课时活页规范物理必修2答案4
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答卷时应注意事项1、拿到试卷,要认真仔细的先填好自己的考生信息。
2、拿到试卷不要提笔就写,先大致的浏览一遍,有多少大题,每个大题里有几个小题,有什么题型,哪些容易,哪些难,做到心里有底;3、审题,每个题目都要多读几遍,不仅要读大题,还要读小题,不放过每一个字,遇到暂时弄不懂题意的题目,手指点读,多读几遍题目,就能理解题意了;容易混乱的地方也应该多读几遍,比如从小到大,从左到右这样的题;4、每个题目做完了以后,把自己的手从试卷上完全移开,好好的看看有没有被自己的手臂挡住而遗漏的题;试卷第1页和第2页上下衔接的地方一定要注意,仔细看看有没有遗漏的小题;5、中途遇到真的解决不了的难题,注意安排好时间,先把后面会做的做完,再来重新读题,结合平时课堂上所学的知识,解答难题;一定要镇定,不能因此慌了手脚,影响下面的答题;6、卷面要清洁,字迹要清工整,非常重要;7、做完的试卷要检查,这样可以发现刚才可能留下的错误或是可以检查是否有漏题,检查的时候,用手指点读题目,不要管自己的答案,重新分析题意,所有计算题重新计算,判断题重新判断,填空题重新填空,之后把检查的结果与先前做的结果进行对比分析。
亲爱的小朋友,你们好!经过两个月的学习,你们一定有不小的收获吧,用你的自信和智慧,认真答题,相信你一定会闯关成功。
相信你是最棒的!第二章 电磁感应及其应用课时作业4 楞次定律一、单项选择题1.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示,若用力使导体EF向右运动,则导体CD 将( B )A.保持不动B.向右运动C.向左运动D.先向右运动,后向左运动解析:当EF向右运动时,由右手定则知,有沿FECD逆时针方向的电流,再由左手定则,得CD受力向右,选B.本题也可以直接由楞次定律判断,由于EF向右运动,闭合回路CDFE面积变大,感应电流产生的效果是阻碍面积变大,即CD向右运动.2.如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( B )A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥解析:当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律可知,线圈中产生的感应电流如图中箭头所示的方向,线圈和磁铁之间的作用力为相互排斥,故B选项正确.3.1931年英国物理学家狄拉克就从理论预言存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”.1982年美国物理学家卡布莱利用电磁感应现象设计了一个寻找“磁单极子”的实验,他设想让一个只有N极的“磁单极子”自上而下穿过电阻为零的超导线圈(如图甲),观察其中电流的方向和大小变化情况.和一个小条形磁铁自上而下穿过普通导体线圈(如图乙)相比,人从上往下看( D )A.普通导体线圈中将出现顺时针方向的持续电流B.普通导体线圈中将出现逆时针方向的持续电流C.超导线圈中将出现顺时针方向的持续电流D.超导线圈中将出现逆时针方向的持续电流解析:条形磁铁N极向下穿过普通线圈,原磁场方向向下,磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向(从上向下看),当穿过线圈后,磁场方向向下,磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向(从上向下看),故选项A、B错误;N磁单极子穿过超导线圈的过程中,当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈中磁通量增加,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向(从上向下看),当磁单极子远离线圈时,穿过线圈中磁通量减少,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向(从上向下看),因此线圈中产生的感应电流方向不变,故选项C错误,选项D正确.4.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是( A )解析:由右手定则,可知选项A图中感应电流方向由a到b,选项A正确;选项B图导体ab向纸外运动,产生感应电流由b到a,选项B错误;选项C图中由于三角形线框的一部分在磁场中运动,由楞次定律,判断可得导体ab中电流由b到a,故选项C错误;选项D图中ab棒切割磁感线,由右手定则可知,导体棒ab中电流由b 到a,故选项D错误.二、多项选择题5.某同学学习了磁场相关知识后动手制作了一个电子秋千.