高中物理生活中的圆周运动

1、5.7生活中的圆周运动【学习目标】1 .能够分析拐弯问题、拱形桥问题中的向心力的来源。2 .可以用牛顿第二定律列式求解拐弯问题、拱形桥问题。3 .能由铁路弯道、拱形桥问题延伸认识水平面与竖直面内的圆周运动问题。4 .知道航天器中的失重的本质5 .知道离心运动及产生的条件，了解离心运动的应用和防止【新知预习】一、火车转弯问题首先观察火车轮缘和铁轨的外形1 .火车转弯时的运动特点：火车转弯时做的是 运动，因而具有向心加速度，需要 。若内外轨等高，谁提供向心力？有何弊病？如何解决？实际中火车转弯时谁提供向心力？对车速有何F要求？ 02 .为了消除火车车轮对路轨的侧向压力，铁路弯道处内、外轨不在匚同一

2、水平面上，F合即 高、 低。其高度差是根据转弯处轨道的CG半径和规定的行驶速度而设计的。3 .计算规定速度：设火车质量 m轨道平面倾角。、轨道转弯处半径r、规定的车速v,则应有 （写出表达式）4 .在转弯处：（1）若列车行驶的速率等于规定速度，则两侧轨道都不受车轮对它的侧向压力（2）若列车行驶的速率大于规定速度，则 轨必受到车轮对它向 的压力（填“内”或“外”）.（3）若列车行驶的速率小于规定速度，则 轨必受到车轮对它向 的压力（填“内”或“外”）.二、拱形桥1 .汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式。（设桥的半径是r,汽车的质量是 m,车速为v,支持力为Fn）支持力Fn重

3、力Gv越大，则压力 ,当v=时，压力=0。2 .汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式。设桥的半径是r,汽车的质量是 m车速为V,支持力为Fn。支持力Fn重力Gv越大，则压力。三、航天器中的失重现象当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零.如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢？会不会出现这样的情况：速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能 有什么感觉？假设宇宙飞船质量为 M它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R,如果

4、物体受原因.航天员质量为 m宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力.试求座舱对宇航员的 支持力.此时飞船的速度多大 ？通过求解.你可以得出什么结论 ？四、离心运动做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？发表你的见解并说明在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的请同学们结合生活实际， 举出物体做离心运动的例子.你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗【问题探究】探究一、铁路拐弯问题【1】观察火车车轮，并比较它与汽车轮胎有何不同?【2】如果火车车轨在拐弯处是水平的，请画出火车在拐弯时的受力分析，并考虑此种设计对车轮和铁轨 有什么

5、危害。【3】针对【2】中提出的问题，我们想要减小这种危害，应该如何改进拐弯处铁轨的设计？【4】已知车轨间距为 L,两轨高度差为h,转弯半径为 R,则质量为M的火车运行时应当有多大的速度?（因为。角很小，所以可以认为sin 0 =tan 0）注意：火车运动的圆心在哪儿？向心力应是什么方向？结论:【例题】铁道弯道处，内外轨组成的斜面与地面倾角为。=370,转弯半径为100m,质量为m= 20t ,速度为v=20m/s的火车在通过此弯道时对哪条轨道有作用力？作用力多大？探究二、拱形桥汽车过桥时车速过高，凸桥和凹桥分别会出现什么情况？【例题】：半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，如图所示.当小物体运动

6、到顶端时，如果要求它与球面之间的作用力为零，那么它的速度V0=?思考：若汽车要在上图的桥上运动有什么要求?【当堂演练】1 .火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持力提供向心力。下列关于火车转弯的说法中正确的是（）A.在转弯处使外轨略高于内轨B .在转弯处使内轨略高于外轨C.在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度D .在转弯处火车受到的支持力竖直向上2 .汽车以一定速率通过拱桥时，下列说法中正确的是（）A.在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力B.在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力C.在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力D.汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的合力为零3 .关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差

