,在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴,行驶时感觉很“沉重”.如果将自行车后轮撑起,使后轮离开地面而悬空,然后用手匀速摇脚踏板,使后轮飞速转动,泥巴就被甩下来.如图所示,图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置,则(  )
A.泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度
B.泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来
C.泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来
D.泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来
2.如图所示,在洗衣机脱水桶转动时,衣服紧贴在匀速转动的圆筒内壁上随圆筒转动而不掉下来,则衣服
A.所需向心力由摩擦力提供 B.所需的向心力由弹力提供
C.只受重力、摩擦力的作用 D.只受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用
3.中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。如图所示,王峥双手握住柄环,站在投掷圈后缘,经过预摆和3~4圈连续加速旋转及最后用力,将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是
A.链球圆周运动过程中,链球受到的拉力指向圆心
B.链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向
C.链球掷出后做匀变速运动
D.链球掷出后运动时间与速度的方向无关
4.如图所示,洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了
A.自由落体运动
B.离心运动
C.平抛运动
D.匀速直线运动
5.下列现象中属于防止离心现象带来危害的是
A.为使火车安全通过弯道,修建铁路时常把外轨道修得比内轨道高一些
B.汽车在过弯道时,有时不用减速也能安全通过
C.脱水桶转动时可以将湿衣服上的水甩去
D.公共汽车急刹车时,乘客都向前倾倒
6.如图所示为家用洗衣机的脱水桶,当它高速旋转时,能把衣物甩干,以下叙述正确的是(  )
A.脱水桶高速运转时,水受到向心力作用,做向心运动飞离衣物
B.脱水桶高速运转时,水受到与运动方向一致的合外力作用飞离衣物
C.通过脱水流程,打开洗衣机,发现衣物集中堆放在桶的中央
D.通过脱水流程,打开洗衣机,发现衣物成螺旋状排列,主要集中在桶壁附近
7.如图所示,水平圆盘绕过圆心O的竖直轴以角速度匀速转动,A、B、C三个木块放置在圆盘上面的同一条直径上,已知A的质量为2m,A与圆盘间的动摩擦因数为,B和C的质量均为m,B和C与圆盘间的动摩擦因数均为,OA、OB、BC之间的距离均为L,开始时,圆盘匀速转动时的角速度比较小,A、B、C均和圆盘保持相对静止,重力加速度为g,则下列说法中正确的是(? )
A.若B、C之间用一根长L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时, B与圆盘间静摩擦力一直增大
B.若B、C之间用一根长L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度时,B、C可与圆盘保持相对静止
C.若A、B之间用一根长2L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度时,A与圆盘间静摩擦力先增大后保持不变,B与圆盘间静摩擦力先减小后增大
D.若A、B之间用一根长2L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度时,A、B可与圆盘保持相对静止
8.都江堰始建于公元前256年,这项工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成,科学地解决了江水自动分流(鱼嘴分水堤四六分水)、自动排沙(鱼嘴分水堤二八分沙)、控制进水流量(宝瓶口与飞沙堰)等问题,消除了水患。1998年灌溉面积达到66.87万公顷,灌溉区域已达40余县。其排沙主要依据是
A.沙子更重,水的冲力有限
B.弯道离心现象,沙石(比水)容易被分离
C.沙石越重,越难被分离
D.沙石越重,越易被分离
9.无偿献血、救死扶伤的崇高行为,是文明社会的标志之一。现代献血常采用机采成分血的方式,就是指把健康人捐献的血液,通过血液分离机分离出其中某一种成分(如血小板、粒细胞或外周血干细胞)储存起来,再将分离后的血液回输到捐献者体内。分离血液成分需要用到一种叫离心分离器的装置,其工作原理的示意图如图所示,将血液装入离心分离器的封闭试管内,离心分离器转动时给血液提供一种“模拟重力”的环境,“模拟重力”的方向沿试管远离转轴的方向,其大小与血液中细胞的质量以及其到转轴距离成正比。初始时试管静止,血液内离转轴同样距离处有两种细胞a、b,其密度分别为ρa和ρb,它们的大小与周围血浆密度ρ0的关系为ρa<ρ0<ρb。对于试管由静止开始绕轴旋转并不断增大转速的过程中,下列说法中正确的是
A.细胞a相对试管向内侧运动,细胞b相对试管向外侧运动
B.细胞a相对试管向外侧运动,细胞b相对试管向内侧运动
C.这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向向外侧逐渐变大
D.这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向各处大小相同
10.无缝钢管的制作原理如图所示,竖直平面内,管状模型置于两个支承轮上,支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动,铁水注入管状模型后,由于离心作用,紧紧地覆盖在模型的内壁上,冷却后就得到无缝纲管.已知管状模型内壁半径R,则下列说法正确的是(  )
A.铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上
B.模型各个方向上受到的铁水的作用力相同
C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁,此时仅重力提供向心力
D.管状模型转动的角速度ω最小为
11.观察如图所示的自行车,指出车上缺少什么装置?该车在泥泞的道路上行驶,有什么不便?
