运动的周期小于于它在轨道2上运动的周期,选项C正确;加速度,卫星在P点的加
速度由万有引力决定,不管在哪个轨道上,只要在同一点万有引力产生的加速度就相同,故D正确;故选BCD。
11.如图所示,一个固定在竖直平面内的光滑半圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动,从B点脱离后经过0.3s又恰好垂直撞击倾角为45的斜面,已知半圆形管道的半径为R=1m,不计空气阻力,小球可看做质点且质量为m=1kg,g取10m/s2。则
A. 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.45m B. 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9m C. 小球经过管道的B点时,小球对管道有向下的作用力 D. 小球经过管道的B点时,受到管道的作用力FNB的大小是1N 【答案】BCD 【解析】
【详解】根据平抛运动的规律和运动合成的可知:,则小球在C点竖直方向的分
速度和水平分速度相等,得:vx=vy=gt=3m/s,则B点与C点的水平距离为:x=vxt=3×0.3=0.9m;故A错误,B正确;B点的速度为3m/s,根据牛顿运动定律,在B点:FNB+mg=,代入解得:
FNB=-1N ,负号表示轨道对球的作用力方向向上,即小球对管道有向下的作用力,故CD正确。故选BCD。
12.质量为m的物体A,放在质量M的斜劈B上,劈的倾角为θ,放在光滑水平面上,用水平恒力F拉B,使A、B由静止开始一起向右运动一段位移L,如图所示,运动中A相对于B始终静止不动,则下列说法正确的是
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A. 恒力F做的功为FL B. 物体B对物体A做的功为C. 物体A所受支持力做的功为0
D. 物体A受到的静摩擦力所做的功大于mgL·sinθ·cosθ 【答案】ABD 【解析】
【详解】根据恒力功的计算公式可知,恒力F做的功为FL,选项A正确;对整体由动能定理得: FL=(M+m)v2;对A由动能定理得W=mv2,联立解得W=0
,选项B正确;物体A所
受支持力与位移的夹角大于90,可知支持力做负功,选项C错误;物体A随斜劈向右一起加速运动,则物体A与斜面的静摩擦力大于f>mgsinθ,则物体A受到的静摩擦力所做的功Wf=fLcosθ>mgLsinθ?cosθ,选项D正确;故选ABD。 二、实验题
13. 在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从同一位置静止滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.按图安装好器材,安装斜槽应注意_______________,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
(2)上述实验步骤的合理顺序是_____________________。 【答案】(1)斜槽末端切线水平。 (2)B、A、C。
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【解析】
(1):A中为了保证小球每次平抛初速度相同,轨迹重合,应让小球从同一位置滚下. B中为了保证小球做平抛运动,要注意斜槽末端切线水平.
(2)按照先安装器材,然后进行试验,最后处理试验数据的顺序,可知上述实验步骤的合理顺序是B、A、C.
点睛:为研究平抛运动规律,就需先得到平抛运动的轨迹,实验时应注意以下问题:一是保证小球每次平抛初速度相同;二是保证小球初速度分向水平.当然还需要力求准确地记下小球经过的一系列位置.
14.如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动,在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器。 (1)按如下步骤进行实验。
①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触 ②启动电动机,使圆形卡纸转动起来 ③接通电火花计时器的电源,使它工作起来
④关闭电动机,拆除电火花计时器;研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示),测量n个点所对应圆心角θ,已知打点计时器的打点周期为T。写出角速度ω的表达式,代入数据,得出ω的测量值。
(2)要得到角速度ω的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是__________
A.秒表 B.毫米刻度尺 C.圆规 D.量角器
(3)写出ω的表达式:________________(用n、T、θ来表示)
(4)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动,则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图丙所示,这会使ω的测量结果_____________。(变大、变小、不变)
【答案】 (1). D (2). ω=θ/(n-1)t (3). 不变
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【解析】
【详解】(1)求物体的转动角速度,不但要知道转动的时间,还要知道在该时间内转过的角度。所以要用量角器测量角度。故选D。
(2)从圆片上找出清晰的n个点,有(n-1)个间隔,用量角器测量出这(n-1)个间隔的角度θ,转过角度θ所用的时间为(n-1)t,由角速度的定义可得:. (3)卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,不影响我们对转过的角度的测量,所以对测量结果无影响。 三、解答题
15.如图所示,一个人用一根长L=1m、只能承受F=74N拉力的绳子,拴着一个质量为m=1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面距离h=6m,转动中小球在最低点时绳子恰好断了。(取g=10m/s)
2
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少? 【答案】(1)8rad/s;(2)8m 【解析】
【详解】(1)对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可得, F-mg=mrω, 所以ω==8rad/s,
2
即绳子断时小球运动的角速度的大小是8rad/s.
(2)由v=rω可得,绳断是小球的线速度大小为v=8m/s,绳断后,小球做平抛运动, 水平方向上:x=vt 竖直方向上:h′=gt2 代入数值解得 x=ωR×=8m 小球落地点与抛出点间的水平距离是8m.
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16.为了探测月球的详细情况,我国发射了一颗绕月球表面飞行的科学实验卫星。假设卫星绕月球做圆周运动,月球绕地球也做圆周运动。已知卫星绕月球运行的周期为T0,地球表面重力加速度为g,地球半径为R0,月心到地心间的距离为r0,引力常量为G,求:(1)月球的平均密度;(2)月球绕地球运行的周期。 【答案】(1)【解析】
【详解】(1)月球的半径为R,月球质量为M,卫星质量为m 由于在月球表面飞行,万有引力提供向心力: (2) 得 且月球的体积V=πR3
根据密度的定义式得 (2)地球质量为M0,月球质量为M,月球绕地球运转周期为T 由万有引力提供向心力根据黄金代换GM0=gR02 得 17.风洞实验室可以产生水平方向的、大小可以调节的风力。如图,两水平面(虚线)间距为H,虚线区域存在方向水平向右、大小恒定的风力。在该区域上方O点将质量均为m的小球A、B以大小相等、方向相反的水平速度抛出,其中A球向右,B球向左。两小球在重力作用下进入虚线区域,并从该区域的下边界离开。已知B球离开虚线区域时速度竖直向下;A球在虚线区域做直线运动,刚离开虚线区域时其速度为B球刚离开虚线区域时的空气阻力,重力加速度为g。求:
倍。不计虚线区域上方的
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