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,C、D两端用柔软的细导线吊了两个铜线圈P、Q,并组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图所示放置,当用手左右摆动线圈P时,线圈Q 也会跟着摆动,仿佛在荡秋千.则下列说法中正确的是( AB )A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止解析:P向右摆动的过程中,穿过P的磁通量减少,根据楞次定律可知,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),A正确;P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向,则Q下端的电流方向向外,根据左手定则可知,下端所受安培力向右,则Q向右摆动,同理用手左右摆动Q,P也会左右摆动,B正确,C、D错误.6.如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中( AD )A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向解析:圆环从位置a运动到磁场分界线前,磁通量向里增大,感应电流为逆时针;跨越分界线过程中,磁通量由向里最大变为向外最大,感应电流为顺时针;再摆到b的过程中,磁通量向外减小,感应电流为逆时针,所以A正确;由于圆环所在处的磁场,上下对称,所受安培力竖直方向平衡,因此总的安培力沿水平方向,故D正确.7.如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈,线圈等距离排列,且与传送带以相同的速度匀速运动.为了检测出个别未闭合的不合格线圈,让传送带通过一固定匀强磁场区域,磁场方向垂直于传送带,根据穿过磁场后线圈间的距离,就能够检测出不合格线圈,通过观察图形,下列说法正确的是( AC )A.若线圈闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动B.若线圈不闭合,进入磁场时,线圈相对传送带向后滑动C.从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈D.从图中可以看出,第4个线圈是不合格线圈解析:若线圈闭合进入磁场时,由于产生电磁感应现象,根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动,A对;若线圈不闭合,进入磁场后,不会产生感应电流,故线圈相对传送带不发生滑动,B错;从图中可以看出,第3个线圈是不合格线圈,C对,D错.故选A、C.8.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC 沿水平方向,PQ是一根金属直杆,如图所示立在导轨上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC 上,空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是( BD )A.感应电流的方向始终是由P→QB.感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→PC.PQ受磁场力的方向垂直杆向左D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右解析:金属杆PQ滑动过程中,回路POQ面积先增大,后减小,因此通过回路的磁通量向外且先增大,后减小.由楞次定律可判断出回路中感应电流方向先是顺时针,后是逆时针,选项B正确;金属杆PQ所受磁场力方向可由左手定则判断,当回路中感应电流方向是顺时针时,PQ受磁场力的方向垂直于杆向左,当回路中感应电流方向是逆时针时,PQ受磁场力的方向垂直于杆向右,选项D正确.三、非选择题9.如图所示,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向左(选填“左”或“右”)运动,并有收缩(选填“收缩”或“扩张”)趋势.解析:变阻器滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与电流磁场方向相反,相互排斥,则金属环A将向左移动,因磁通量增大,金属环A有收缩趋势.10.按图所示的装置进行实验(A和B都是很轻的铝环,环A是闭合的,环B是断开的,A、B之间的连接杆是绝缘的).当磁铁的任意一极迅速靠近或远离A环时,你会看到什么现象?如果将磁铁迅速靠近或远离B环,又会看到什么现象?请你用学过的物理知识来解释这些现象.答案:见解析解析:用磁铁的任意一极(如N极)靠近A环时,通过A环中的磁通量增加,根据楞次定律,A环中将产生感应电流,阻碍磁铁与A 环靠近,A环将远离磁铁;同理,当磁极远离A环时,A环中产生感应电流的方向将阻碍A环与磁铁远离,A环将靠近磁铁.