7、，下列说法中正确的是（）A.可以使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦B.火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小C.火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大D.外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的合力提供了部分向心力4.如图所示，在高速公路的拐弯处，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为。设拐弯路段是半径为 R的圆弧，要使车速为 v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0, 0应等于（2 v A. arcsin B.2,varctanRgC.1. 2v2arcsin 一2 R

8、gD.2 v arccot RgRg13高考理综物理模拟试卷注意事项：1 .答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2 .选择题必须使用 2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3 .请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答 题无效。4 .保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1.两个质量不同的小球，由长度不等的细绳拴在同一点，并在同一水平面内同步做匀速圆周运动，如图B.线速度相同C.角速度相同D.向心加速度相同

9、2.如图所示，质量为 m的足球静止在地面1的位置，被踢出后落到地面 3的位置。在空中达到最高点 2的高度为h,速度为v,已知重力加速度为 go下列说法正确的是（）A.运动员对足千做的功为 mgh+mdB.足球落到3位置时的动能为 mghC.足球冈【J离开1位置时的动能大于 mgh+mGD.足在2位置时的机械能等于其在3位置时的动能3.如图所示，A、B两带正电粒子质量相等，电荷量之比为 1: 4。两粒子在O上方同一位置沿垂直电场方向射入平行板电容器中，分别打在C、D两点，OC=CD略粒子重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是0C I）A. A和B在电场中运动的时间之比为1: 2B. A和B运动

10、的加速度大小之比为 4: 1C. A和B的初速度大小之比为 1: 4D. A和B的位移大小之比为 1: 24. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R、R2和R的阻值分别是3Q 1 Q和4Q, A为理想交流电流表，u为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。已知该变压器原、副线圈匝数比为3: 1。若开关S断开时，电流表的示数为 I,则当S闭合时，电流表的示数为（）A. IB. 3IC. 4ID. 5I5.关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法正确的是A.原子核的结合能越大，原子核越稳定B.任何两个原子核都可以发生核聚变C.史 共变成*工要经过8次3盘变和6次a盘变D.发生a衰变时，新核与原来

11、的原子核相比，中子数减少了6.某质量为5桓的可视为质点的物体在 工平面内运动,2其k方向和1y方向的速度-时间图像如图，则卜列说法中正确的是A.第1秒末物体位移大小为6.25加B.物体所受合力为5，-C.前2秒内物体所受合力的冲量方向与X轴正方向夹角为30D.该物体的运动轨迹为抛物线二、多项选择题7 .如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为1100,次级线圈的匝数为 55,初级线圈两端 a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻 犬廿一 INC的保险丝，电压表 V的示数为220V,如果负载电阻R 5显|,各电表均为理想电表，则A.电流表A的示数为1A8 .变压器的输出电压为5.5VC.保险丝实

12、际消耗的功率为1.21WD.负载电阻实际消耗的功率为22W8.如图所示，真空中固定两个等量异种点电荷A、B,其连线中点为 O。在A、B所形成的电场中，以 O点为圆心、半径为 R的圆面垂直于 AB,以O为几何中心、边长为 2R的正方形abcd平面垂直圆面且 与AB共面，两平面边线交点分别为e、f , g为圆上一点。下列说法中正确的是A. a、b、c、d、e、f六点中，不存在场强和电势均相同的两点8 .将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点，电场力始终不做功C.将一电荷由a点移到圆面内任意一点时，电势能的变化量相同D.沿线段eOf移动的电荷受到的电场力先减小后增大9 .倾角为0的斜面固定在水平面上，在

13、斜面上放置一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为科。平行于斜面的力传感器上端连接木板，下端连接一光滑小球，如图所示。当木板固定时，传感器的示数为F1。现由静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，传感器的示数为F20则下列说法正确的是A.若= 0,则 Fi= F2B.若科=0,则F2= 0C.若w 0,则= tan 0D.若居 tan &10 .如图，水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源si、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，si的振幅A= 4 cm , S2的振幅A =3 cm ,则下列说A. A、D连线上的所有质点一定都是振动加强点B. s

