沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用课后测评

这是一份沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用课后测评，共11页。试卷主要包含了正常转动的时针等内容，欢迎下载使用。
【优质】3.4离心现象及其应用随堂练习一．填空题1．如图所示，摩擦轮A和B通过中介轮C进行传动，A为主动轮，A的半径为20cm，B的半径为10cm，A．B两轮边缘上的点角速度之比为　   　，向心加速度之比为　   　． 2．正常转动的时针．分针和秒针，它们的针尖均可看作匀速圆周运动，则它们的角速度之比为　           　． 3．如图所示，质量为1.0×103kg的汽车，行驶到一座半径为40 m的圆弧形凸桥顶端时，汽车运动速度为10m/s；则此时汽车运动的向心加速度为__  _m/s2；向心力大小为_  _ N；汽车对桥面的压力为__ __N．(取g＝10m/s2)4．一质量为m=9kg的物块，将它放置在航天飞机内的平台上，航天飞机随火箭以a=5m/s2的加速度匀加速上升，此时飞机内平台对物块的支持力_______N,当火箭飞离地面高为地球半径2倍时，求此时飞机内平台对物块的支持力_______N(地面处重力加速度g=10m/s2)5．天宫二号绕地球做匀速圆周运动，在这种环境中无法用天平测量物体的质量。宇航员利用以下实验测量物体的质量：图中O点装有一力传感器（大小不计），小物体通过细绳与传感器连接，将细绳拉直，给物体一个初速度，让它在桌面上绕O点转动；读得拉力传感器示数F．测得小球转动n圈的时间为t．细绳长为L。(1)在天宫二号中不能直接用天平测量物体质量的原因是______________________；(2)该小物体的质量m=__________________（用所测物理量符号表示）。6．如图所示，长度为L=1.0m的绳，栓着一质量m=1kg小球在竖直面内做圆周运动，已知绳子能够承受的最大张力为74N，运动过程中绳子始终处于绷紧状态，分析绳子在A处还是B处易断_____，求出绳子断时小球的线速度_________．7．某物理兴趣小组的同学为了验证在竖直面内做圆周运动的物体在最低点受到的拉力与根据学过的物理规律计算出拉力是否相同，设计了如图所示的实验，一根轻绳一端固定在O点，另一端系着一个小球，他在绳的固定点O安装了一个拉力传感器来测量绳拉力的大小．他们首先在最低点给小球一适当大小的初速度，使小球运动到最高点时，拉力传感器的示数为零，最后记录下当小球运动到最低点时拉力传感器的示数T．（1）还需要测量的物理量有　    　．A．小球在最低点静止时拉力传感器的示数T0B．绳子的长度LC．小球运动一周所用的时间t（2）当小球运动到最低点时，只要在误差允许的范围内拉力传感器测得的拉力T=　    　，就可认为物体在最低点实际受到的拉力与根据物理规律计算得到的拉力是相同的． 8．航天员王亚平曾在“天宫一号”内做了如图所示实验：长度为30cm的细线一端固定，另 一端系质量为50g的小球，在最低点给小球一个初速度，小球将在竖直平面内作匀速圆周运动.稳定后，它在15s内共转了30圈，则小球在最低点时，绳子的拉力____N(取π2 =10 ).如果在最髙点恰好剪断细绳，则小球将会是下列二种运动中的哪一种（填A或B)______A.沿最髙点切线方向做匀速直线运动B.沿原圆周轨道继续匀速圆周运动9．童非,江西人,中国著名体操运动员,首次在单杠项目上实现了“单臂大回环”,用一只手抓住单杠,伸展身体以单杠为轴做圆周运动, 假设童非的质量为65 kg,那么,在完成“单臂大回环”的过程中,童非的单臂承受的最大拉力约为__________(g取10m/s2,转动过程中最大角速度是6 rad/s)10．高速铁路弯道处，外轨比内轨　    　（填“高”或“低”）；列车通过弯道时　    　（填“有”或“无”）加速度． 11．如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，人以v1＝ 的速度过轨道最高点B，并以v2＝v1的速度过最低点A。求在A．B两点轨道对摩托车的压力大小相差为_________ . 12．甲．乙两个做匀速圆周运动的物体，它们的半径之比为3：2，周期之比是1：2，则甲与乙的角速度之比为　    　，甲与乙的线速度之比为　    　． 13．一探照灯照射在云层底面上，这底面是与地面平行的平面，如图所示，云层底面高h，探照灯以匀角速度ω在竖直平面内转动．当光束与竖直线的夹角为θ时，此刻云层底面上光点的移动速度等于　    　． 14．如图(a) 所示，A．B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力)， A．B．C在同一直线上。t=0时，给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动，在整个运动过程中小球速率保持不变。在时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图(b) 所示，设绳长为d，则两钉子间的距离为____ ；细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为___s。