高中物理人教版第五章曲線運動生活中的圓周運動 第七節(jié)（高）

第7節(jié)生活中的圓周運動（滿分100分，60分鐘完成）班級_______姓名______目的要求：1．能運用向心力和向心加速度的公式解決勻速、變速圓周運動實際問題；2．知道物體做離心運動的條件，知道離心運動的應(yīng)用與防止。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確，選對的得8分，對而不全得4分。選錯或不選的得0分。1．如圖1所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要滑動尚未發(fā)生滑動的狀態(tài)時，燒斷細(xì)線，則兩物體的運動情況是（）圖1 A．兩物體均沿切線方向滑動 B．兩物體均沿半徑方向做遠(yuǎn)離圓心的運動 C．兩物體隨盤一起做勻速圓周運動，不發(fā)生滑動 D．物體A隨盤一起做勻速圓周運動，不發(fā)生滑動；物體B將沿一條曲線運動，離圓心越來越遠(yuǎn)2．如圖2所示，物體P用兩根長度相等不可伸長的細(xì)線系于豎直桿上，它隨桿轉(zhuǎn)動，若轉(zhuǎn)動角速度為ω，則 （）ABPω圖2AABPω圖2 B．繩子BP的拉力隨ω的增大而增大 C．繩子BP的張力一定大于繩子AP的張力 D．當(dāng)ω增大到一定程度時，繩AP的張力大于BP的張力3．汽車在傾斜的彎道上拐彎，如圖3所示，彎道的傾角為θ，半徑為r，則汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是（提示：轉(zhuǎn)彎半徑是水平的） （）圖3 A． B． C． D．4．如圖4所示，輕桿的一端固定一小球，另一端有光滑的水平固定軸O，現(xiàn)給小球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，不計空氣阻力，當(dāng)小球到達(dá)最高點時桿對球的作用力 （）O圖4 O圖4 B．一定等于零 C．一定是推力 D．可能是推力，可能是拉力，也可能等于零5．如圖5所示，小物塊位于半徑為R的半球頂端，若給小物塊以水平初速度v0時，物塊對球恰無壓力，則下列說法不正確的是（）v圖5v圖5 B．物塊落地時水平位移為R C．初速度v0＝ D．物塊落地速度方向與地面成45o角6．飛機(jī)駕駛員最多可承受9倍的重力加速度帶來的影響，當(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖時速度為v，則圓弧的最小半徑為 （） A． B． C． D．第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）圖6二、填空、實驗題：本大題共3小題，每小題8分，共24圖67．如圖6所示，質(zhì)量為m的物體與圓筒壁的動摩擦因數(shù)為μ，圓筒半徑R，若要物體不下滑，圓筒旋轉(zhuǎn)的角速度至少為______rad/s。8．雜技演員表演“水流星”，使裝有水的瓶子在豎直平面內(nèi)做半徑為0.9m的圓周運動，若瓶內(nèi)盛有100g水，瓶的質(zhì)量為400g，當(dāng)瓶運動到最高點時，瓶口向下，要使水不流出來，瓶子的速度至少為m/s，此時水的向心力為N，繩子受到的拉力為______NMNOLABv0v0圖79．如圖7所示，在光滑的水平面上的兩個小球A和B，A球用長L的線拴著繞O點做勻速圓周運動，B球做勻速直線運動。在t0時刻A、B位于MN直線上，并且有相同的速度MNOLABv0v0圖7三、計算題：本大題共2小題，計28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（12分）如圖8所示，豎直圓筒內(nèi)壁光滑，半徑為R，頂部有入口A，在A的正下方h處有出口B，一質(zhì)量為m的小球從入口A沿切線方向水平射入圓筒內(nèi)，要使小球從B處飛出，小球進(jìn)入入口A的速度v0應(yīng)滿足什么條件？在運動過程中小球?qū)ν驳膲毫τ卸啻?？圖811．（16分）如圖9所示，半徑為R，內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置。兩個質(zhì)量均為m的小球a、b以不同的速度進(jìn)入管內(nèi)，a通過最高點A時，對管壁上部的壓力為3mg，b通過最高點A時，對管壁下部的壓力為，求a、b兩球落地點間的距離。aabA圖9參考答案一、選擇題：fmTTfmTTfmω【點撥】當(dāng)物體剛要滑動尚未滑動時，A、B受力如圖示，A物體fm－T＝mω2·rA；B物體fm＋T＝mω2rB，當(dāng)繩子燒斷，T消失，A繼續(xù)做勻速圓周運動，B將做離心運動。GFAPFGFAPFBP【點撥】ω較小時，AP松張，故A選項正確；當(dāng)ω達(dá)到某一值ω0時，AP剛好要繃緊，此后P的受力如圖，其合力提供向心力，豎直方向合力為零，故FBP＞FAP，C選項正確。3．【答案】C【點撥】汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎時，重力和支持力的合力指向圓心，提供向心力，有mgtanθ＝m，解得v＝，故C選項正確。4．【答案】D【點撥】小球通過最高點的條件是v＞0，。當(dāng)小球通過最高點，桿對小球的作用力為0時，，；當(dāng)時，桿對球的作用力為推力；；當(dāng)時，桿對小球的作用力為拉力，。故D正確。5．【答案】D【點撥】物塊對球頂恰無壓力時，只有重力提供向心力，所以mg＝m，v0＝。再向下運動，線速度要增大，需要的向心力也要增加，重力mg將不足以提供向心力，物塊離開球面，在空中以v0為初速度做平拋運動，所以由平拋運動的公式：，，解得x＝R；v2y＝2gR，故vy＝。tanθ＝，即θ≠45o，則D錯。6．【答案】B【點撥】當(dāng)R和v一定時，飛機(jī)在圓弧的最低點飛行時，駕駛員受到的支持力FN最大，駕駛員在此點受到重力mg和支持力兩力的作用，由向心力公式可得：FN－mg＝，所以當(dāng)FN＝9mg時，R＝，B正確。二、填空、實驗題：7．【答案】【點撥】對物體而言：，，，所以μmω2R＝mg，得ω＝。8．【答案】3；1；0；【點撥】瓶子運動至最高點時，由Mg＋F＝M，當(dāng)速度最小時，繩的拉力F＝0，v＝＝3m/s；對水而言：F向＝m＝1N。9．【答案】a＝，n＝0，1，2，……【點撥】A球的速率不變，因此B球心先減速后加速至v0時兩球的速度才可能相同，此時經(jīng)過一段時間t，球B的速度變化Δv＝－2v0，設(shè)B的加速度為a，A的周期為T，則a＝||＝，t＝＋nT，n＝0，1，2，……；T＝，解得t＝（1＋2n），將t代入前式得：a＝，n＝0，1，2，……。三、計算題：10．【答案】（n≥1）；（n≥1）【解析】小球的運動是豎直方向自由落體運動和水平方向勻速圓周運動的合運動。在豎直方向有h＝gt2得t＝小球在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過了n圈（n≥1）則v0＝v0＝（n≥1）筒對球的壓力提供了向心力，根據(jù)向心力公式有FN＝＝（n≥1）根據(jù)牛頓第三定律得，小球?qū)ν驳膲毫椋╪≥1）。11