14、i、S2两列波的传播速度一定相同C.再过半个周期，质点 B、C是振动加强点D.质点D的位移不可能为零E.质点C此刻以后将向下振动三、实验题11.探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，根据实验中力传感器读数和电磁打点器打出纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做功和小车动能的变化。(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 。B.实验操作时要先放小车，后接通电源C.调整滑轮的高度，使连接小车的细线与木板平行D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除了图中所注明的器材外，实验中还需要交流电源、电线、刻度尺和 。(3)如下图所示，为实验中打出的

15、一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为 T,重力加速度为 go图中已经标明了要测量的物理量，另外，已知对应传感器 的读数为F,小车的质量为 M,钩码的总质量为 m请你以小车为研究对象，把要探究的结果用题中和纸 带上的字母表达出来 。(4)分析试验数据后发现，小车增加的动能明显大于细线拉力做的功，可能的原因是： 12.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图甲所示的装置，打点计时器使用的交 流电频率为50Hz。4&C4乙丙(1)该同学得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，已知A、B、C三点到。点的距离分别

16、为 2. 86cm、6. 21cm和10. 06cm,则由此可得小车运动的加速度大小为 m/s2 (结 果保留一位小数)。(2)该同学根据数据作出的a-F图象如图丙所示，则图中直线不过原点的原因是 A.实验中没有对小车平衡摩擦力B.在对小车平衡摩擦力时，长木板倾角太大C.在对小车平衡摩擦力时，长木板倾角太小D.实验中没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量纸带打点计时器 四、解答题13 .如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg ,横截面积为50 cm2,厚度为1 cm,气缸全长为21 cm,大气压强为1.0X105Pa,当温度为7 C时，活塞封闭的气柱长 10 cm,若将气缸倒过来

17、放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。(g取10 m/s2,不计活塞与气缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字)将气缸倒过来放置，若温度上升到27 C,求此时气柱的长度;汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度。14 .某工地上工人的打桩过程可简化为以下模型：铁锤先被举高至距离桩面正上方某一高处，然后由静止释放，让它自由下落，然后与桩碰撞后将木桩打入地里。假设铁锤质量为m=40kg,木桩质量为n2=20kg,释放时距桩面高度 h=1. 8米，与桩面碰撞后没有反弹而是一起向下运动直至静止，若木桩一次撞击后向 下运动了 L=5cm, g=10m/s2.

18、不计空气阻力，求：(1)铁锤从释放至碰撞所用的时间及铁锤碰前的速度；(2)若木桩向下运动过程中地面对桩的阻力恒定，则该阻力大小为多少?【参考答案】二单项选择题题号123456答案CCCCDA二、多项选择题7. CD8. BC9. BD10. BDE三、实验题11. AC 天平工二竺丈注1右侧木板倾角过大32T312. 5 B四、解答题13. 16.1cm 100 C14. (1) t=0.6s ; 6m/s (2) f=10200N高考理综物理模拟试卷注意事项：1 .答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2 .选择题必须使用 2B铅笔填涂；非选择

19、题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3 .请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答 题无效。4 .保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1 .如图所示，带正电的小球 A用竖立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球B用绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时 A、B在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小。现用手拉细线使小球B缓慢向上移动，小球 B在向上移动过程中 A、B两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球缓慢移动一小段距离的过程中 （）A. A、B两球间

20、的距离在减小B.小球B的运动轨迹是一段圆弧C.细线上的张力一直增大D.细线上的张力可能先变小后变大2 . 2019年4月10日，人类史上首张黑洞照片发布，照片中是室女座巨椭圆星系M87的黑洞照片，这是黑洞存在最直接的视觉证据。黑洞最初是一个衰老的巨大恒星，它的质量要达到太阳的数十倍以上，恒星 不断的发光发热，随着恒星中心的“燃料”不断消耗，恒星内部能量不足，无法支撑外壳重压，恒星内核 开始塌缩。最终，所有物质缩成一个体积接近无限小的点，这便是奇点。奇点会形成强大引力场，吸收周 围物质，就连光也会被吸进去，至此黑洞诞生。拍摄黑洞用的是事件视界望远镜，该望远镜收集到的不是 我们日常的可见光，而是一

