高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用课堂检测

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用课堂检测，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。
【基础】3.4离心现象及其应用作业练习一．填空题1．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）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　           　． 3．一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　    　． 4．如图所示，一质量为m的物体在半径为R的半圆形轨道上滑行，经过最低点的速度为v，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点时加速度大小为　    　，受到的摩擦力大小为　     　． 5．航天器绕地球做匀速圆周远动时处于完全失重状态，无法用天平称量物体的质量.某同学设计了如图所示的装置（图中O为光滑小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动.测出物体做圆周运动的周期T和___________，读出弹簧测力计的读数F，可得待测物体质量的表达式为m=________________.6．如右图所示，一质量为m的汽车保持恒定的速率运动，通过凸形路面最高处时对路面的压力____(选填“大于”或“小于”)汽车的重力；通过凹形路而最低点时对路面的压力_______(选填“大于”或“小于”)汽车的重力.7．
如图所示，暗室内，电风扇在频闪光源照射下运转，光源每秒闪光30次，如图电扇叶片有3个，相互夹角120°，已知该电扇的转速不超过500 r/min，现在观察者感觉叶片有6个，则电风扇的转速是__________r/min。  8．一个玩具小汽车在水平地板上以某一速度匀速行驶时，玩具小汽车对地板的压力大小F1________ (填“等于”或“不等于”)它的重力大小G；当该玩具小汽车以同一速度通过玩具拱形桥最高点时，它对桥面的压力大小F2________(填“大于”或“小于”)它的重力大小G。9．如图所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动．（g=10m/s2）当小球在最高点的速度分别为6m/s，球对杆的作用力的大小　   　 N，方向　       　 （填“竖直向下”或“竖直向上”）．  10．长0.5m的轻杆，一端连着质量0.5kg的小球，另一端绕过O点的水平固定轴在竖直平面内自由转动．当小球以2m/s的速率通过最高点时，受到轻杆的作用力为大小为　    　N，是　       　（选填“拉力”或“支持力”）．g=10m/s2．11．如图所示，拱桥桥顶部分路面是部分圆周，汽车通过拱桥顶点速度为v时，车对桥的压力为车重的。如果汽车通过拱桥顶点时对桥顶恰无压力，则汽车速度大小为_______。12．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。13．若一人造地球卫星的高度是地球半径的15倍，试估算此卫星的速度为___。已知地球半径R=6400 km。14．如图所示的皮带传动装置，大轮半径为2R，小轮半径为R，A．B分别为两轮边缘上的点，C为大轮上离轮轴为R处的一点，传动时皮带不打滑，则A．B．C三点的线速度大小之比为　         　，三点的角速度之比为　             　．  15．工厂的天车上钢丝绳长l＝4m，用它来吊运100kg的机件。天车v＝4m/s的速度水平前进，匀速行驶时钢丝绳的拉力为_____N当天车突然刹车，机件刚开始摆动时，钢丝绳对机件的拉力大小为_____N（g＝10m/s2）16．一汽车通过拱形桥面时速度为8m/s，车对桥顶的压力为车重的四分之三；若该车通过桥顶时对桥面压力恰好为零，车速大小是　    　m/s． 17．甲．乙两个质点都作匀速圆周运动，甲的质量是乙的2倍，甲的速率是乙的4倍，甲的圆周半径是乙的2倍，则甲的向心力是乙的______倍18．如下图所示,将一根长20cm,劲度系数为360N/m的弹簧一端固定于O点,另一端接一质量为0.5kg的小球.当小球以r/min的转速在光滑水平面上做匀速圆周运动时,弹簧的伸长量为__________cm。
参考答案与试题解析1．【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。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】：【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：　 4．【答案】：，． 【解析】【考点】 向心力；  摩擦力的判断与计算．【分析】根据向心加速度公式求出最低点的向心加速度大小，结合牛顿第二定律求出支持力的大小，根据滑动摩擦力公式求出摩擦力的大小．【解答】解：物体在最低点的加速度大小a=．根据牛顿第二定律得，N﹣mg=m，解得N=mg+m，则摩擦力的大小f=μN=．故答案为：，． 5．【答案】    (1). 半径R    (2). 【解析】 6．【答案】    (1). 小于    (2). 大于【解析】汽车过凸形路面的最高点时，设速度为v，半径为r，竖直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：mg-F1′=m得：F1′＜mg，根据牛顿第三定律得：F1=F1′＜mg；汽车过凹形路面的最高低时，设速度为v，半径为r，竖直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：
