高中物理粵教版第四章機(jī)械能和能源 學(xué)業(yè)分層測評16

學(xué)業(yè)分層測評(十六)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(多選)做勻速圓周運動的物體所受的向心力是()A．因向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，故向心力是一個恒力B．因向心力指向圓心，且與線速度方向垂直，所以它不能改變線速度的大小C．物體所受的合外力D．向心力和向心加速度的方向都是不變的【解析】做勻速圓周運動的物體所受的向心力是物體所受的合外力，由于指向圓心，且與線速度垂直，不能改變線速度的大小，只用來改變線速度的方向，向心力雖大小不變，但方向時刻改變，不是恒力，由此產(chǎn)生的向心加速度也是變化的，所以A、D錯誤，B、C正確．【答案】BC2．在水平冰面上，狗拉著雪橇做勻速圓周運動，O點為圓心．能正確地表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力f的選項是()【導(dǎo)學(xué)號：01360127】【解析】由于雪橇在冰面上滑動，故滑動摩擦力方向必與運動方向相反，即方向應(yīng)為圓的切線方向，因做勻速圓周運動，合外力一定指向圓心，由此可知C正確．【答案】C3．下列對圓錐擺的受力分析正確的是()【解析】圓錐擺所需的向心力由合外力提供，方向指向圓周運動的圓心，但向心力不是物體實際受到的力，圓錐擺的擺球受重力和繩的拉力作用，其合力提供向心力，只有選項D正確．【答案】D4.(2023·揭陽高一檢測)如圖4－2－9所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未滑動．當(dāng)圓筒的角速度增大以后，下列說法正確的是()圖4－2－9A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大了B．物體所受彈力增大，摩擦力減小了C．物體所受彈力增大，摩擦力不變D．物體所受彈力和摩擦力都減小了【解析】物體受力如圖所示，由牛頓第二定律得，水平方向N＝mω2r，豎直方向f－mg＝0，故當(dāng)角速度增大時，物體所受彈力增大，摩擦力不變，選項C正確．【答案】C5．(多選)如圖4－2－10所示，一小物塊以大小為a＝4m/s2的向心加速度做勻速圓周運動，半徑R＝1m，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：01360128】圖4－2－10A．小物塊運動的角速度為2rad/sB．小物塊做圓周運動的周期為πsC．小物塊在t＝eq\f(π,4)s內(nèi)通過的位移大小為eq\f(π,20)mD．小物塊在πs內(nèi)通過的路程為零【解析】因為a＝ω2R，所以小物塊運動的角速度為ω＝eq\r(\f(a,R))＝2rad/s，周期T＝eq\f(2π,ω)＝πs，選項A、B正確；小物塊在eq\f(π,4)s內(nèi)轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)，通過的位移為eq\r(2)m，在πs內(nèi)轉(zhuǎn)過一周，通過的路程為2πm，選項C、D錯誤．【答案】AB6．如圖4－2－11所示，兩輪壓緊，通過摩擦傳動(不打滑)，已知大輪半徑是小輪半徑的2倍，E為大輪半徑的中點，C、D分別是大輪和小輪邊緣的一點，則E、C、D三點向心加速度大小關(guān)系正確的是()圖4－2－11A．a(chǎn)C＝aD＝2aE B．a(chǎn)C＝2aD＝2aEC．a(chǎn)C＝eq\f(aD,2)＝2aE D．a(chǎn)C＝eq\f(aD,2)＝aE【解析】同軸轉(zhuǎn)動，C、E兩點的角速度相等，由a＝ω2r，有eq\f(aC,aE)＝2，即aC＝2aE；兩輪邊緣點的線速度大小相等，由a＝eq\f(v2,r)，有eq\f(aC,aD)＝eq\f(1,2)，即aC＝eq\f(1,2)aD，故選C.【答案】C7．如圖4－2－12所示，質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形碗口下滑到碗的最低點的過程中，如果由于摩擦力的作用使木塊的速率不變，那么()圖4－2－12A．加速度為零B．加速度恒定C．加速度大小不變，方向時刻改變，但不一定指向圓心D．加速度大小不變，方向時刻指向圓心【解析】由題意知，木塊做勻速圓周運動，木塊的加速度大小不變，方向時刻指向圓心，D正確，A、B、C錯誤．【答案】D8．