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【与名师对话】2022年高考物理总复习 课时配套作业15 新人教版必修2
【与名师对话】2022年高考物理总复习 课时配套作业15 新人教版必修2
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课时作业(十五) 1.(2022·菏泽检测)在一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人就会双眼紧盯着树梢,根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤.从物理知识的角度来解释,以下说法正确的是( )A.树木开始倒下时,树梢的角速度较大,易于判断B.树木开始倒下时,树梢的线速度最大,易于判断C.树木开始倒下时,树梢的向心加速度较大,易于判断D.伐木工人的经验缺乏科学依据[解析] 树木倒下时树干上各部分的角速度相同,半径越大其线速度越大,B项正确.[答案]B2.(2022·浦东模拟)如图所示,正在匀速转动的水平转盘上固定有三个可视为质点的小物块A、B、C,它们的质量关系为mA=2mB=2mC,到轴O的距离关系为rC=2rA=2rB.下列说法中正确的是( )A.B的角速度比C小B.A的线速度比C大C.B受到的向心力比C小D.A的向心加速度比B大[解析] 正在匀速转动的水平转盘上固定有三个可视为质点的小物块A、B、C,它们的角速度相同,A错;由v=ωr可知,C的线速度最大,B错;由a=ω2r可知,C的向心加速度最大,A、B向心加速度相同,D错;由F=mω2r可知,B受到的向心力比C小,所以答案选C.[答案]C3.(2022·济宁联考)如图所示,8\n两轮用皮带传动,皮带不打滑,图中有A、B、C三点,这三点所在处半径rA>rB=rC,则这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是( )A.aA=aB=aCB.aC>aA>aBC.aC<aA<aBD.aC=aB>aA[解析] 皮带传动不打滑,A点与B点线速度大小相同,由a=得a∝,所以aA<aB;A点与C点共轴转动,角速度相同,由a=ω2r得a∝r,所以有aA>aC,所以aC<aA<aB,可见选项C正确.[答案]C4.(2022·东北三校联考)如右图所示,在绕中心轴OO′转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动.在圆筒的角速度逐渐增大的过程中,物体相对圆筒始终未滑动,下列说法中正确的是( )A.物体所受弹力逐渐增大,摩擦力大小一定不变B.物体所受弹力不变,摩擦力大小减小了C.物体所受的摩擦力与竖直方向的夹角不为零D.物体所受弹力逐渐增大,摩擦力大小可能不变[解析] 在圆筒的角速度逐渐增大的过程中,物体相对圆筒始终未滑动,则摩擦力的竖直分量与重力平衡,切线分量与速度方向相同,使物体速度增加,所以物体所受的摩擦力与竖直方向的夹角不为零,C正确;物体的向心力由弹力提供,随着速度增加,向心力增加,物体所受弹力逐渐增大,如果圆筒的角速度均匀增加,则摩擦力大小不变,A、B错误,D正确.[答案]CD5.(2022·安徽联考)8\n摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车,如右图所示.当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,抵消离心力的作用;行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样.假设有一超高速列车在水平面内行驶,以360km/h的速度拐弯,拐弯半径为1km,则质量为50kg的乘客,在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为(g取10m/s2)( )A.500NB.1000NC.500ND.0[解析] 乘客所需的向心力:F=m=500N,而乘客的重力为500N,故火车对乘客的作用力大小为500N,C正确.[答案]C6.无缝钢管的制作原理如图所示,竖直平面内,管状模型置于两个支承轮上,支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动,铁水注入管状模型后,由于离心作用,紧紧地覆盖在模型的内壁上,冷却后就得到无缝纲管.已知管状模型内壁半径R,则下列说法正确的是( )A.铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上B.模型各个方向上受到的铁水的作用力相同C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁,此时仅重力提供向心力D.管状模型转动的角速度ω最大为[解析] A中在惯性参考系中物体不受离心力作用,A错;模型最下部受到铁水的作用力最大,最上方受到的作用力最小,B错误;最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁,则重力提供向心力,由mg=mω2R可得ω=,故管状模型转动的角速度ω至少为,C正确,D错误.[答案]C7.(2022·西城区月考)8\n英国特技演员史蒂夫·特鲁加里亚曾飞车挑战世界最大环形车道.如右图所示,环形车道竖直放置,直径达12m,若汽车在车道上以12m/s恒定的速率运动,演员与汽车的总质量为1000kg,重力加速度g取10m/s2,则( )A.汽车通过最低点时,演员处于超重状态B.汽车通过最高点时对环形车道的压力为1.4×104NC.若要挑战成功,汽车不可能以低于12m/s的恒定速率运动D.汽车在环形车道上的角速度为1rad/s[解析] 因为汽车通过最低点时,演员具有向上的加速度,故处于超重状态,A正确;由ω=可得汽车在环形车道上的角速度为2rad/s,D错误;由mg=m可得v0=≈7.7m/s,C错误;由mg+F=m可得汽车通过最高点时对环形车道的压力为1.4×104N,B正确.[答案]AB8.