F2′-mg=m得：F2′＞mg，根据牛顿第三定律得：F2=F2′＞mg． 7．【答案】300【解析】因为电扇叶片有三个，相互夹角为120°，现在观察者感觉叶片有6个，说明在闪光时间里，电扇转过的角度为，其中n为非负整数，由于光源每秒闪光30次，所以电扇每秒转过的角度为，则转速为，但该电扇的转速不超过，所以，转速为，即300 r/min。点睛：考查在一定时间内，扇叶虽转动，却觉得电扇叶子增多的原理，因此要建立正确的模型，才能解题。8．【答案】等于    小于    【解析】【来源】湖南省长沙市铁路第一中学2018-2019学年高二下学期期中考试（文)物理试题 【详解】小汽车在水平地板上匀速行驶时，地板的支持力与重力二平衡，则有：，由牛顿第三定律得知，小汽车对地板的压力大小；
小汽车通过玩具拱形桥最高点时，由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，则，解得：，则得它对桥面的压力大小。9．【答案】6，竖直向上． 【解析】【考点】向心力．【分析】根据重力和杆子作用力的合力提供向心力求出杆对球的作用力大小和方向，从而得出球对杆的作用力大小和方向．【解答】解：当小球在最高点的速度为6m/s时，根据牛顿第二定律得，，解得F==6N．杆对球的作用力表现为拉力．所以球对杆的作用力方向竖直向上．故答案为：6，竖直向上．　 10．【答案】1；支持力 【解析】【考点】向心力【分析】求出杆子作用力为零时，小球在最高点的速度，从而判断出杆子的作用力，运用牛顿第二定律求出杆子作用力的大小．【解答】解：当杆子在最高达作用力为零时，有：mg=m，解得：v=．知杆子表现为支持力．根据牛顿第二定律得：mg﹣F=m，解得：F=mg﹣=5﹣=1N．故答案为：1；支持力【点评】解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解．  11．【答案】1.5v【解析】根据牛顿第二定律得： ，当压力为零时有： ，联立解得： 【名师点睛】汽车在桥顶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速度的大小；当车对桥顶压力为零时，根据牛顿第二定律求出汽车通过拱桥顶点的速度大小。 12．【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：13．【答案】2【解析】【来源】黑龙江省牡丹江市第三高级中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】地球表面上的物体的重力由地球对物体的万有引力提供，
即：，整理得：GM=gR2
人造卫星的向心力由万有引力提供，即：，r=16R
解得：14．【答案】2：2：1；2：1：1 【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速．【分析】在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相等，由线速度．角速度关系式分析答题即可．【解答】解：点A和点B是同缘传动的边缘点，线速度相等，故：vA=vB点B和点C是同轴传动，角速度相等，故：ωB=ωC=ω根据公式：v=ω？r 则三点线速度之比为2：2：1；又：，则三点的角速度之比为2：1：1故答案为：2：2：1；2：1：1 15．【答案】1000N；    1400N    【解析】【来源】【百强校】海南省三亚华侨中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理试题 【详解】天车匀速行驶时，以机件件为研究对象，根据平衡条件得钢丝的拉力为：F1＝mg＝100×10N＝1000N；由题意知，天车突然停车的瞬间，机件开始做圆周运动，其所受合力提供向心力，即： 解得：。16．【答案】16【解析】【考点】  向心力．【分析】对汽车受力分析，根据牛顿第二定律列方程求解．【解答】解：汽车在顶点受到的支持力为F=mg，汽车在最高点的向心力由重力和支持力提供．设桥的半径为R，则有：mg﹣F=m汽车在桥顶时恰好对桥面没有压力时，只有重力完全充当向心力：mg=m代入数据得：v0=16m/s故答案为：16． 17．【答案】16【解析】【详解】根据知，甲乙的质量比为2：1，甲乙的速率之比为4：1，甲乙的半径之比为2：1，则向心力之比为16：1．故甲的向心加速度是乙的16倍．【点睛】解决本题的关键掌握向心加速度与线速度的关系，以及向心加速度与角速度的关系a=rω2．18．【答案】5【解析】【详解】设弹簧的伸长量为x，ω==12rad/s，L=0.2m，向心力F=kx=mω2（L+x），则360x =122×0.5×（0.2+x）伸长量x=0.05m=5cm