沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用同步训练题

这是一份沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用同步训练题，共12页。
【特供】3.4离心现象及其应用随堂练习一．填空题1．某学习小组利用圆锥摆实验测量当地的重力加速度，装置如图所示，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上，将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时正好位于圆心．用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆做圆周运动（小球贴近纸面但不接触）．①用刻度尺测出摆线的长度L及圆周运动的半径r，用秒表记录钢球运动n圈的时间t，这样就能算出当地的重力加速度g=　      　（用给出的字母表示）；②本次实验中测量结果如下：线长L=0.5m，r=0.3m，测的小球转动10圈所有时间为12.7s，取（π2=9.86），则当地重力加速度g=　    　m/s2（结果保留三位有效数字）． 2．如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R=0.5m，离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2．则物块做平抛运动的初速度大小为　    　m/s，物块与转台间的动摩擦因数为　          　．  3．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.4．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_______。5．城市建设中常常用半径很大的圆形水泥管道作为雨水和污水的排放管道。为估测该管道的半径，使用的器材有：小球．秒表．上表面光滑的长木板。请将下列实验步骤补充完整：(1)将小球放在管道中，标出小球静止在水泥管圆弧底部的最低点A；(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，______________；(3)让小球从长木板上端由静止滑下,_____________。由上述测量结果，可得圆形管道的半径R=_____________。(已知重力加速度为g)6．（1）如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长为L的状态。现让圆环由静止开始下滑，问：（i） 从圆环开始下滑至第一次到达最低点的过程中（未超过弹性限度），圆环______A.加速度逐渐增大B.加速度先增大后减少C.加速度先减少后增大 D.在最低点处，速度为零．加速度不为零（ii）圆环稳定后，停留在释放处下方的L米处，则弹簧的劲度系数k＝___________。（2）高速公路上，一辆大货车以20m/s的速度违规行驶在快速道上，另有一辆SUV小客车以32m/s的速度随其后并逐渐接近。大货车的制动性能较差，刹车时的加速度保持在4m/s2，而SUV小客车配备有ABS防抱死刹车系统，刹车时能使汽车的加速度保持在8m/s2。若前方大货车突然紧急刹车，SUV小客车司机的反应时间是0.50s，为了避免发生追尾事故，轿车和卡车之间至少应保留多大的距离？7．如图，一质量为m的光滑小球，在半径为R的竖直光滑圆环内侧做圆周运动，已知小球到达圆环最高点时环对球的压力刚好等于零，则此时小球的受到的向心力为_____，此时小球的线速度大小为_____．8．在如图所示的圆锥摆中，已知绳子长度为L，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ，试求小球做圆周运动的周期　      　． 9．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。10．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）11．如图所示，在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A．B两点，过A．B的半径与竖直轴的夹角分别为30°，60°则A．B两点的线速度之比为　           　．12．半径为R＝0.4m的轮子绕轴心O匀速转动，边缘上的A点的线速度为6m/s。则轮子半径转动的角速度为_____________rad/s；距O点0.1m的B点在0.2s内通过的弧长为_____________m。13．如图所示，物体质量为m，沿光滑的离心轨道从高处的D点由静止滑下，到C点（与圆心在同一水平面）时，对环的压力为4mg，此时物体受到的向心力大小为____________，物体的速率____________，物体的动能为________________，高度为____________。（设圆轨道的半径为R）14．用长为L的细绳拴住一质量m的小球,当小球在一水平面上做匀速圆周运动时,如图,细绳与竖直方向成 角,则小球做匀速圆周运动的周期为______ ,细绳对小球的拉力为______ ．15．如图所示，某种变速自行车，有六个飞轮和三个链轮，链轮和飞轮的齿数如下表所示，后轮的直径为d=666mm．当人骑该车，使脚踏板以恒定的角速度转动时，自行车行进的最大速度和最小速度之比为　    　；当人骑该车行进的速度为v=4m/s时，脚踩踏板作匀速圆周运动的最小角速度是　     　rad/s．名  称链  轮飞  轮齿数N/个483828121518212428   