如圖4－2－13所示，一位鏈球運動員在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量為4kg的鏈球，鏈球每1s轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)動半徑為1.5m，求：【導(dǎo)學(xué)號：01360129】圖4－2－13(1)鏈球的線速度；(2)鏈球做圓周運動需要的向心力．【解析】(1)v＝rω＝eq\f(2πr,T)＝eq\f(2π×,1)m/s≈m/s.(2)根據(jù)向心力公式F＝eq\f(mv2,r)可得F＝eq\f(4×,N＝N.【答案】(1)m/s(2)N[能力提升]9．(2023·全國卷甲)圖4－2－14小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖4－2－14所示．將兩球由靜止釋放．在各自軌跡的最低點，()A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的動能一定小于Q球的動能C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【解析】兩球由靜止釋放到運動到軌跡最低點的過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，取軌跡的最低點為零勢能點，則由機(jī)械能守恒定律得mgL＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(2gL)，因LP<LQ，則vP<vQ，又mP>mQ，則兩球的動能無法比較，選項A、B錯誤；在最低點繩的拉力為F，則F－mg＝meq\f(v2,L)，則F＝3mg，因mP>mQ，則FP>FQ，選項C正確；向心加速度a＝eq\f(F－mg,m)＝2g，選項D錯誤．【答案】C10.如圖4－2－15所示，兩輪用皮帶傳動，皮帶不打滑，圖中輪上有A、B、C三點，這三點所在處的半徑rA＞rB＝rC，則這三點的向心加速度aA、aB、aC的關(guān)系是()【導(dǎo)學(xué)號：01360130】圖4－2－15A．a(chǎn)A＝aB＝aC B．a(chǎn)C＞aA＞aBC．a(chǎn)C＜aA＜aB D．a(chǎn)C＝aB＞aA【解析】在題圖中，A、B兩點都在皮帶上，線速度相等，即vA＝vB，因為rA＞rB，a＝eq\f(v2,r)，所以可得到：aA＜aB；因為A、C在同一個輪子上，同一個輪子上的點具有相同的角速度，因為rA＞rC，ωA＝ωC，所以aC＜aA，綜上所述，A、B、C三點的向心加速度的大小關(guān)系為：aC＜aA＜aB.【答案】C11．飛機(jī)起飛時，飛行員處于超重狀態(tài)，即飛行員對座位的壓力大于他所受的重力，這種現(xiàn)象叫過荷，這時會造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，過荷過大時，飛行員還會暫時失明，甚至?xí)炟?，飛行員可以通過加強訓(xùn)練來提高自己的抗荷能力，如圖4－2－16所示是離心實驗器的原理圖，可以用離心實驗器來研究過荷對人體的影響，測試人的抗荷能力．離心實驗器轉(zhuǎn)動時，被測試者做勻速圓周運動，若被測試者所受重力為G，現(xiàn)觀察到圖中的直線AB(即垂直于座位的直線)與水平桿成30°角。求：圖4－2－16(1)被測試者做勻速圓周運動時所需向心力多大？(2)被測試者對座位的壓力多大？【解析】被測試者做勻速圓周運動所需的向心力由他受的重力和座位對他的支持力的合力提供，對其受力分析如圖所示．(1)做勻速圓周運動需要的向心力為：F向＝Gcot30°＝eq\r(3)G.(2)座位對他的支持力為：F＝eq\f(G,sin30°)＝2G，由牛頓第三定律可知他對座位的壓力大小也為2G.【答案】(1)eq\r(3)G(2)2G12．有一種叫“飛椅”的游樂項目，如圖4－2－17所示．長為L的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣．轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動．當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為θ.不計鋼繩的重力，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度ω與夾角θ的關(guān)系．【導(dǎo)學(xué)號：013