12.如图所示,质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶,当汽车经过半径为60m的弯路时,车速为20m/s.则:
(1)此时汽车转弯所需要的向心力大小为多少N。
(2)若轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104N,则这辆车在这个弯道会不会发生侧滑.
13.海尔全自动洗衣机技术参数如下表,估算脱水桶正常工作时衣服所具有的向心加速度______,脱水桶能使衣服脱水是物理中的______现象.
海尔波轮洗衣机主要技术参数
电源:220V50Hz
脱水方式:离心式
洗涤功率:330W
脱水功率:280W
洗涤转速:40转分
脱水转速:900转分
尺寸长宽高
内桶直径深度
14.在使用体温计之前,都要将里面的水银甩回到泡里,在甩动的时候,手要拿着________端,这是利用了________现象.
参考答案
1.C
【解析】
【详解】
A.a、b、c、d共轴转动,角速度相等,半径也相等,根据公式a=rω2分析知它们的向心加速度大小都相等,故A错误.
BCD.泥块做圆周运动,合力提供向心力,根据F=mω2r知:泥块在车轮上每一个位置的向心力相等,当提供的合力小于向心力时做离心运动,所以需求的附着力越大容易飞出去.
最低点,重力向下,附着力向上,合力等于附着力减重力,
最高点,重力向下,附着力向下,合力为重力加附着力,
在线速度竖直向上或向下时,合力等于附着力,
所以在最低点c所需附着力最最大,最容易飞出去.故C正确,BD错误.
2.B
【解析】衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用,共3个力作用,由于衣服在圆筒内壁上不掉下来,竖直方向上没有加速度,重力与静摩擦力二力平衡,靠弹力提供向心力。故B正确错误,ACD错误。故选B。
3.C
【解析】
【详解】
A.链球做加速圆周运动,故拉力和瞬时速度成锐角,既有拉力的分力指向圆心提供向心力,又有拉力的分力沿切向,提供切向加速度增大速度,故A错误;
B.曲线运动的瞬时速度是轨迹的切线方向,故链球掷出瞬间速度方向应该沿圆周在这一点的切向,故B错误;
C.链球掷出后只受重力而不计空气阻力,则合外力产生的加速度恒为g,速度会均匀改变,故其做匀变速运动,C正确;
D.链球掷出后做斜抛运动,运动时间由竖直分运动决定,而竖直分速度的大小与夹角有关,则链球掷出后运动时间与速度的方向有关,故D错误。
故选C。
4.B
【解析】
【详解】
水滴依附的附着力是一定的,当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时,水滴做离心运动而被甩掉,故应用了离心运动;故选B。
【点睛】
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.
5.A
【解析】
【详解】
A、在修筑铁路时,转弯处轨道的内轨要低于外轨,目的是由重力的分力提供一部分向心力,弥足向心力不足,防止车速过大,火车产生离心运动而发生侧翻,故A正确;
B、汽车在过弯道时,有时不用减速也能安全通过,说明所需要的向心力小于轮胎与地面的最大摩擦力,不属于防止离心现象,故B错误;
C、洗衣机脱水桶高速旋转把附着在衣服上的水分,是利用离心作用将水从衣服甩掉,是利用的离心运动,故C错误.
D、公共汽车急刹车时,乘客都向前倾倒是由于惯性,与离心现象无关,故D错误.
故选A .
