2019-2020年高一物理 寒假作業(yè) 第15天 圓周運動 新人教版.doc

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2019-2020年高一物理 寒假作業(yè) 第15天 圓周運動 新人教版 考綱要求：II 難易程度：★★★★☆ 有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是 A．如圖a，汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài) B．如圖b所示是一圓錐擺，增大θ，若保持圓錐的高不變，則圓錐擺的角速度不變 C．如圖c，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內的A、B位置先后分別做勻速度圓周運動，則在A、B兩位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等 D．火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，內軌對內軌緣會有擠壓作用 【參考答案】B 【試題解析】汽車在最高點mg–FN=知FN＜mg，故處于失重狀態(tài)，故A錯誤；如圖b所示是一圓錐擺，重力和拉力的合力F=mgtan θ=mω2r；r=Lsin θ，知ω=，故增大θ，但保持圓錐的高不變，角速度不變，故B正確；根據受力分析知兩球受力情況相同，即向心力相同，由F=mω2r知r不同，角速度不同，故C錯誤；火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，重力和支持力的合力不足以提供向心力，則外軌對內輪緣會有擠壓作用，故D錯誤。故選B。 【名師點睛】此題考查圓周運動常見的模型，每一種模型都要注意受力分析找到向心力，從而根據公式判定運動情況，如果能記住相應的規(guī)律，做選擇題可以直接應用，從而大大的提高做題的速度，所以要求同學們要加強相關知識的記憶。 【知識補給】 圓周運動的規(guī)律 1．對線速度、角速度、周期和轉速的理解 （1）v、T、r的關系：物體在轉動一周的過程中，通過的弧長，所用時間為，則； （2） ω、T的關系：物體在轉動一周的過程中，轉過的角度，所用時間為，則； （3）ω、n的關系：物體在1 s內轉過n圈，1圈轉過的角度為2π，則1 s內轉過的角度，即； （4）v、ω、r的關系：； a．r一定時，； b．ω一定時，； c．v一定時，； 注意：a．v、ω、r間的關系是瞬時對應的； b． v、ω、r三個量中，只有先確定其中一個量不變，才能進一步明確另外兩個量是正比還是反比關系； c．比較物體沿圓周運動的快慢看線速度，比較物體繞圓心轉動的快慢看周期和角速度。 2．傳動裝置中各物理量間的關系 （1）傳動的幾種情況 a．皮帶傳動（線速度大小相等）b．同軸傳動（角速度相等）c．齒輪傳動（線速度大小相等）d．摩擦傳動（線速度大小相等） （2）傳動裝置中的兩個結論 a．凡是直接用皮帶傳動（包括鏈條傳動、摩擦傳動）的兩個輪子，兩輪邊緣上各點的線速度大小相等； b．凡是同一個輪軸上（各個輪都繞同一根軸同步轉動）的輪子，輪上各點的角速度都相等（軸上的點除外）。 3．向心力和向心加速度 （1）向心加速度與半徑的關系 在表達式中，an與兩個量（ω或v、r）有關，在討論時要注意用控制變量法分析：若角速度ω相同，a∝r；若線速度v大小相同，。an與r的關系可用圖甲、乙表示。 注意：應注意向心加速度公式，在v一定的情況下，方可認為物體的向心加速度an與r成反比，而在ω一定的情況下，可認為向心加速度an與r成正比，因向心加速度的每個公式都涉及三個物理量的變化關系，所以必須在某一物理量不變時，才可以判斷另外兩個物理量之間的關系。 （2）向心力 ①定義：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合外力； ②作用效果：產生向心加速度，不斷改變線速度的方向； ③方向：總是沿半徑指向圓心； ④大?。海? ⑤向心力是按作用效果來命名的； ⑥向心力的特點 a．向心力是按力的作用效果來命名的力，它不是具有確定性質的某種力，相反，任何性質的力都可以作為向心力； b．向心力的作用效果是改變線速度的方向，做勻速圓周運動的物體所受的合外力即為向心力，其方向一定指向圓心，是變化的（線速度大小變化的非勻速圓周運動的物體所受的合外力不指向圓心，它既改變速度方向，同時也改變速度的大小，即產生法向加速度和切向加速度）； c．向心力可以是某幾個力的合力，也可以是某個力的分力； ⑦向心力的來源分析 a．任何一種力或幾種力的合力，它使物體產生向心加速度； b．若物體做勻速圓周運動，其向心力必然是物體所受的合力，它始終沿著半徑方向指向圓心，并且大小恒定； c．若物體做非勻速圓周運動，其向心力則為物體所受的合力在半徑方向上的分力，而合力在切線方向的分力則用于改變線速度的大小。 豎直平面內圓周運動的輕繩模型與輕桿模型比較 輕 繩 模 型 輕 桿 模 型 常 見 類 型 均是沒有支撐的小球 均是有支撐的小球 過最高 點的臨界條件 由得 v臨=0 討論分析 1．過最高點時，v≥ ，FN＋ ，繩、軌道對球產生彈力FN。 2．當v＜時，不能過最高點，在到達最高點前小球已經脫離了圓軌道。 1．當v=0時，FN=mg，FN為支持力，沿半徑背離圓心。 2．