由于B环是断开的,无论磁铁靠近还是远离B环,都不会在B环中形成感应电流,所以B环将不移动.11.如图所示,在两根平行长直导线M、N中,通以同方向同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速运动,在移动过程中,线框中感应电流方向是怎样的?答案:始终是abcd解析:如图所示,线框在两电流中线OO′的右侧时,穿过线框的合磁通量垂直纸面向外,线框左移,磁通量变小,为阻碍这个方向的磁通量减小,感应电流的磁场方向也垂直纸面向外,所以感应电流的方向就是abcd.当线框跨越两电流中线OO′时,线框的合磁通量由穿出变为穿进,且合磁通量增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,即垂直纸面向外,所以感应电流还是abcd.。
第4节机械能守恒定律课时定时训练(限时25分钟)◆对点题组练题组一机械能守恒的判断1.下列说法正确的是()A.机械能守恒时,物体一定不受阻力B.机械能守恒时,物体一定只受重力和弹力作用C.物体做匀速运动时,机械能必守恒D.物体所受的外力不等于零,其机械能也可能守恒『解析』机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功。
机械能守恒时,物体或系统可能不只受重力和弹力作用,也可能受其他力,但其他力不做功或做的总功一定为零,选项A、B错误;物体沿斜面匀速下滑时,它处于平衡状态,但机械能不守恒,选项C错误;物体做自由落体运动时,合力不为零,但机械能守恒,选项D正确。
『答案』D2.(多选)如图,物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)()『解析』物块沿固定斜面匀速下滑,在斜面上物块受力平衡,重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡,摩擦力做负功,机械能减少;物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时,力F做正功,机械能增加;小球沿光滑半圆形固定轨道下滑,只有重力做功,小球机械能守恒;用细线拴住小球绕O点来回摆动,只有重力做功,小球机械能守恒,选项C、D正确。
『答案』CD3.关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法中正确的是()A.只有重力和弹力作用时,机械能才守恒B.当有其他外力作用时,只要合外力为零,机械能就守恒C.除重力、系统内弹力外,当有其他外力作用时,只要其他外力不做功,机械能守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用,所以爆炸前后机械能守恒『解析』机械能守恒的条件是“只有重力或系统内弹力做功”而不是“只有重力和弹力作用”,“做功”和“作用”是两个不同的概念,A项错误,C项正确;物体受其他外力作用且合外力为零时,机械能可以不守恒,如拉一物体匀速上升,合外力为零,物体的动能不变,重力势能增加,故机械能增加,B项错误;在炮弹爆炸过程中化学能转化为机械能,机械能不守恒,故D项错误。
『答案』C4.如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力。
必修2课后答案5.1曲线运动3.问题与练习内罪分标教科书安排「•:个间& 分别覆栅『速度的方向及速厦方向的班化制做—曲的条件三个内札教掌时也可以根甜学校生既及我学道窿情况,ffJt二戒全部*作为教学冲充术林卜以课内讨湾*衅暮与隐明U 加.5 3所示,头部入水过程中速度力F,l州图中篇头所示.在人,Lf『置头跚的速度与入水时速度“ir向糊I4i在虬吏置买部的祖度方向与入水时速度r "向相反说明:逸靠适个题的目的.是厦学生了解史活中掌地的曲地跑动,及票点迪度的方对客答,汽乍行融牛周速度方向改便1" I汽车-mt卬札谢度亦向政变可・速度矢最示意圄她图&-4所恭.漫ML逸尊这个飕的目的*是让孕生却逍“物体在尖点耕速度才向即活也鳗在的切蝮方向在此土船上,会家速度矢壬的角度变化,为以扁学习向7柯琏度作些,*垂,r答i如图44所欢.AE段足萌埃运动,BT段是It携讴动-匚。
段此IIN线送动u说明*逸尊这个朋的M的.菱il学生劳胃迅用物体棘堂力情必束判断勃侏的运动情况的亦法+5.2质点在平面内的运动3』问题与练习内容分折 f ----- - * <本肖的4个习霆均与作图有关.分别从速度的分解及合成.合运动她避的] / 判斯倘度*理部遂团的合战与分解方法。
财学中务必叫学生认比动手短报篱/ ;图,并队中发现存在的同聘・及时予以纠错; / : 解吞身说明/ :I. 解:炮鼻在水平方向的分速度JS^T.-tWX) m/sXaw6Q u- 100 m/s ;地I/60。
