内容正文:
西华县二职高三月份质量检测高一
物理试卷
满分:100分 考试时间:75分钟
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 用细线系着一个小球,使其在光滑水平面上做匀速圆周运动,O为圆心,小球经过A点时线速度v的方向如图所示,此时小球向心加速度的方向( )
A. 与v的方向相同 B. 与v的方向相反
C. 垂直于v并指向O点 D. 垂直于v并背离O点
【答案】C
【解析】
【详解】小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,因此其加速度方向与速度方向垂直,由所在位置指向圆心。
故选C。
2. 一辆质量为m的小汽车驶上半径为r的圆形拱桥,它到达桥顶时速度为ν,此时小汽车受到的向心力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】向心力的大小由公式 直接计算得出,与具体受力情况无关。
A.公式为 ,缺少速度平方项,故A错误;
B.公式为 ,符合向心力定义,故B正确;
C.分母为 ,与公式不符,故C错误;
D.分母为 ,同样与公式不符,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上,小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动,该小球的向心力( )
A. 由重力和支持力的合力提供 B. 由重力、支持力和摩擦力的合力提供
C. 只由重力提供 D. 只由支持力提供
【答案】A
【解析】
【详解】圆筒内壁光滑,小球做匀速圆周运动,合力完全提供向心力,因此小球所受重力和支持力的合力来提供向心力。
故选A。
4. 如图,涌波桥是苏州石湖景区内的一座著名石拱桥,桥名源自南宋诗人范成大的诗句。涌波桥桥面顶端附近可近似视为一段圆弧,一辆观光车通过桥面顶端时( )
A. 速率越大,向心力越大 B. 速率越小,向心力越大
C. 向心力一定大于观光车的重力 D. 向心力一定等于观光车的重力
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据可知,速率越大,向心力越大,故A正确,B错误;
CD.向心力由竖直向下的重力和垂直于桥面向上的支持力的合力提供,即
则,故CD错误。
故选A。
5. 小球由细线拉着在光滑水平桌面上做匀速圆周运动。某瞬间细线被拉断,小球将在水平桌面上( )
A. 静止
B. 仍做匀速圆周运动
C. 沿半径方向做直线运动
D. 沿切线方向做直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】当绳子断了以后,小球在光滑水平面上受力平衡,由于惯性,小球沿切线方向做匀速直线运动。
故选D。
6. 如图所示,相同的汽车分别以相同的速度行驶在水平路面、路面最高点、路面最低点,比较这三种情况下汽车对路面的压力( )
A. 图甲中的压力最大 B. 图乙中的压力最大
C. 图丙中的压力最大 D. 三种路面的压力一样大
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲中路面水平,汽车做匀速直线运动,支持力
根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力等于汽车的重力,故A错误;
B.在图乙路面最高点,汽车做圆周运动
解得支持力
根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力小于汽车的重力,故B错误;
CD.在图丙路面最低点,汽车做圆周运动
解得支持力
根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力大于汽车的重力,故C正确,D错误。
故选C。
7. 如图所示,门上有两个点a和b(可视为质点),某同学在开门时,关于门上a、b两点的线速度和角速度的大小关系是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】D
【解析】
【详解】由题意,a、b两点同轴转动,则角速度相等,即
由公式
而
则线速度。
故选D。
二、多选题(共3小题;每小题6分;共18分,少选得3分,错选不得分)。
8. 下列关于向心力的叙述中,正确的是( )
A. 做匀速圆周运动的物体,除受其他的物体对它的作用外,还受到一个向心力的作用
B. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力,也可以是某几个力的合力,也可以是某一个力的分力
C. 做匀速圆周运动的物体,所受的向心力是一个恒力
D. 向心力只改变物体速度的方向,不改变物体速度的大小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.向心力是按力的作用效果来命名的,它可以是物体受到的合力,也可以是某一个力的分力,实际上在进行受力分析时,不能够认为物体受到向心力,故A错误;
B.向心力是由其他力沿半径方向的合力提供,即向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力,也可以是某几个力的合力,也可以是某一个力的分力,故B正确;
C.向心力的方向时刻沿半径指向圆心,即方向发生变化,可知,向心力是一个变力,故C错误;
D.向心力方向时刻指向圆心,与速度方向垂直,所以向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,故D正确。
故选BD。
9. “转碟”是传统的杂技项目,如图所示,质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘,杂技演员用杆顶住碟子中心,使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为时,碟子边缘看似一个光环。则此时发光物体的速度大小和受到的静摩擦力大小f分别为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.发光体的速度
故A错误,B正确;
CD.发光体做匀速圆周运动,则静摩擦力充当做圆周运动的向心力,则静摩擦力大小为
故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,A、B两个材料相同的物体放在水平旋转的圆盘上,A的质量为m,B的质量为2m,B离轴距离为R,A离轴距离为2R,两物体始终相对盘静止,则( )
A. A与B的线速度大小之比为
B. A与B的角速度之比为
C. A与B的向心加速度大小之比为1∶2
D. 在转盘转速增加时,A与B一起滑动
【答案】AB
【解析】
【详解】A.两物体相对圆盘静止,则两物体转动的角速度相同,根据线速度公式有
由于且,解得线速度大小之比为
由此可知两物体的线速度大小之比为2:1,故A正确;
B.两物体始终相对圆盘静止,则两物体随圆盘一起转动的角速度相等,即两物体的角速度之比为1:1,故B正确;
C.根据向心加速度公式有
由于两物体的角速度相同,且、,解得向心加速度大小之比为
由此可知两物体的向心加速度大小之比不是1:2,故C错误;
D.当转盘转速增加时,物体做圆周运动所需的向心力由静摩擦力提供,根据牛顿第二定律有
当物体恰好发生相对滑动时,静摩擦力达到最大,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有
解得发生滑动的临界角速度为
由于两物体材料相同,动摩擦因数相同,且、,可知A的临界角速度小于B的临界角速度,随着转盘转速增加,物体A先达到最大静摩擦力从而先发生滑动,两物体不会一起滑动,故D错误。
故选AB。
三、填空题(第11题每空2分,第12题每空4分,填空共16分)
11. 学习向心力和向心加速度知识时,物理兴趣组陈柯宏同学做了如图所示小实验,通过实验体验一下手拉细绳的力.请根据你的体验,说出在下述几种情况下,向心力怎样变化?(选填:增加、减小、不变)
(1)当r不变,运动中使橡皮塞的角速度ω增大,向心力将________;
(2)运动中,改变半径r尽量使角速度保持不变,当r_________时,向心力将减小;
(3)换个质量更大的橡皮塞,并保持半径r和角速度ω不变,则向心力F将____________;
(4)这个小实验表明,做圆周运动的物体向心力F的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度ω有关,根据所学知识,你知道它们之间的关系表达式吗?请写出来:_______________.
【答案】 ①. 增加 ②. 减少 ③. 增加 ④.
【解析】
【详解】(1)当r不变,运动中使橡皮塞的角速度ω增大,向心力将增大.
(2)运动中,改变半径r尽量使角速度保持不变,当r减小时,向心力将减小.
(3)换个质量更大的橡皮塞,并保持半径r和角速度ω不变,细绳的拉力增大,则向心力F增大.
(4)根据已学的知识可知,向心力的公式为:.
12. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。在具体的计算中可将小球视为质点,小球的质量为m,重力加速度为g。
(1)小球做匀速圆周运动所受的向心力是___________(选填选项前的字母)。
A. 小球所受绳子的拉力
B. 小球所受的重力
C. 小球所受拉力和重力的合力
(2)在某次实验中,小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动,用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动的向心力大小Fn=___________(用m、n、t、r及相关的常量表示)。
【答案】(1)C (2)
【解析】
【小问1详解】
小球做匀速圆周运动时,受到重力和绳子拉力的作用,这两个力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力,AB错误,C正确。
故选C。
【小问2详解】
小球运动n圈的总时间为t,则周期,由向心力公式可得
解得
四、计算题:按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。(第13题10分,第14题12分,第15题16分,共38分)
13. 做匀速圆周运动的物体,10s内沿半径为20m的圆周运动100m,试求物体做匀速圆周运动时:
(1)线速度的大小;
(2)角速度的大小;
(3)周期的大小。
【答案】(1)10m/s;(2)0.5rad/s;(3)4π
【解析】
【详解】(1)根据匀速圆周运动线速度的定义可知线速度为
(2)根据角速度与线速度的关系可知角速度为
(3)根据周期的定义可知周期为
14. 一质量为的小球,用长为细绳拴住,在竖直平面内做圆周运动(取),求:
(1)若过最高点时的速度为,此时小球角速度多大?
(2)若过最高点时绳的拉力刚好为零,此时小球速度大小?
(3)若过最低点时的速度为,此时绳的拉力大小?
【答案】(1);(2);(3)50N
【解析】
【详解】(1) 当小球在最高点速度为4m/s时,可得角速度为
(2)通过最高点时绳子拉力为零,此时重力提供向心力
可得速度为
(3)通过最低点时,根据牛顿第二定律
代入数据解得
15. 如图所示,水平转台高1.25m,半径为0.2m,可绕通过圆心处的竖直转轴转动.转台的同一半径上放有质量均为0.4kg的小物块A、B(可看成质点),A与转轴间距离为0.1m,B位于转台边缘处,A、B间用长0.1m的细线相连,A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.54N,g取10m/s2.
(1)当转台的角速度达到多大时细线上出现张力?
(2)当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动?
(3)若A物块恰好将要滑动时细线断开,此后转台保持匀速转动,求B物块落地瞬间A、B两物块间的水平距离.(不计空气阻力,计算时取π=3)
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
【详解】本题的关键是抓住临界状态,隔离物体,正确受力分析,在求水平位移时,一定搞清空间位置.
(1)由Ff=mω2r可知,B先达到临界状态,故当满足Ffm<mωr时线上出现张力.
解得ω1= = rad/s.
(2)当ω继续增大,A受力也达到最大静摩擦力时,A开始滑动,
Ffm-FT=mω′2r/2,Ffm+FT=mω′2r,
得ω′==3 rad/s.
(3)细线断开后,B沿水平切线方向飞出做平抛运动
由h=gt2得t=0.5 s.
vB=ωr=0.6 m/s,
可得B的水平射程xB=vBt=0.3 m.
细线断开后,A相对静止于转台上,t时间转过角度
θ=ωt=1.5 rad即90°,
故AB间水平距离lx= =0.28 m.
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满分:100分 考试时间:75分钟
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 用细线系着一个小球,使其在光滑水平面上做匀速圆周运动,O为圆心,小球经过A点时线速度v的方向如图所示,此时小球向心加速度的方向( )
A. 与v的方向相同 B. 与v的方向相反
C. 垂直于v并指向O点 D. 垂直于v并背离O点
2. 一辆质量为m的小汽车驶上半径为r的圆形拱桥,它到达桥顶时速度为ν,此时小汽车受到的向心力为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上,小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动,该小球的向心力( )
A. 由重力和支持力的合力提供 B. 由重力、支持力和摩擦力的合力提供
C. 只由重力提供 D. 只由支持力提供
4. 如图,涌波桥是苏州石湖景区内的一座著名石拱桥,桥名源自南宋诗人范成大的诗句。涌波桥桥面顶端附近可近似视为一段圆弧,一辆观光车通过桥面顶端时( )
A. 速率越大,向心力越大 B. 速率越小,向心力越大
C. 向心力一定大于观光车的重力 D. 向心力一定等于观光车的重力