當0＜v＜時，，FN背離圓心，隨v的增大而減小。 3．當v=時，FN=0。 4．當v＞時，，FN指向圓心并隨v的增大而增大。 某變速箱中有甲、乙、丙三個齒輪，如圖所示，其半徑分別為r1、r2、r3，若甲輪的角速度為ω，則丙輪邊緣上某點的向心加速度為 A． B． C． D． 如圖所示，甲、乙兩人分別站在赤道和緯度為45的地面上，隨地球一起自轉，則 A．甲的線速度大 B．乙的線速度大 C．甲的角速度大 D．乙的角速度大 如圖長為L的懸線固定在O點，在O點正下方L/2處有一釘子C，把懸線另一端的小球m拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放（懸線拉直），小球到懸點正下方時懸線碰到釘子，則小球 A．線速度突然增大 B．角速度不變 C．向心加速度突然減小 D．懸線的拉力突然增大 質量為m的石塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點的過程中，如果摩擦力的作用使得石塊的速度大小不變，如圖所示，那么 A．因為速率不變，所以石塊的加速度為零 B．石塊下滑過程中受的合外力越來越大 C．石塊下滑過程中的摩擦力大小逐漸變大 D．石塊下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心 如圖所示，有一陀螺其下部是截面為等腰直角三角形的圓錐體、上部是高為h的圓柱體，其上表面半徑為r，轉動角速度為ω?，F讓旋轉的陀螺以某水平速度從距水平地面高為H的光滑桌面上水平飛出后恰不與桌子邊緣發(fā)生碰撞，陀螺從桌面水平飛出時，陀螺上各點中相對桌面的最大速度值為（已知運動中其轉動軸一直保持豎直，空氣阻力不計） A． B． C．＋ωr D．r＋ωr 如圖所示，兩個可視為質點的的木塊A和B（mA=2mB）放在轉盤上，兩者用長為L的細繩連接，木塊與轉盤的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍，A放在距離轉軸L處，整個裝置能繞通過轉盤中心的轉軸O1O2轉動。開始時，繩恰好伸直但無彈力，現讓該裝置從靜止開始轉動，使角速度緩慢增大，以下說法正確的是 A．當時，A、B所受摩擦力大小相等 B．ω在范圍內增大時，B所受摩擦力變大 C．ω在范圍內增大時，A所受摩擦力一直變大 D．當時，A、B相對于轉盤會滑動 如圖所示，小球A可視為質點，裝置靜止時輕質細線AB水平，輕質細線AC與豎直方向的夾角θ=37。已知小球的質量為m，細線AC長l，B點距C點的水平和豎直距離相等。裝置BO′O能以任意角速度繞豎直軸O′O轉動，且小球始終在BO′O平面內，那么在ω從零緩慢增大的過程中（g取10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8） A．兩細線張力均增大 B．細線AB中張力一直變小，直到為零 C．細線AC中張力先不變，后增大 D．當AB中張力為零時，角速度可能為 【參考答案】 A 甲丙的線速度大小相等，根據知甲丙的向心加速度之比為，甲的向心加速度，則，A正確。 D AD、由于石塊做勻速圓周運動，只存在向心加速度，大小不變，方向始終指向球心，故D正確，A錯誤；B、由，知合外力大小不變，故B錯誤；C、又因石塊在運動方向（切線方向）上合力為零，才能保證速率不變，在該方向重力的分力不斷減小，所以摩擦力不斷減小，故C錯誤；故選D。 【點睛】關鍵知道物體做勻速圓周運動，合外力提供向心力，向心加速度的方向始終指向圓心。 C 陀螺下部分高為h′=r；下落h′所用時間為t，則h′＝gt2；陀螺水平飛出的速度為v，則r=vt；解得；陀螺自傳的線速度為v′=ωr；陀螺上的點當轉動的線速度與陀螺的水平分速度的方向相同時，對應的速度最大，所以最大速度是：v>ωr+，故C正確，ABD錯誤；故選C。 【點睛】該題將圓周運動與平拋運動結合在一起來考查運動的合成，計算的方法雖然比較簡單，但解答的難點是能否理解“陀螺上的最大線速度”這一點，要耐心琢磨，用心體會。 AD 當細繩將要有彈力時，對B物體；kmg=m2Lω2，解得，故當時，細繩無張力，此時A所受摩擦力大小fA=2mLω2；B所受摩擦力大小fB=m2Lω2，則兩物體所受摩擦力相等，選項A正確；當A所受的摩擦力達到最大靜摩擦力時，A、B相對于轉盤會滑動，對A有：k?2mg–T=2m?Lω2，對B有：T+kmg=m?2Lω2，解得，當時，A、B相對于轉盤會滑動，故D正確。角速度0<ω<，B所受的摩擦力變大，ω在范圍內增大時，B所受摩擦力不變，故B錯誤。ω在范圍內增大時，A所受摩擦力一直變大；當時，A要滑動，摩擦力不變，C錯誤；故選AD。 拉力不為0，當轉速在≤ω≤時，AB的拉力為0，角速度再增大時，AB的拉力又會增大，故AB錯誤；當繩子AC與豎直方向之間的夾角不變時，AC繩子的拉力在豎直方向的分力始終等于重力，所以繩子的拉力繩子等于1.25mg；當轉速大于后，繩子與豎直方向之間的夾角增大，拉力開始增大；當轉速大于后，繩子與豎直方向之間的夾角不變，AC上豎直方向的拉力不變，當水平方向的拉力增大，AC的拉力繼續(xù)增大，故C正確；由開始時的分析可知，當ω取值范圍為≤ω≤，繩子AB的拉力都是0，故D正確。故選CD。 圖甲 圖乙 【點睛】本題考查了共點力平衡和牛頓第二定律的基本運用，解決本題的關鍵理清小球做圓周運動的向心力來源，確定小球運動過程中的臨界狀態(tài)，運用牛頓第二定律進行求解。