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- 2021-05-25 发布
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课 后 巩 固 提 升
巩 固 基 础
1.当汽车驶向一凸形桥时,为使在通过桥顶时,减小汽车对桥的压力,司机应( )
A.以尽可能小的速度通过桥顶
B.增大速度通过桥顶
C.以任何速度匀速通过桥顶
D.使通过桥顶的向心加速度尽可能小
解析 在桥顶时汽车受力mg-FN=m,
得FN=mg-m.
由此可知线速度越大,汽车在桥顶受到的支持力越小,即车对桥的压力越小.
答案 B
2.下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动( )
A.汽车转弯时要限制速度
B.转速很高的砂轮半径不能做得太大
C.在修筑铁路时,转弯处轨道的内轨要低于外轨
D.离心泵工作时
解析
汽车转弯时速度越大,则汽车所需的向心力越大,如果速度过大,则汽车所需向心力不足,汽车将发生侧滑,容易出现事故,所以汽车转弯时要限制速度;转速很高的砂轮如果半径很大,则在高速转动时,边缘部分需要的向心力就非常大,有可能导致砂轮解体,发生危险事故,故B选项正确;铁路转弯处的内侧铁轨低于外侧铁轨,是为了保障火车转弯时可提供足够大的向心力,防止火车出轨的事故发生,故选项C正确;离心泵工作时是利用了离心运动.
答案 ABC
3.冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍,在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员,其安全速度为( )
A.v=k B.v≤
C.v≤ D.v≤
解析 水平冰面对运动员的摩擦力提供他做圆周运动的向心力,则运动员的安全速度v满足:kmg≥m.
∴v≤.
答案 B
4.一汽车通过拱形桥顶时速度为10 m/s,车对桥顶的压力为车重的,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为( )
A.15 m/s B.20 m/s
C.25 m/s D.30 m/s
解析 当N=G时,因为G-N=m,所以G=m;
当N=0时,G=m,所以v′=2v=20 m/s.
答案 B
5.铁路转弯处的圆弧半径为R,内侧和外侧的高度差为h,L为两轨间的距离,且L>h.如果列车转弯速率大于,则( )
A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压
B.铁轨与轮缘间无挤压
C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压
D.内外侧铁轨与轮缘间均有挤压
解析 当v=时,铁轨与轮缘间无挤压,当v>时,火车需要更大的向心力,所以挤压外轨.
答案 A
6.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动.下列说法中正确的是( )
A.可以用天平测量飞船内物体的质量
B.可以用水银气压计测舱内气压
C.可以用弹簧测力计测拉力
D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上,弹簧测力计示数为零,但重物仍受地球引力
解析 因为飞船内的物体处于完全失重状态,故放在天平上的物体对天平没有压力.因此,用天平不能称出物体的质量;水银气压计中水银柱也不会产生压力,故水银气压计无法测量气压;挂在弹簧测力计上的物体也不会对弹簧产生拉力,无论挂多重的物体,弹簧测力计的示数皆为零,但地球表面及其附近的物体都受重力,故A、B选项错误,D选项正确;弹簧测力计是根据胡克定律制成的.拉力的大小跟弹簧的伸长量成正比,故C选项正确.
答案 CD
7.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
解析 卡车在a、c处行驶,向心加速度向下,处于失重状态,爆胎可能性较小,故A、C选项错误;卡车在b、d两处行驶,向心加速度向上,处于超重状态,又因FN-mg=,得FN=mg+.由图可知rb>rd.所以FNb0.
情况(1)当球通过最高点,拉力为零时,有
mg=⇒v=;
(2)当0时,此时F为拉力,F+mg=,
故选项D正确.
答案 D
9.如图所示,OO′为竖直转轴,MN为固定在OO′上的水平光滑杆,有两个质量相等的金属小球A、B套在水平杆上,AC和BC为抗拉能力相同的两根细绳,C端固定在OO′上,当线拉直时,A、B两球转动半径比值为2:1,当转轴角速度逐渐增大时( )
A.AC线先断
B.BC线先断
C.两绳同时断
D.不能确定哪个线先断
解析 两小球具有相同的角速度,线的拉力的水平分量提供小球做圆周运动的向心力,如图所示,则有
FTA·cosα=mrAω2,
FTB·cosβ=mrBω2,
==.
因为AC>BC,所以FTA>FTB,故AC线先断.
答案 A
10.一根水平硬质杆以恒定角速度ω绕竖直轴OO′转动,两个质量均为m的小球能够沿杆无摩擦运动,两球间以劲度系数为k的轻弹簧连接,弹簧原长为L0,靠近转轴的A球与轴之间也用同样弹簧与轴相连,如图所示,求每根弹簧的长度.
解析 设左右弹簧分别伸长x1与x2,则对A球有
kx1-kx2=mω2L1,
对B球有kx2=mω2(L1+L2),
又有L1=L0+x1,L2=L0+x2.
联立以上各式,解得L1=,
L2=.
答案 L1=
L2=
11.如图所示,有一绳长为L,上端固定在滚轴A的轴上,下端挂一质量为m的物体,现滚轮和物体一起以速度v匀速向右运动,当滚轮碰到固定的挡板B,突然停止的瞬间,绳子的拉力为多大?
解析 当滚轮碰到固定挡板突然停止时,物体m的速度仍为v
,绳子对物体的拉力突然变化,与重力的合力提供物体做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律可得F-mg=,解得F=+mg.
答案 +mg
12.如图所示,在质量为M的电动机上,装有质量为m的偏心轮,飞轮转动的角速度为ω,当飞轮重心在转轴正上方时,电动机对地面的压力刚好为零.则飞轮重心离转轴的距离多大?在转动过程中,电动机对地面的最大压力多大?
解析 设偏心轮的重心距转轴的距离为r,偏心轮等效为用一长为r的细杆固定质量为m(轮的质量)的质点,绕转轴转动.
轮的重心在正上方时,电动机对地面的压力刚好为零,则此时偏心轮对电动机向上的作用力大小等于电动机的重力,即F=Mg①
根据牛顿第三定律,此时轴对偏心轮的作用力向下,大小为F=Mg,其向心力为
F+mg=mω2r②
由①②得偏心轮重心到转轴的距离为
r=(m+M)g/(mω2)③
当偏心轮的重心到最低点时,电动机对地面的压力最大,对偏心轮有
F′-mg=mω2r④
对电动机,设它所受的支持力为FN
FN=F′+Mg⑤
由③、④、⑤解得FN=2(M+m)g
由牛顿第三定律得电动机对地面的最大压力为2(M+m)g.
答案 2(M+m)g
13.如图所示,匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B,它们到圆盘转轴的距离分别为rA=20 cm,rB=30 cm.A、B与盘面的最大静摩擦力均为重力的0.4倍,试求(g=10 m/s2):
(1)当细线开始出现张力时,圆盘的角速度;
(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度;
(3)当A即将滑动时,烧断细线,A、B所处的状态怎样?
解析 (1)由于rB>rA,当圆盘以角速度ω转动时,物体B所需向心力大,当ω增大到一定值时,细线开始被拉紧产生张力,因此,由向心力公式kmg=mωrB
ω1==rad/s=3.65 rad/s
(2)当A开始滑动时,对B满足kmg+F=mωrB
对A满足
kmg-F=mωrA
联立得ω2= = rad/s=4 rad/s
(3)当A即将滑动时,将细线烧断,F突然消失,对B来说kmgFAN,由此可知B将做离心运动,A仍随圆盘做匀速圆周运动.
答案 (1)3.65 rad/s
(2)4 rad/s
(3)见解析