15．如图所示，汽车质量为2000kg，凸形桥（甲）和凹形桥（乙）皆是半径为100m的一段圆弧，若汽车以20m/s的速率驶过凸形桥，则此时汽车对桥顶的压力为_____N；若汽车通过凹形桥桥底时对桥底的压力为车重的1.4倍，则汽车过桥底时的速度应为_____m/s．（g取10m/s2）16．质量为3×103kg的汽车，以36km/h的速度通过圆弧半径为50m的凸形桥，到达桥最高点时，桥所受的压力为　     　N；如果设计为凹桥，半径仍为50m，汽车仍以36km/h的速度通过，则在最低点时，汽车对桥的压力为　     　N（g=10m/s2） 17．如图所示是固定在地面上的健身单车，轮子匀速转动时，通过计数器记下时间t内轮子完成圆周运动的圈数n，则可以计算出轮子边缘上到转轴距离为R处质点的线速度大小为　 　        ．（结果用字母t，n，R表示） 18．如图的皮带传动装置中，右边两轮同轴，半径RA=RC=2RB，皮带不打滑．则A．B．C三点的线速度之比为vA：vB：vC=　            　；A．B．C三点的向心加速度大小之比为aA：aB：aC=　              　． 
参考答案与试题解析1．【答案】1：2；1：2．【解析】【分析】A和B通过中介轮C进行传动，它们的边沿连在一起，它们的线速度是相等的，再有AB半径之间的关系和角速度．向心加速度的公式就可以做出判断．【解答】解：分析可知VA=VB，rA=2 rB，由V=rω 可知，VA=VB=2 rBωA=rBωB，所以 =，因为 VA=VB，rA=2 rB，aA=，aB=，由a=可知，=，故答案为：1：2；1：2．【点评】三个轮子连在一起在平时不常见，但解题的方法是一样的，找出它们线速度间的关系，再V=rω，及向心力公式做出判断，考查学生对公式得理解．　 2．【答案】1：12：720【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速．【分析】时针．分针和秒针都是做匀速圆周运动，已知周期之比；根据ω=求解角速度之比．【解答】解：秒针的周期是1min=60s，分针的周期为1h=3600s，时针的周期为12h，根据ω=，那么角速度之比：=1：12：720故答案为：1：12：720　 3．【答案】___2.5 __．  2500   ．   7500【解析】4．【答案】135    55    【解析】【来源】湖南省张家界市慈利县2018-2019学年第二学期高一物理期中检测试题 【详解】根据牛顿第二定律，FN1-mg=ma，FN1=mg+ma=135N；由万有引力定律得，在地面处，在距离地面h=2R高处，得=g，在h高处，对物块根据牛顿第二定律得：，代入数据联立解得：FN2=55N故答案为：135N，55N。5．【答案】    (1). （1）物体处于完全失重状态    (2). （2） 【解析】（1）天宫二号绕地球做匀速圆周运动时，所有的物体均处于完全失重状态。天平依据物体对两托盘的压力平衡原理，测量质量。在完全失重时物体对托盘的压力为零，故不能用于测量物体的质量。（2）小物体转动n圈的时间为t，则可知小物体圆周运动的周期为，圆周运动的半径r=L，据向心力公式可知，物体的质量为。【点睛】天宫二号所受重力完全提供圆周运动的向心力，天宫二号内所有物体处于完全失重状态；掌握向心力公式是解决问题的关键。 6．【答案】A8m/s【解析】【详解】小球在最低点A时，；小球在最高点B时，；则小球在最低点时，绳中拉力大，绳容易断。当绳在A点断时，，解得：绳子断时小球的线速度。 7．【答案】（1）A；（2）3T0【解析】【考点】向心力【分析】小球在竖直平面内做圆周运动，在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力，此时拉力最大；在最高点，绳子的拉力等于重力的一个分力，此时拉力最小．根据牛顿第二定律与小球的机械能守恒定律，可列出方程求出小球的质量与轻绳的长度．再由动能定理可求出小球在最低点的速度，由牛顿第二定律即可求出拉力．【解答】解：（1）当小球在最高点时，绳子的拉力最小；小球在最低点时，绳子的拉力最大．且小球从最低点到最高点过程中只有重力做功，所以小球的机械能守恒．则有：最高点：最低点：最低点到最高点，机械能守恒定律：由上三式可得：小球的质量T=3mg可知小球在最低点对绳子的拉力与绳子的长度．运动的周期无关．由于小球在最低点静止时拉力T0=mg，所以还需要测量小球在最低点静止时拉力传感器的示数T0．选项A正确，BC错误．故选：A（2）由（1）可知，只要在误差允许的范围内拉力传感器测得的拉力T=3mg=3T0．故答案为：（1）A；（2）3T0【点评】由图象读出信息是本题解题的突破口，再由牛顿第二定律与机械能守恒定律，并结合向心力公式，从而培养学生分析与解决问题的能力． 8．【答案】    (1). 2.4    (2). A【解析】(1)在运行的天宫一号内，物体都处于完全失重状态，相当于不考虑重力，给小球一个初速度，由绳子的拉力提供向心力，小球能做匀速圆周运动. 15s内共转了30圈可得，则。(2)剪断绳后，拉力消失，小球只有速度而没有力提供向心力，故沿着速度方向做匀速直线运动，故选A。