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文档简介
课时作业(十一)[第11讲圆周运动]eq\a\vs4\al\co1(基础热身)1.一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶,图K11-1为雪橇受到的牵引力F及滑动摩擦力F1的示意图(O为圆心),其中正确的是()ABCD图K11-12.一根细绳一端系住一个质量为m的小球,另一端悬在光滑水平桌面上方h处,绳长l大于h,使小球在桌面上做如图K11-2所示的匀速圆周运动.若使小球不离开桌面,其转速最大值是()图K11-2A.eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,h))B.πeq\r(gh)C.eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))D.2πeq\r(\f(l,g))3.如图K11-3所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,图中c沿半径指向圆心,a与c垂直,下列说法正确的是()图K11-3A.当转盘匀速转动时,P受摩擦力方向为a方向B.当转盘减速转动时,P受摩擦力方向可能为b方向C.当转盘加速转动时,P受摩擦力方向可能为c方向D.当转盘减速转动时,P受摩擦力方向可能为d方向4.·兰州模拟上海磁悬浮线路的最大转弯处半径达到8000m,近距离用肉眼看几乎是一条直线,而转弯处最小半径也达到1300m.一个质量为50kg的乘客坐在车上以360km/h不变速率随车驶过半径2500m弯道,下列说法错误的是()A.乘客受到的向心力大小约为200NB.乘客受到来自车厢的力大小约为200NC.乘客受到来自车厢的力大小约为539ND.弯道半径设计特别大可以使乘客在转弯时更舒适5.(双选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形设计的.弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关.下列说法正确的是()A.v一定时,r越小则要求h越大B.v一定时,r越大则要求h越大C.r一定时,v越小则要求h越大D.r一定时,v越大则要求h越大6.·常州模拟一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方eq\f(L,2)处钉有一颗钉子,如图K11-4所示,将悬线沿水平方向拉直无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间,下列说法错误的是()图K11-4A.小球线速度没有变化B.小球的角速度突然增大到原来的2倍C.小球的向心加速度突然增大到原来的2倍D.悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍eq\a\vs4\al\co1(技能强化)7.·合肥模拟如图K11-5所示,倾斜轨道AC与有缺口的圆轨道BCD相切于C,圆轨道半径为R,两轨道在同一竖直平面内,D是圆轨道的最高点,缺口DB所对的圆心角为90°,把一个小球从斜轨道上某处由静止释放,它下滑到C点后便进入圆轨道,要想使它上升到D点后再落到B点,不计摩擦,则下列说法正确的是()图K11-5A.释放点须与D点等高B.释放点须比D点高eq\f(R,4)C.释放点须比D点高eq\f(R,2)D.使小球经D点后再落到B点是不可能的8.·大理模拟如图K11-6所示,质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋,其做匀速圆周运动的半径为R,重力加速度为g,则此时空气对飞机的作用力大小为()图K11-6A.meq\f(v2,R)B.mgC.meq\r(g2+\f(v4,R2))D.meq\r(g2-\f(v4,R2))9.有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图K11-7所示,长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ,不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.图K11-7eq\a\vs4\al\co1(挑战自我)10.·汕头模拟物体做圆周运动时所需的向心力F需由物体运动情况决定,合力提供的向心力F供由物体受力情况决定.若某时刻F需=F供,则物体能做圆周运动;若F需>F供,物体将做离心运动;若F需<F供,物体将做近心运动.现有一根长L=1m的刚性轻绳,其一端固定于O点,另一端系着质量m=0.5kg的小球(可视为质点),将小球提至O点正上方的A点处,此时绳刚好伸直且无张力,如图K11-8所示.不计空气阻力,g取10m/s(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球多大的水平速度?(2)在小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,(3)在小球以速度v2=1m/s水平抛出的瞬间,绳中若有张力,求其大小;若无张力,图K11-8
课时作业(十一)1.C[解析]雪橇做匀速圆周运动,牵引力F及滑动摩擦力F1的合力提供向心力,指向圆心,A、B项错误;滑动摩擦力F1是阻力,与线速度反向,D项错误.2.A[解析]转速最大时,小球对桌面刚好无压力,则F向=mgtanθ=mω2lsinθ,即ω=eq\r(\f(g,lcosθ)),其中cosθ=eq\f(h,l),所以n=eq\f(ω,2π)=eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,h)),故选A.3.D[解析]物块做圆周运动,径向方向一定受力;匀速转动,切向方向不受力,且变速转动,切向方向一定受力,且加速沿a的方向,减速沿a的反方向.摩擦力即为径向方向和切向方向上的合力.由此可知D正确.4.B[解析]根据向心力公式有F向=meq\f(v2,r)=200N,A正确;弯道半径越大,向心力越小,乘客在转弯时感觉更舒适,D正确;乘客受到来自车厢的力大小为F=eq\r((mg)2+Feq\o\al(2,向))=eq\r(5002+)N≈539N,B错误,C正确.5.AD[解析]设轨道平面与水平方向的夹角为θ,由mgtanθ=meq\f(v2,r),得tanθ=eq\f(v2,gr).可见v一定时,r越大,tanθ越小,内外轨道的高度差h越小,故A正确,B错误;当r一定时,v越大,tanθ越大,内外轨道的高度差越大,故C错误,D正确.6.D[解析]在小球通过最低点的瞬间,水平方向上不受外力作用,小球的切向加速度等于零,因此小球的线速度不会发生变化,选项A正确;在线速度不变时,半径r突然减小到原来的一半,由v=ωr可知角速度增大为原来的2倍,选项B正确;由a=eq\f(v2,r),可知向心加速度增大到原来的2倍,选项C正确;在最低点有F-mg=ma,可知选项D错误.7.D[解析]小球刚好过D点的速度为vD,由mg=meq\f(veq\o\al(2,D),R)得,vD=eq\r(gR),当落至与B点等高的水平面上时,平抛的水平位移x=vDeq\r(\f(2R,g))=eq\r(2)R>R,故经过D点后小球不可能落至B点,只有D正确.8.C[解析]飞机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动,受到重力和空气的作用力两个力的作用,其合力提供向心力Fn=meq\f(v2,R).飞机受力情况示意图如图所示,根据勾股定理得:F=eq\r(mg2+Feq\o\al(2,n))=meq\r(g2+\f(v4,R2)).9.ω=eq\r(\f(gtanθ,r+Lsinθ))[解析]设座椅的质量为m,匀速转动时,座椅的运动半径为R=r+Lsinθ受力分析如图所示,由牛顿第二定律,有mgtanθ=mω2R联立解得ω=eq\r(\f(gtanθ,r+Lsinθ)).10.(1)eq\r(10)m/s(2)3N(3)0.6s[解析](1)小球做圆周运动的临界条件在A点为重力刚好提供物体做圆周运动的向心力,即mg=meq\f(veq\o\al(2,0),L)解得v0=eq\r(gL)=eq\r(
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