在一根竖直硬质细杆的顶端O用铰链连接两根轻杆,轻杆的下端分别固定两个金属小球.当发动机带动竖直硬质细杆运动时,两个金属球可在水平面上做匀速圆周运动,如图所示,设与金属球连接的两轻杆的长度均为l,两金属球的质量均为m.各杆的质量均可忽略不计.当发动机加速运转时,轻杆与竖直杆的夹角从30°增加到60°,忽略各处的摩擦和阻力,求这一过程中速度变为原来的多少倍.[解析] 由题意,当轻杆与竖直杆夹角为30°时,金属球做圆周运动,有:mgtan30°=m,R1=lsin30°,所以v1=同理,当轻杆与竖直杆夹角为60°时,有:mgtan60°=m,R2=lsin60°,8\n所以v2= 故=.[答案]9.(2022·上海虹口期末)某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A,B,A盘固定一个信号发射装置P,能持续沿半径向外发射红外线,P到圆心的距离为28cm.B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q,Q到圆心的距离为16cm.P,Q转动的线速度相同,都是4πm/s.当P,Q正对时,P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口,如下图所示,则Q每隔一定时间就能接收到红外线信号,这个时间的最小值应为( )A.0.56s B.0.28s C.0.16s D.0.07s[解析] P转动的周期TP=0.14s,Q转动的周期TQ=0.08s,设这个时间的最小值为t,t必须是二者周期的最小公倍数,解得t=0.56s,选项A正确.[答案]A10.(2022·江西重点中学联考)如右图所示,一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆C和D上,质量为ma的a球置于地面上,质量为mb的b球从水平位置静止释放.当b球摆过的角度为90°时,a球对地面压力刚好为零,下列结论正确的是( )A.ma∶mb=3∶1B.ma∶mb=2∶1C.若只将细杆D水平向左移动少许,则当b球摆过的角度为小于90°的某值时,a球对地面的压力刚好为零D.若只将细杆D水平向左移动少许,则当b球摆过的角度仍为90°时,a球对地面的压力刚好为零8\n[解析] 设D杆到球b的距离为r,球b运动到最低点时的速度大小为v,则mbgr=mv2,mag-mbg=,可得ma=3mb,所以选项A正确,B错误;若只将细杆D水平向左移动少许,设D杆到球b的距离变为R,当b球摆过的角度为θ时,a球对地面的压力刚好为零,此时速度为v,如右图所示,则mbgRsinθ=mv2,3mbg-mbgsinθ=,可得θ=90°,所以选项C错误,D正确.本题答案为AD.[答案]AD11.(2022·南师附中月考)“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材.做该项运动时,健身者半马步站立,手持太极球拍,拍上放一橡胶太极球,健身者舞动球拍时,球却不会掉落地上.现将太极球简化成如下图所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,且在运动的图中的A,B,C,D位置时球与板间无相对运动趋势.A为圆周的最高点,C为最低点,B,D与圆心O等高.设球的重力为1N,不计拍的重力.求:(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少?(2)设在A处时健身者需施加的力为F,当球运动时B,D位置时,板与水平方向需有一定的夹角θ,请作出tanθ-F的关系图象.[解析] (1)设球运动的线速度为v,半径为R,则在A处时F+mg=m①,在C处时F′-mg=m②,8\n由①②式得ΔF=F′-F=2mg=2N.(2)在A处时健身者需施加的力为F,球做匀速圆周运动的向心力F向=F+mg,在B处不受摩擦力作用,受力分析如右图所示,则tanθ===F+1.作出的tanθ-F的关系图象如右图所示.[答案](1)2N (2)见解析12.如下图所示,V形细杆AOB能绕其对称轴OO′转动,OO′沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=45°.两质量均为m=0.1kg的小环,分别套在V形杆的两臂上,并用长为L=1.2m、能承受最大拉力Fmax=4.5N的轻质细线连结,环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力为0.2倍.当杆以角速度ω转动时,细线始终处于水平状态,取g=10m/s2.(1)求杆转动角速度ω的最小值;(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式;(3)求第(2)问过程中杆对每个环所做的功.[解析] (1)杆的角速度最小时,摩擦力fmax沿杆向上,建立坐标系,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,则竖直方向受力平衡FNsin45°+fmaxcos45°=mg,水平方向合力提供向心力:FNcos45°-fmaxsin45°=mωr,且fmax=0.2FN,r=,∴ω1=10/3≈3.33rad/s.(2)当角速度增大,fmax沿杆向下时,竖直方向有,FNsin45°=fmaxcos45°+mg,水平方向;8\nFNcos45°+fmaxsin45°=mωr,∴ω2=5rad/s.当细线拉力刚达到最大时,有FNsin45°=fmaxcos45°+mg,FNcos45°+fmaxsin45°+Fmax=mωr,∴ω3=10rad/s.∴F拉=(3)根据动能定理,有W=m(ω3r)2-m(ω1r)2,∴W=1.6J.[答案](1)3.33rad/s(2)F拉=(3)1.6J8
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 14:59:48
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