【点睛】在运行的天宫一号卫星内，物体都处于完全失重状态，相当于不考虑重力，给小球一个初速度，小球能做匀速圆周运动；如果外力消失，将做离心运动。 9．【答案】3x103N【解析】【来源】重庆市万州第三中学2018-2019高一下学期期中考试物理试题 【详解】童非运动到最低点时速度最大，单臂承受的拉力也最大，估计童非的重心与单杠的距离r =1m，由牛顿第二定律得： 解得童非单臂承受的最大拉力为：.10．【答案】高；有 【解析】【考点】向心力．【分析】在实际的列车运行中，车轮与钢轨间没有侧向的挤压，高速铁路弯道处由重力和支持力的合力提供向心力，故外轨比内轨高，列车的速度方向变化，有向心加速度，故有加速度【解答】解：（1）高速铁路弯道处由重力和支持力的合力提供向心力，故故外轨比内轨高．（2）列车在铁路弯道处即使速度大小不变，至少速度方向变化，有向心加速度．故答案为：高；有 11．【答案】6mg;【解析】在B点，解之得FB＝mg，在A点，解之得FA＝7mg，所以在A．B两点轨道对车的压力大小相差6mg 12．【答案】2：1   3：1【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速【分析】根据v=判断线速度之比；根据ω=判断角速度之比；【解答】解：由ω=得：==由v=得：==  故答案为：2：1   3：1【点评】本题是对匀速圆周运动中线速度和角速度公式的考查，用公式表示出线速度．角速度之间的关系即可求得结论 13．【答案】：【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速．【分析】求出光束转到与竖直方向夹角为θ时，光点转动的线速度，该线速度等于光点移动速度垂直于半径方向上的分速度，根据平行四边形定则求出云层底面上光点的移动速度．【解答】解：当光束转过θ角时，光照射在云层上的位置到灯的距离为L=，将光点的速度分解为垂直于L方向和沿L方向，这个位置光束的端点沿切线方向的线速度为v=ωL则云层底面上光点的移动速度为v′==．故答案为：　 14．【答案】    3    【解析】【来源】上海市浦东新区华师大二附中2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】[1].0～6s内绳子的拉力不变，知，6～10s内拉力大小不变，知因为，则，两钉子之间的间距[2].因为第一次碰到钉子需要的时间：则从第一次碰到钉子到第二次碰到钉子需时间：从第二次碰到钉子到第三次碰到钉子需时间：从第三次碰到钉子到第四次碰到钉子需时间：15．【答案】12000    20    【解析】【来源】 福建省福州市第十一中学2016-2017学年高一下学期期中考试物理试题 【分析】在凸形桥的桥顶，汽车靠重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出支持力的大小，从而得出汽车对桥顶的压力．在凹形桥的最低点，结合支持力和重力的关系，运用牛顿第二定律求出汽车在最低点的速度．【详解】在凸形桥的顶点，根据牛顿第二定律得，代入数据解得：，根据牛顿第三定律知，汽车对桥顶的压力为12000N。在凹形桥的最低点，根据牛顿第二定律得：，N2=1.4mg，代入数据解得v2=20m/s。【点睛】解决本题的关键知道汽车做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，运用牛顿第二定律列式求解时，注意合力的方向与向心力方向相同。16．【答案】2.4×104   3.6×104【解析】【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】汽车在凹形桥和凸形桥的最低点和最高点，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出桥面对汽车的支持力，从而得出汽车对桥面的压力．【解答】解：过凸形桥：G﹣N1=m得N=G﹣m=（3×103×10﹣3×103×）N=2.4×104N．根椐牛顿第三定律，车对桥的压力大小N'=2.4×104N．过凹形桥时，N﹣G=m得N=G+m=3.6×104N故答案为：2.4×104   3.6×104 17．【答案】【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速【分析】在时间t内转动n周，根据即可求线速度．【解答】解：在时间t内转动n周，根据线速度定义得该质点的线速度大小为：，故答案为：【点评】解决本题的关键是熟练掌握描述圆周运动几个物理量的定义式． 18．【答案】1：1：2，1：2：4． 【解析】【考点】48：线速度．角速度和周期．转速；49：向心加速度．【分析】（1）由v=ωr知线速度相同时，角速度与半径成反比；角速度相同时，线速度与半径成正比．（2）由a=ωv结合角速度和线速度的比例关系，可以知道加速度的比例关系．【解答】解：因为A．B两轮由不打滑的皮带相连，所以相等时间内A．B两点转过的弧长相等，即：vA=vB．由v=ωr知： ==，又B．C是同轴转动，相等时间转过的角度相等，即：ωB=ωA，由v=ωr知， ==，所以：vA：vB：vC=1：1：2，再根据a=ωv得：aA：aB：aC=1：2：4；故答案为：1：1：2，1：2：4．