21、种波长比光波更长的亚毫米波，亚毫米波本身是没有颜色的区别，科学家们实 际上只能感受到强弱的不同。发布的图片中心黑暗区域正中为黑洞。周围环绕一个新月状光环，一侧亮一 些，另一侧暗一些，是因为光环旋转，导致接收者接收到相位和频率变化造成的。根据以上信息下列说法 正确是A.恒星发光发热是恒星内部的核裂变造成的B.环状新月型光环上下两侧不对称是多普勒效应造成的C.黑洞的第一宇宙速度是光速D.事件视界望远镜收集的亚毫米波比可见光的频率大3 .如图所示，物体 A B和轻弹簧静止竖立在水平地面上轻弹簧的两端与两物体栓接其劲度系数为k,重力加速度为go在物体A上施加一个竖直向上的恒力，若恒力大小为Fo,物体B

22、恰好不会离开地面；若恒力大小为2F0,在物体B刚好离开地面时物体 A的速度为,设整个过程中弹簧都处于弹性限度内。则V K物体A与物体B的质量比值为A. 2 ： 1 B , 1 ： 2 C. 3 ： 1 D, 1 ： 34 .电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r。对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值。现有一个电动势 为E、内电阻为r的电源和一阻值为 R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源,这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示。设新的等效电源的电动势为E,内电阻为r。试

23、根据以上信息，判断下列说法中正确的是A.甲图中的 E = -S =R+r或FB.甲图中的 二方一r =R+rC.乙图中的 E =E,1的带电5 .三个相同的金属小球 1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球量为q,球2的带电量为nq,球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为 F。现 使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为 F,方 向不变。由此可知（）A. n=6 B. n=5 C. n=4 D. n=36. 一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（）A.极板上

24、的电荷量变大，极板间的电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变二、多项选择题7 .下列说法正确的是 A.布朗运动的激烈程度仅与温度有关8 .理想气体等温膨胀，其内能不变C.绝热压缩的物体，其内能一定增加D.内燃机可以把内能全部转化为机械能E.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大8. 一列简谐横波某时刻的波形如图（a）所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是 鼻t JatA. t=0.6s时，质点P的位移为2mB. 00.6s内，质点P运动的

25、路程为 6mC. t=0.6s时，波传播的距离为 6mD.若t=0时，振动刚刚传到 A点，则t=1.6s时，x=50m的质点第二次位于波峰E.若t=0时，振动刚刚传到 A点，则t=2.4s时，x=50m的质点第二次位于波峰9.电场种子处理技术是以电场效应催动种子发育的农业增产新技术。如图所示，在电场种子处理机内部有一等边三角形 OPC。点位于坐标原点，OC与x轴重合，P点坐标为（2cm,，果由），A、B分别为OPPC的中点。坐标系处于匀强电场中，且电场方向与坐标平面平行，已知 。点电势为6V, A点电势为3V, B点电势为0V,则下列说法正确的是（）B. C点电势为0VC.该匀强电场的电场强度

26、大小为100V/mD.该匀强电场的电场强度大小为100收 m10 . 2018年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火箭，成功将微厘空间一号S1卫星送入预定轨道.整星质量97公斤，运行在高度700公里的圆轨道，该轨道为通过两极上空的圆轨道.查阅资料知地球的半径和重力加速度的值，则 ()A.卫星可能为地球同步卫星B.卫星线速度小于第一宇宙速度C.卫星可能通过无锡的正上方D.卫星的动能可以计算三、实验题11 .某同学利用如图所示实验装置探究功与动能变化的关系，在竖直墙上的A点安装一个拉力传感器，用不可伸长的轻绳一端与质量m=1kg的小球C连接，另一端绕过定滑轮 B与传感器连接，定滑轮B视为质点)与A等高，BD为水平线，测出 B、C间绳长l=1m,实验时，使绳处于绷直状态，将小球从距离BD线高度为h处由静止释放，从拉力传感器中记录小球摆动过程中拉力的最大值为F,改变h的值，记录下相应的最大拉力F,重力加速度g=9.8m/s 2.19(1)某次实验中，当 h=0.6m时，对应的F=17.6