6.D
【解析】
【详解】
A. 在受力分析时,不能说水受到向心力的作用,向心力是某个力或几个力共同提供的,故A错误;
B. 脱水桶高速运转时,水滴的附着力提供向心力,水滴的附着力是一定的,但角速度越大,运动时需要的向心力就越大,当附着力不能提供足够大的向心力时,衣物上的水由于惯性,通过小孔,飞离脱水桶,故B错误;
CD. 衣服做圆周运动,有沿着切线飞出的趋势,所以会被“甩”到筒壁成螺旋状排列,故C错误,D正确。
7.AD
【解析】B、A的质量为 ,A与圆盘间的动摩擦因数为,A与圆盘之间的最大静摩擦力: A需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以 同理,B与圆盘之间的最大静摩擦力: B需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以: C与圆盘之间的最大静摩擦力: C需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以: A、 若B、C之间用一根长L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速时,由于 ,大于B的临界加速度,所以绳子是有力的,
以C为对象 : ,
得: ,
以B为对象: ,
得:
当时, ;
当时, ;刚好达到最大静摩擦力,
所以当,通过计算得到B受到的摩擦力的范围: 所以B受到是静摩擦力且与圆盘间静摩擦力一直增大,故A正确
B、若B,C之间用一根长L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时
把BC当做一个整体,所需的合外力 ,由于 ,所以B、C与圆盘发生相对滑动,故B错误。 C、若A,B之间用一根长2L的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速时,通过分析知此时给的角速度大于A和B的临界角速度,所以绳子提供力,
对A分析:
对B分析:
整理两个公式可得:
所以随着的增大, 增大, 减小,当时,达到最大值,不变,而继续减小直到等零,然后的摩擦力方向发生变化
对A分析:
对B分析:
当时,达到最大值,A、B 要发生相对滑动,所以当
A的静摩擦力大小不变,而B的摩擦力先减小后反向增大。故C错误。
D、若A、B之间用一根长2L的轻绳连接起来, 当时,达到最大值,A、B 要发生相对滑动,则当圆盘转动的角速度时,A、B可与圆盘保持相对静止,故D正确。
综上所述本题答案是:AD
8.BD
【解析】
【详解】
在弯道处水和沙石均做圆周运动,从而出现离心现象,半径相同时沙石(比水)需要的向心力更大,离心现象更严重,则容易被分离;且沙石越重,越易被分离,故选项BD正确,AC错误;故选BD.
9.AC
【解析】
【详解】
AB.因为满足ρa<ρ0<ρb,则根据离心原理,细胞a相对试管向内侧运动,细胞b相对试管向外侧运动,选项A正确,B错误;
CD.根据a=ω2r可知,这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向向外侧逐渐变大,选项C正确,D错误。
10.CD
【解析】
【详解】
A.铁水做圆周运动,重力和弹力的合力提供向心力,没有离心力,A错误。
B.铁水做圆周运动,重力和弹力的径向分力提供向心力,不是匀速圆周运动,所以模型各个方向上受到的铁水作用不一定相同,B错误。
C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁,弹力为零,此时重力刚好提供向心力,C正确。
D.为了使铁水紧紧地覆盖在内壁上,转动的角速度不能小于临界角速度,即重力提供向心力对应的角速度:,解得:,D正确。
11.车上缺少挡泥板装置,若没有挡泥板,当车在泥泞的道路上行驶,泥水粘着车轮,做圆周运动,而提供的向心力不足够需要的向心力,从而出现离心现象,则泥水被甩到人身上.
【解析】
车上缺少挡泥板装置,若没有挡泥板,当车在泥泞的道路上行驶,泥水粘着车轮,做圆周运动,而提供的向心力不足够需要的向心力,从而出现离心现象,则泥水被甩到人身上.
点睛:考查离心现象,及发生离心现象的条件,注意圆周运动的条件及近心的条件.
12.(1)1.3×104 (2)不会
【解析】(1)汽车转弯的速度为:v=20m/s
汽车转弯时做圆周运动,所需要的向心力为:
(2)而汽车所受的最大静摩擦力为fm=1.4×106N,则Fn<fm,所以汽车不会发生侧滑;
【点睛】本题关键寻找向心力的来源,将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较,若静摩擦力不足提供向心力,则车会做离心运动.
13.1775 离心
【解析】
【详解】
脱水桶的转速n=900r/min=15r/s,可知周期,向心加速度. 脱水桶能使衣服脱水是物理中的离心现象.
14.B 离心
【解析】
在使用体温计之前,都要将里面的水银甩回到泡里,在甩动的时候,手要拿着B端,使得水银柱受到的力不够圆周运动所需的向心力,做离心运动而甩回玻璃泡里,是使水银柱做离心运动.
点睛:解决本题的关键知道当提供的力等于所需要的力,物体做圆周运动;当提供的力不够所需要的力,物体做离心运动;当提供的力大于所需要的力,物体做近心运动.