16．汽车沿半径为R的水平圆轨道行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的摩擦力的最大值是车重的，要使汽车不致冲出圆轨道，车速最大不能超过　　        ，是　     　力提供向心力． 17．如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上有A．B两个小物体随圆盘一起运动，A到圆盘中心的距离大于B到圆盘中心的距离．则A运动的周期　       　（选填“大于”．“小于”或“等于”）B运动的周期；A运动的线速度　      　（选填“大于”．“小于”或“等于”）B运动的线速度．  18．某铁轨弯道处的弯曲半径为R，外轨比内轨略高，路面与水平面成α角度，当列车行驶速度为V0=　　     时，车轮对铁轨无侧向压力；当列车行驶速度V　    　V0时（填“＜”或“=”或“＞”），列车车轮对内轨有侧向压力． 
参考答案与试题解析1．【答案】（1）=；（2）9.78 【解析】【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】小球做圆周运动，周期则是取小球转动n次的时间求得，对物体受力分析，根据牛顿第二定律可知n=而v=，即可求得重力加速度代入具体数值求得大小【解答】解：物体做圆周运动的周期T=，对小球受力分析可知，根据牛顿第二定律其中联立解得g=代入数据解答g==9.78m/s2故答案为：（1）=；（2）9.78　 2．【答案】1，0.2 【解析】【考点】 向心力；43：平抛运动．【分析】（1）平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平方向和竖直方向上的运动规律求出平抛运动的初速度．（2）当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．根据静摩擦力提供向心力，通过临界速度求出动摩擦因数．【解答】解：（1）物块做平抛运动，在竖直方向上有①在水平方向上 s=v0t② 由①②得 （2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有③fm=μN=μmg④ 由③④式解得解得μ=0.2故答案为：1，0.2【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，以及知道物块随转台一起做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力． 3．【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． 4．【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。 5．【答案】    (1). (2)让木板的下端置于A点    (2). (3)用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的时间t    (3). 【解析】(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，让木板的下端置于A点；(3)让小球从长木板上端由静止滑下, 用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的时间t。设木板与OA的夹角为α，则小球下滑的加速度a=gcosα，根据2Rcosα=at2可解得：R=gt2  6．【答案】    (1). （1）(i)CD      (ii)     (2). (2)     【解析】                   K=(2)解:在“反应时间”里轿车做匀速运动的距离
若客车恰好与轿车发生追尾,则速度相等是恰好追尾的条件;速度相等时:

代入数据得: t=0.4轿车与客车之间的距离为s,则:

轿车刹车时的加速度 ,客车刹车时的加速度 ,将数据代入,得:

