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2021《好题》快递7 生活中的圆周运动
考点一 离心现象
1. 如图所示的陀螺,是很多人小时候喜欢玩的玩具.从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺,则被甩出的墨水径迹可能是下列的( )
【答案】D
2. 在冬奥会短道速滑项目中,运动员绕周长仅111米的短道竞赛.比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度,将发生侧滑而摔离正常比赛路线.如图所示,圆弧虚线Ob代表弯道,即正常运动路线,Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).下列论述正确的是( )
A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力
C.若在O点发生侧滑,则滑动的方向在Oa左侧
D.若在O点发生侧滑,则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间
【答案】D
【解析】发生侧滑是因为运动员的速度过大,所需要的向心力过大,而运动员受到的合力小于所需要的向心力,受到的合力方向指向圆弧内侧,故选项A、B错误;运动员在水平方向不受任何外力时沿Oa方向做离心运动,实际上运动员受到的合力方向指向圆弧Ob内侧,所以运动员滑动的方向在Oa右侧与Ob之间,故选项C错误,D正确.
3.雨天在野外骑车时,在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴,行驶时感觉很“沉重”。如果将自行车后轮撑起,使后轮离开地面而悬空,然后用手匀速摇脚踏板,使后轮飞速转动,泥巴就被甩下来,如图所示,图中 a、b、c、d 为后轮轮 胎边缘上的四个特殊位置,则( )
A.泥巴在图中 a、c 位置的向心加速度大于 b、d 位 置的向心加速度
B.泥巴在图中的 b、d 位置时最容易被甩下来
C.泥巴在图中的 c 位置时最容易被甩下来
D.泥巴在图中的 a 位置时最容易被甩下来
【答案】C
【解析】
A.a、b、c、d共轴转动,角速度相等,半径也相等,根据公式
分析知它们的向心加速度大小都相等,A错误;
BCD.泥块做圆周运动,合力提供向心力,根据
知:泥块在车轮上每一个位置的向心力相等,最低点,重力向下,附着力向上,向心力等于附着力减去重力;最高点,重力向下,附着力向下,向心力为重力加上附着力;在线速度竖直向上或向下时,向心力等于附着力;所以在最低点c处附着力最大最容易飞出去, BD错误C正确。
故选C。
4.如图所示为旋转脱水拖把结构图。把拖把头放置于脱水桶中,手握固定套杆向下运动,固定套杆就会给旋转杆施加驱动力,驱动旋转杆、拖把头和脱水桶一起转动,把拖把上的水甩出去。旋转杆上有长度为35cm的螺杆,螺杆的螺距(相邻螺纹之间的距离)为d=5cm,拖把头的托盘半径为10cm,拖布条的长度为6cm,脱水桶的半径为12cm。某次脱水时,固定套杆在1s内匀速下压了35cm,该过程中拖把头匀速转动,则下列说法正确的是( )
A.拖把头的周期为7s
B.拖把头转动的角速度为14πrad/s
C.紧贴脱水桶内壁的拖布条上附着的水最不容易甩出
D.旋转时脱水桶内壁与托盘边缘处的点向心加速度之比为5:6
【答案】B
【解析】
A.每下压一次固定套杆向下运动5cm,故拖把头转动的周期为
故A错误;
B.拖把头转动的角速度为
故B正确;
C.拖布条上所有位置角速度相同,越靠近脱水桶内壁的位置转动半径越大,需要的向心力越多,水越容易被甩出,故C错误;
D.托盘和脱水桶的角速度相同,托盘和脱水桶内壁的半径之比为5:6,由可知,脱水桶内壁与托盘边缘处的点向心加速度之比为6:5,故D错误;
故选B。
5.魔力飞转发光陀螺玩具因其新奇的创意深受小朋友的喜欢,室外开阔地,让陀螺转动,并且达到一定的速度,陀螺会自己发出七彩炫光。其内部电路图可简化如图所示:当陀螺静止时,弹簧处于原长,触点A、B断开,二极管不发光,陀螺绕O点转动时,轻质弹簧便会伸长,使小球A与金属片B接触,电路被接通,发光二极管便发出亮光,下列说法正确的是( )
A.其它条件不变,弹簧的劲度系数越小,陀螺的转速要大一些才能使二极管发光
B.其它条件不变,小球A的质量越大,陀螺的转速要大一些才能使二极管发光
C.其它条件不变,小球A的质量越小,陀螺的转速要大一些才能使二极管发光
D.只要陀螺有转动,小球就会做离心运动,二极管一定就会发光
【答案】C
【解析】
A.由弹簧弹力提供向心力可得
得知要使二极管发光x不变,若k减小,则所需的角速度不变(甚至变小一些)也可以使二极管发光,故A错误;
BC.由弹簧弹力提供向心力可得
当质量减小,其他条件不变,则需要更大的角速度即转速才能使二极管发光,故C正确,B错误;
D.当所需要的向心力没有达到足够大的时候,弹簧的形变量没有达到足够大的时候,A、B两点没有接触,二极管不会发光,故D错误。
故选C。
6.质量为M的物体用细线通过光滑水平平板中央的光