高中物理粵教版第二章圓周運(yùn)動(dòng) 學(xué)業(yè)分層測評(píng)第2章第3節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用

學(xué)業(yè)分層測評(píng)(八)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下面關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的說法，正確的是()A．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)將離圓心越來越遠(yuǎn)B．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡一定是直線C．做離心運(yùn)動(dòng)的物體一定不受外力作用D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力大小改變時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)【解析】物體遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)就是離心運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)；物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡可能是曲線，故B錯(cuò)；當(dāng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力提供的向心力不足時(shí)就做離心運(yùn)動(dòng)，合外力等于零僅是物體做離心運(yùn)動(dòng)的一種情況，故C錯(cuò)；當(dāng)物體所受合力增大時(shí)，將做近心運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)．【答案】A2．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀()A．一定是直線B．一定是曲線C．可能是一個(gè)圓D．可能是直線，也可能是曲線【解析】若F合＝0，則物體沿切線飛出而做直線運(yùn)動(dòng)；若0＜F合＜F向，則物體做曲線運(yùn)動(dòng)，故D正確．【答案】D3.(多選)如圖2-3-9所示，洗衣機(jī)的甩干筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有一衣服附在筒壁上，則此時(shí)()圖2-3-9A．衣服受重力、筒壁的彈力和摩擦力B．衣服隨筒壁做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是摩擦力C．筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大D．筒壁對(duì)衣服的摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大【解析】衣服受到重力、筒壁的彈力和摩擦力的作用，故A正確；衣服隨筒壁在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，筒壁的彈力提供向心力，故B錯(cuò)誤；因N＝mrω2，所以筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大，故C正確；衣服在豎直方向的合外力等于零，所以筒壁對(duì)衣服的摩擦力始終等于重力，不隨轉(zhuǎn)速變化，故D錯(cuò)誤．【答案】AC4．下列哪些現(xiàn)象是為了利用物體產(chǎn)生的離心運(yùn)動(dòng)()A．汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度B．轉(zhuǎn)速很大的砂輪半徑做得不能太大C．在修建鐵路時(shí)，轉(zhuǎn)彎處內(nèi)軌要低于外軌D．工作的洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)速很大【解析】A中汽車轉(zhuǎn)彎向心力由靜摩擦力提供，F(xiàn)向＝meq\f(v2,r)≤fm，速度過大，F(xiàn)向>fm會(huì)發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)，所以要限速防止離心運(yùn)動(dòng)．B中砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪邊緣處受向心力F向＝mω2r，半徑越大，所需向心力越大越容易斷裂而發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)，所以半徑小是為了防止離心運(yùn)動(dòng)．C中火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)軌低于外軌是利用重力的分力提供向心力防止離心運(yùn)動(dòng)，只有D中脫水時(shí)是利用離心運(yùn)動(dòng)把水脫去，故只選D.【答案】D5．如圖2-3-10所示，在注滿水的玻璃管中放一個(gè)乒乓球，然后再用軟木塞封住管口，將此玻璃管放在旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤上，且保持與盤相對(duì)靜止，則乒乓球會(huì)()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35390031】圖2-3-10A．向外側(cè)運(yùn)動(dòng)B．向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)C．保持不動(dòng)D．條件不足，無法判斷【解析】若把乒乓球換成等體積的水球，則此水球?qū)?huì)做圓周運(yùn)動(dòng)，能夠使水球做圓周運(yùn)動(dòng)的是兩側(cè)的水的合壓力，而且這兩側(cè)壓力不論是對(duì)乒乓球還是水球都是一樣的．但由于乒乓球的質(zhì)量小于相同體積的水球的質(zhì)量，所以此合壓力大于乒乓球在相同軌道相同角速度下做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，所以乒乓球?qū)⒆鼋倪\(yùn)動(dòng)．【答案】B6．如圖2-3-11是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)的情形，轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個(gè)最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動(dòng)．對(duì)于摩托車滑動(dòng)的問題，下列論述正確的是()圖2-3-11A．摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用B．摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去D．摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去【解析】摩托車只受重力、地面支持力和地面摩擦力的作用，沒有離心力，A項(xiàng)錯(cuò)誤；摩托車正常轉(zhuǎn)彎時(shí)可看作是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受的合力等于向心力，如果向外滑動(dòng)，說明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B項(xiàng)正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運(yùn)動(dòng)，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】B7．一輛質(zhì)量m＝2×103kg的汽車在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r＝50m的彎路時(shí)，如果車速v＝72km/h，這輛汽車會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力Fmax＝×104N.【解析】汽車的速度：v＝72km/h＝20m/s汽車過彎路時(shí)所需的向心力大小為F＝meq\f(v2,r)＝2×103×eq\f(202,50)N＝×104N由于F＞Fmax，所以汽車做離心運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生側(cè)滑．【答案】會(huì)[能力提升]8.(多選)如圖2-3-12所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放著A、B、C三個(gè)物體，質(zhì)量分別為2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R，與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列說法中正確的是()圖2-3-12A．若三個(gè)物體均未滑動(dòng)，C物體的向心加速度最大B．若三個(gè)物體均未滑動(dòng)，B物體受的摩擦力最大C．轉(zhuǎn)速增加，A物體比B物體先滑動(dòng)D．轉(zhuǎn)速增加，C物體先滑動(dòng)【解析】三個(gè)物體均未滑動(dòng)時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，均為ω，根據(jù)a＝ω2r知，半徑最大的向心加速度最大，A正確；三個(gè)物體均未滑動(dòng)時(shí)，靜摩擦力提供向心力，fA＝2mω2R，fB＝mω2R，fC＝2mω2R，B物體受的摩擦力最小，B錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速增加時(shí)，角速度增加，當(dāng)三個(gè)物體都剛要滑動(dòng)時(shí)，對(duì)A：2μmg＝2mω2R，對(duì)B：μmg＝mω2R，對(duì)C：μmg＝2mω2R，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，C的靜摩擦力提供向心力首先達(dá)到不足，C物體先滑動(dòng)，D正確；A與B要么不動(dòng)，要么一起滑動(dòng)，C錯(cuò)誤．【答案】AD9．(多選)中央電視臺(tái)《今日說法》欄目曾經(jīng)報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故．家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場面，第八次有輛卡車沖撞進(jìn)李先生家，造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案．經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場示意圖如圖2-3-13所示．交警根據(jù)圖示作出以下判斷，你認(rèn)為正確的是()現(xiàn)場示意圖圖2-3-13A．由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)B．由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)C．公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)(東)高外(西)低D．公路在設(shè)計(jì)上可能外(西)高內(nèi)(東)低【解析】汽車在拐彎時(shí)因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)發(fā)生側(cè)翻，A正確、B錯(cuò)誤；公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)(東)高外(西)低，合外力不足以提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力而做離心運(yùn)動(dòng)，C正確、D錯(cuò)誤．【答案】AC10．如圖2-3-14所示，水平桿AB可以繞豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在離桿的B端m處套著一個(gè)質(zhì)量為kg的小環(huán)，當(dāng)桿以20r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小環(huán)受到的摩擦力多大？如環(huán)與桿之間的最大靜摩擦力等于壓力的倍，問：當(dāng)桿以40r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小環(huán)最遠(yuǎn)可以放到什么位置上而不至于滑動(dòng)？(g取10m/s2)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35390032】圖2-3-14【解析】角速度ω1＝2πn1＝eq\f(2,3)πrad/s對(duì)環(huán)由牛頓第二定律有f＝mωeq\o\al(2,1)r1＝×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)π))2×N＝N.轉(zhuǎn)速增加而環(huán)恰好不滑動(dòng)時(shí)角速度ω2＝2πn2＝eq\f(4,3)πrad/s又kmg＝mωeq\o\al(2,2)r2故r2＝eq\f(kmg,mω\o\al(2,2))＝m.【答案】N距B端m處11．如圖2-3-15所示，細(xì)繩一端系著一個(gè)質(zhì)量為M＝kg的物體，靜止在水平板上，另一端通過光滑的小孔吊著質(zhì)量為m＝kg的物體，M的中點(diǎn)與圓孔的距離為m，M和水平板間的最大靜摩擦力為2N．現(xiàn)使此水平板繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，問角速度ω在什么范圍內(nèi)m會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g取10m/s2)圖2-3-15【解析】物體M在做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，隨著水平板角速度大小的變化，物體受到的靜摩擦力的大小和方向都在變化，但繩上的拉力大小一直不變，恒為mg.當(dāng)物體受到的靜摩擦力達(dá)到最大，為fmax，方向指向圓心O時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力最大，為Fmax＝fmax＋mg ①當(dāng)物體受到的靜摩擦力達(dá)到最大，為fmax，方向背離圓心O時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力最小，