答:轿车和卡车之间至少应保留31m. 7．【答案】    (1). mg    (2). 【解析】在最高点对小球受力分析，小球只受到重力，故重力提供向心力，故F=mg；根据牛顿第二定律可知，解得。【点睛】分析小球的受力及运动情况，可知小球通过最高点的临界值，即向心力仅由重力提供，再根据向心力表达式求出线速度。 8．【答案】2π．【解析】【考点】 向心力；48：线速度．角速度和周期．转速．【分析】小球在水平面做匀速圆周运动，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解周期【解答】解：如图小球的受力如右图所示，由牛顿第二定律得：mgtanθ=m由图可知，小球圆周运动的半径：r=Lsinθ联立解得：T=2π故答案为：2π． 9．【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：10．【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：。11．【答案】1：． 【解析】【分析】同一圆环以直径为轴做匀速转动时，环上的点的角速度相同，根据几何关系可以求得AB两点各自做圆周运动的半径，根据v=ωr即可求解线速度之比．【解答】解：根据几何关系得：A．B两点做圆周运动的半径分别为：rA=Rsin30°=RrB=Rcos30°=它们的角速度相同，所以线速之比： ===故答案为：1：．  12．【答案】    (1). 15    (2). 0.3【解析】试题分析：由可得角速度大小；由即可计算出在0.2s内通过的弧长．由可得：；距O点0.1m的B点的线速度；在0.2s内通过的弧长为。 13．【答案】    (1). 4mg    (2). 2（gR）1/2     (3). 2mgR    (4). 3R  【解析】在C点由于弹力提供向心力，故在C点向心力为：；根据，可以得到：；根据动能表达式：；从开始下落到C点，根据动能定理可以得到：，则。点睛：本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律，关键是找出谁来提供物体做圆周运动的向心力。 14．【答案】        【解析】【来源】天津市四合庄中学2019-2020学年高二上学期第一次月考物理试题 【详解】[1]根据牛顿第二定律得解得：。[2] 小球的受力如图所示，根据平行四边形定则知，细绳对小球的拉力。15．【答案】4，3.0【解析】【考点】匀速圆周运动．【分析】在运动的过程中，脚踏板和链轮因为共轴，有相同的角速度，链轮的边缘和飞轮的边缘通过链条连接，有相同的线速度大小，飞轮和后轮共轴，有相同的角速度．脚踏板以恒定的角速度转动时，当链轮的齿数最多，飞轮的齿数最少，自行车的行进速度最大；当链轮的齿数最少，飞轮的齿数最多，自行车的行驶速度最小．【解答】解：脚踏板以恒定的角速度转动时，当链轮的齿数最多，飞轮的齿数最少，自行车的行进速度最大；当链轮的齿数最少，飞轮的齿数最多，自行车的行驶速度最小．链轮和飞轮的轮半径与齿数成正比，因为是依靠同一个链条传动，所以链轮与飞轮的轮缘线速度是一样的，所以ω链r链=ω飞r飞，亦即ω链N链=ω飞N飞．当N链=48，N飞=12时，自行车速度最大，此时ω飞=4ω链，当N链=28，N飞=28时，自行车速度最小，此时ω飞=ω链，而自行车的速度v=ω，所以自行车的最大速度和最小速度之比为4．当自行车行驶速度一定时，即后轮的角速度一定，飞轮的角速度一定，根据ω链N链=ω飞N飞．脚踏板和链轮有相同的角速度，知要使脚踩踏板作匀速圆周运动的角速度最小，则N链最多，N飞最少，即N链=48，N飞=12．ω飞=ω后=，所以ω脚=ω链==3.0rad/s．故本题答案为：4，3.0．【点评】解决本题的关键知道共轴的点，有相同的角速度，通过链条连接的点，有相同的线速度大小．   16．【答案】，静摩擦力．【解析】【分析】汽车在水平圆轨道上行驶，靠静摩擦力提供向心力，结合牛顿第二定律求出最大车速．【解答】解：根据牛顿第二定律得：kmg=m，解得： =，靠静摩擦力提供向心力．故答案为：，静摩擦力． 17．【答案】等于，大于． 【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速．【分析】圆周运动的周期是转动一圈的时间，根据v=判断线速度大小关系．【解答】解：盘面上有A．B两个小物体随圆盘一起运动，转动一圈的时间相等，即周期相等；A到圆盘中心的距离大于B到圆盘中心的距离，根据v=，A运动的线速度大于B运动的线速度；故答案为：等于，大于．【点评】本题关键是明确圆周运动中周期和速度的定义，明确题目中A．B两个点是同轴转动，基础题． 18．【答案】；＜【解析】【考点】向心力【分析】火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，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火车拐弯时的速度大小．【解答】解：车轮对铁轨无侧向压力时火车受到的支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：mgtanα=m解得：v=当火车以大于v的速度通过此转弯处时，有离心趋势，挤压外轨，当火车以小于v的速度通过此转弯处时，有近心趋势，挤压内轨．故答案为：；＜【点评】解决本题的关键理清向心力的来源，结合牛顿第二定律和离心运动的条件分析，基础题．