2017届江苏省高考物理第一轮复习检测题39.doc
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4、4向心加速度:描述速度方向变化快慢的物理量anr2vr.5相互关系:(1)vrr2rf.(2)anr2vr42f2r.思维深化1匀速圆周运动和匀速直线运动中的两个“匀速”的含义相同吗?有什么区别?答案不同前者指线速度的大小不变,后者指速度的大小和方向都不变2判断下列说法是否正确(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动()(2)做匀速圆周运动的物体所受合外力大小、方向都保持不变()(3)做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比()1链条传动图1是自行车传动装置的示意图,其中是半径为r1的大齿轮,是半径为r2的小齿轮,是半径为r3的后轮,假设脚踏板的转速为n r/s,则自行车前进的速度为()图1A. B.
5、 C. D.答案D解析因为要计算自行车前进的速度,即车轮边缘上的线速度的大小,根据题意知:轮和轮边缘上的线速度的大小相等,据vr可知:r11r22,已知1,则轮的角速度2,因为轮和轮共轴,所以转动的角速度相等即32,根据vr可知,v3r33.2皮带传动(多选)如图2所示,有一皮带传动装置,A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC,已知RBRC,若在传动过程中,皮带不打滑则()图2AA点与C点的角速度大小相等BA点与C点的线速度大小相等CB点与C点的角速度大小之比为21DB点与C点的向心加速度大小之比为14答案BD解析处理传动装置类问题时,对于同一根皮带连接的传动轮边缘的点,线速度相
6、等;同轴转动的点,角速度相等对于本题,显然vAvC,AB,选项B正确;根据vAvC及关系式vR,可得ARACRC,又RC,所以A,选项A错误;根据AB,A,可得B,即B点与C点的角速度大小之比为12,选项C错误;根据B及关系式a2R,可得aB,即B点与C点的向心加速度大小之比为14,选项D正确3.摩擦传动如图3所示,B和C是一组塔轮,即B和C半径不同,但固定在同一转动轴上,其半径之比为RBRC32,A轮的半径大小与C轮相同,它与B轮紧靠在一起,当A轮绕过其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之无滑动地转动起来a、b、c分别为三轮边缘的三个点,则a、b、c三点在转动过程中的()图3A线速度
7、大小之比为322B角速度之比为332C转速之比为232D向心加速度大小之比为964答案D解析A、B轮摩擦传动,故vavb,aRAbRB,ab32;B、C同轴,故bc,vbvc32,因此vavbvc332,abc322,故A、B错误转速之比等于角速度之比,故C错误由av得:aaabac964,D正确传动问题的类型及特点1传动的类型(1)皮带传动(线速度大小相等);(2)同轴传动(角速度相等);(3)齿轮传动(线速度大小相等);(4)摩擦传动(线速度大小相等)2传动装置的特点(1)同轴传动:固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同;(2)皮带传动、齿轮传动和摩擦传动:皮带(或齿轮)传动和不打滑的摩
8、擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等考点二圆周运动中的动力学分析1向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力2向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置(2)分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力,就是向心力3向心力的公式Fnmanmm2rmrmr42f2.4匀速圆周运动的条件当物体所受的合外力(大小恒定)始终与速度方向垂直时,物体做匀速圆周运动,此时向心力由物体所受合外力提供思维深化判断下列说法是否正确(1)做圆周运动的物体,一定受到向心力的作
9、用,所以分析做圆周运动物体的受力时,除了分析其受到的其他力,还必须指出它受到向心力的作用()(2)做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力()(3)做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周的半径方向飞出()(4)在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯()(5)火车转弯速率小于规定的数值时,内轨受到的压力会增大()(6)飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时,飞机机翼一定处于倾斜状态()4圆周运动的受力分析如图4所示,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是()图4A重力、支持力B重力、向心力C重力、支持力和指向圆心的摩擦力D重力、支持力、向心力和摩擦力答案
10、C5火车拐弯的动力学分析摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,抵消离心力的作用;行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样假设有一超高速列车在水平面内行驶,以360 km/h的速度拐弯,拐弯半径为1 km,则质量为50 kg的乘客,在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g取10 m/s2)()A500 N B1 000 N C500 N D0答案C解析乘客所需的向心力:Fnm500 N,而乘客的重力为500 N,故火车对乘客的作用力大小为500 N,C正确6斜面上圆周运动的动力学分析如图5所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的
11、轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是()图5AA球的角速度等于B球的角速度BA球的线速度大于B球的线速度CA球的运动周期小于B球的运动周期DA球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力答案B解析先对小球受力分析,如图所示,由图可知,两球的向心力都来源于重力G和支持力FN的合力,建立如图所示的坐标系,则有:FNsin mgFNcos mr2由得FN,小球A和B受到的支持力FN相等,选项D错误由于支持力FN相等,结合式知,A球运动的半径大于B球运动的半径,A球的角速度小于B球的角速度,选项A错误A球的运动周期大于
12、B球的运动周期,选项C错误又根据FNcos m可知:A球的线速度大于B球的线速度,选项B正确水平面内圆周运动临界问题的分析技巧1审清题意,确定研究对象;明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环;2分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等;3分析物体的受力情况,画出受力分析图,确定向心力的来源;4根据牛顿运动定律及向心力公式列方程考点三水平面内圆周运动的临界问题处理临界问题的解题步骤(1)判断临界状态:有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而