5. 小球由细线拉着在光滑水平桌面上做匀速圆周运动。某瞬间细线被拉断,小球将在水平桌面上( )
A. 静止
B. 仍做匀速圆周运动
C. 沿半径方向做直线运动
D. 沿切线方向做直线运动
6. 如图所示,相同的汽车分别以相同的速度行驶在水平路面、路面最高点、路面最低点,比较这三种情况下汽车对路面的压力( )
A. 图甲中的压力最大 B. 图乙中的压力最大
C. 图丙中的压力最大 D. 三种路面的压力一样大
7. 如图所示,门上有两个点a和b(可视为质点),某同学在开门时,关于门上a、b两点的线速度和角速度的大小关系是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
二、多选题(共3小题;每小题6分;共18分,少选得3分,错选不得分)。
8. 下列关于向心力的叙述中,正确的是( )
A. 做匀速圆周运动的物体,除受其他的物体对它的作用外,还受到一个向心力的作用
B. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力,也可以是某几个力的合力,也可以是某一个力的分力
C. 做匀速圆周运动的物体,所受的向心力是一个恒力
D. 向心力只改变物体速度的方向,不改变物体速度的大小
9. “转碟”是传统的杂技项目,如图所示,质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘,杂技演员用杆顶住碟子中心,使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为时,碟子边缘看似一个光环。则此时发光物体的速度大小和受到的静摩擦力大小f分别为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示,A、B两个材料相同的物体放在水平旋转的圆盘上,A的质量为m,B的质量为2m,B离轴距离为R,A离轴距离为2R,两物体始终相对盘静止,则( )
A. A与B的线速度大小之比为
B. A与B的角速度之比为
C. A与B的向心加速度大小之比为1∶2
D. 在转盘转速增加时,A与B一起滑动
三、填空题(第11题每空2分,第12题每空4分,填空共16分)
11. 学习向心力和向心加速度知识时,物理兴趣组陈柯宏同学做了如图所示小实验,通过实验体验一下手拉细绳的力.请根据你的体验,说出在下述几种情况下,向心力怎样变化?(选填:增加、减小、不变)
(1)当r不变,运动中使橡皮塞的角速度ω增大,向心力将________;
(2)运动中,改变半径r尽量使角速度保持不变,当r_________时,向心力将减小;
(3)换个质量更大的橡皮塞,并保持半径r和角速度ω不变,则向心力F将____________;
(4)这个小实验表明,做圆周运动的物体向心力F的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度ω有关,根据所学知识,你知道它们之间的关系表达式吗?请写出来:_______________.
12. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。在具体的计算中可将小球视为质点,小球的质量为m,重力加速度为g。
(1)小球做匀速圆周运动所受的向心力是___________(选填选项前的字母)。
A. 小球所受绳子的拉力
B. 小球所受的重力
C. 小球所受拉力和重力的合力
(2)在某次实验中,小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动,用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动的向心力大小Fn=___________(用m、n、t、r及相关的常量表示)。
四、计算题:按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。(第13题10分,第14题12分,第15题16分,共38分)
13. 做匀速圆周运动的物体,10s内沿半径为20m的圆周运动100m,试求物体做匀速圆周运动时:
(1)线速度的大小;
(2)角速度的大小;
(3)周期的大小。
14. 一质量为的小球,用长为细绳拴住,在竖直平面内做圆周运动(取),求:
(1)若过最高点时的速度为,此时小球角速度多大?
(2)若过最高点时绳的拉力刚好为零,此时小球速度大小?
(3)若过最低点时的速度为,此时绳的拉力大小?
15. 如图所示,水平转台高1.25m,半径为0.2m,可绕通过圆心处的竖直转轴转动.转台的同一半径上放有质量均为0.4kg的小物块A、B(可看成质点),A与转轴间距离为0.1m,B位于转台边缘处,A、B间用长0.1m的细线相连,A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.54N,g取10m/s2.
(1)当转台的角速度达到多大时细线上出现张力?
(2)当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动?
(3)若A物块恰好将要滑动时细线断开,此后转台保持匀速转动,求B物块落地瞬间A、B两物块间的水平距离.(不计空气阻力,计算时取π=3)
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