13、这些起止点往往就对应着临界状态;若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点也往往对应着临界状态(2)确定临界条件:判断题述的过程存在临界状态之后,要通过分析弄清临界状态出现的条件,并以数学形式表达出来(3)选择物理规律:当确定了物体运动的临界状态和临界条件后,要分别对不同的运动过程或现象,选择相对应的物理规律,然后列方程求解7相对滑动的临界问题(2014新课标全国20)(多选)如图6所示,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小
14、为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是()图6Ab一定比a先开始滑动Ba、b所受的摩擦力始终相等C 是b开始滑动的临界角速度D当 时,a所受摩擦力的大小为kmg答案AC解析小木块a、b做圆周运动时,由静摩擦力提供向心力,即fm2R.当角速度增加时,静摩擦力增大,当增大到最大静摩擦力时,发生相对滑动,对木块a:faml,当fakmg时,kmgml,a ;对木块b:fbm2l,当fbkmg时,kmgm2l,b ,所以b先达到最大静摩擦力,选项A正确;两木块滑动前转动的角速度相同,则fam2l,fbm22l,fafb,选项B错误;当 时b刚开始滑动,选项
15、C正确;当 时,a没有滑动,则fam2lkmg,选项D错误8绳子张力的临界问题如图7所示,水平杆固定在竖直杆上,两者互相垂直,水平杆上O、A两点连接有两轻绳,两绳的另一端都系在质量为m的小球上,OAOBAB,现通过转动竖直杆,使水平杆在水平面内做匀速圆周运动,三角形OAB始终在竖直平面内,若转动过程中OB、AB两绳始终处于拉直状态,则下列说法正确的是()图7AOB绳的拉力范围为0mgBOB绳的拉力范围为mgmgCAB绳的拉力范围为mgmgDAB绳的拉力范围为0mg答案B解析当转动的角速度为零时,OB绳的拉力最小,AB绳的拉力最大,这时两者的值相同,设为F1,则2F1cos 30mg,F1mg,
16、增大转动的角速度,当AB绳的拉力刚好等于零时,OB绳的拉力最大,设这时OB绳的拉力为F2,则F2cos 30mg,F2mg,因此OB绳的拉力范围为mgmg,AB绳的拉力范围为0mg,B项正确9接触与脱离的临界问题如图8所示,用一根长为l1 m的细线,一端系一质量为m1 kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角37,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时,细线的张力为FT.(g取10 m/s2,结果可用根式表示)求:图8(1)若要小球刚好离开锥面,则小球的角速度0至少为多大?(2)若细线与竖直方向的夹角为60,则小球的角速度为多大?答案(1) ra
17、d/s(2)2 rad/s解析(1)若要小球刚好离开锥面,则小球只受到重力和细线的拉力,受力分析如图所示小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上,故向心力水平,在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得:mgtan mlsin 解得:即0 rad/s.(2)同理,当细线与竖直方向成60角时,由牛顿第二定律及向心力公式得:mgtan m2lsin 解得:2,即 2 rad/s.水平面内圆周运动临界问题的分析技巧1在水平面内做圆周运动的物体,当角速度变化时,物体有远离或向着圆心运动的趋势(半径有变化)这时要根据物体的受力情况,判断某个力是否存在以及这个力存在时方向朝哪(特别是一些接触力,如静摩擦力、绳的
18、拉力等)2三种临界情况:(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力FN0.(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是:静摩擦力达到最大值(3)绳子断裂与松驰的临界条件:绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是:FT0.考点四竖直面内圆周运动的临界问题1在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等),称为“杆
19、(管)约束模型”2绳、杆模型涉及的临界问题绳模型杆模型常见类型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球过最高点的临界条件由mgm得v临由小球恰能做圆周运动得v临0讨论分析(1)过最高点时,v,FNmgm,绳、圆轨道对球产生弹力FN(2)不能过最高点时,v,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道(1)当v0时,FNmg,FN为支持力,沿半径背离圆心(2)当0v时,FNmgm,FN指向圆心并随v的增大而增大10过山车的分析(多选)如图9所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车,甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组
20、成)把轨道车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是()图9A甲图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力B乙图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力C丙图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力D丁图中,轨道车过最高点的最小速度为答案BC解析在甲图中,当速度比较小时,根据牛顿第二定律得,mgFNm,即座椅给人施加向上的力,当速度比较大时,根据牛顿第二定律得,mgFNm,即座椅给人施加向下的力,故A错误;在乙图中,因为合力指向圆心,重力竖直向下,所以安全带给人一定是向上的力,故B正确;在丙图中,当轨道车以一定
21、的速度通过轨道最低点时,合力方向向上,重力竖直向下,则座椅给人的作用力一定竖直向上,故C正确;在丁图中,由于轨道车有安全锁,可知轨道车在最高点的最小速度为零,故D错误11.杆模型分析(2014新课标17)如图10所示,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下重力加速度大小为g.当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为()图10AMg5mg BMgmg CMg5mg DMg10mg答案C解析设大环半径为R,质量为m的小环下滑过程中遵守机械能守恒定律,所以mv2mg2R.小环滑到大环的最低点时的速度为v2,根据牛顿
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