<葬在噂J’L方向的分速度是u『=g(K) in/sN航「"=692 如图5-9所示* '* 说明* it个踊的日的.星让学生在已知二个和互廉直的分蛆劫方向酎的她图*9度分解问H.一K---------- ^i=*«Vs %的,用抠1®意.置其时眺伞员看地的速度为巧.风的作用使他伏:件向东的速您明.落地速度H为II"刮的合速度.如囹5・1。
P69 22关于物体的运动状态与受力关系,下列说法中正确的是 ( ).A.物体的运动状态发生变化,物体的受力情况一定变化B.物体在恒力作用下,一定做匀变速直线运动C.物体的运动状态保持不变,说明物体所受的合外力为零D.物体做曲线运动时,受到的合外力可以是恒力P69 3.关于曲线运动的速度,下列说法正确的是 ( ).A.速度的大小与方向都在时刻变化B.速度的大小不断发生变化,速度的方向不一定发生变化C.速度的方向不断发生变化,速度的大小不一定发生变化D.质点在某一点的速度方向是在曲线上该点的切线方向P69 6下列说法正确的是( )A.判断物体是做曲线运动还是直线运动,应看合外力方向与速度方向是否在一条直线上B.静止物体在恒定外力作用下一定做直线运动C.判断物体是做匀变速运动还是非匀变速运动应看所受合外力的大小是否恒定D.匀变速运动的物体一定沿直线运动P69 7做曲线运动的质点在其轨迹上某一点的加速度方向()A.就在通过该点的曲线的切线方向上B.与通过该点的曲线切线垂直C.与质点在该点所受合外力方向相同D.与该点即时速度方向成一定夹角P69 8.一个物体在力F1、F2、F3等几个力的共同作用下做匀速直线运动,若突然撤去F1后,则物体()A.可能做曲线运动B.不可能继续做直线运动C.必然沿F1的方向做直线运动D.必然沿F1的反方向做匀加速直线运动P69 10.如图所示为一质点在恒力F作用下在xOy平面上从O点运动到B点的轨迹,且在A点时的速度v A与x轴平行,则恒力F的方向可能是()A.沿+x方向 B.沿-x方向 C.沿+y方向 D.沿-y方向P69.11.如图所示,一物体在一水平恒力的作用下在光滑的水平面内做曲线运动,当物体从M点运动到N点时,其速度方向恰好改变了900,则()M点的速度v M一定大于N点的速度v NA.物体在B.物体在M点的速度v M一定小于N点的速度v NC.物体从M点到N点的过程中速率一定是先增加后减小D.物体从M点到N点的过程中速率一定是先减小后增大P69 13.图所示,为某一物体的速度-时间图象(曲线为41圆弧),则由此可知物体是做( )A .曲线运动B .匀速直线运动C .匀变速直线运动D .变速直线运动P70 5两个互相垂直的匀变速直线运动,初速度分别为v 1和v 2,加速度分别为a 1和a 2,它们的合运动轨迹( ). A .如果v 1=v 2=0,那么轨迹一定是直线 B .如果v 1≠0,v 2≠0,那么轨迹一定是曲线 C .如果a 1=a 2,那么轨迹一定是直线 D .如果=,那么轨迹一定是直线P70.6如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O 点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度( )A .大小和方向均不变B .大小不变,方向改变C .大小改变,方向不变D .大小和方向均改变P70.7当物体的初速度v 0和所受的合外力F 分别满足下列(1)~(4)中所给定的条件时,物体的运动情况将会怎样:A.静止B.匀速直线运动C.匀加速直线运动D.匀减速直线运动E.匀变速运动F.曲线运动(1)v0=0,F=0________;(2)v0≠0,F≠0且恒定,方向相同________;(3)v0≠0,F≠0且恒定,方向相反________;(4)v0≠0,F≠0且恒定,方向不在同一条直线上________.P70 8.如图所示,有一条渡船正在渡河,河宽为300 m,渡船在静水中的速度是v1=3 m/s,水的流速是v2=1 m/s,求下列条件渡船过河的时间.(1)以最短的时间过河;(2)以最短的位移过河.P71.9 有一小船正在渡河,如图5-1-11所示,在离对岸30 m时,其下游40 m处有一危险水域.假若水流速度为5 m/s,为了使小船在进入危险水域之前到达对岸,那么,从现在起,小船相对于静水的最小速度应是多大?P71 10.如图中,套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连.由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度v1≠0,若这时B的速度为v2,则 ( ).A.v2=v1 B.v2>v1 C.v2≠0 D.v2=0P71 12.玻璃生产线上,宽9 m的成型玻璃板以2 m/s的速度连续不断地向前行进.在切割工序处,金刚钻割刀的速度为10 m/s.为了使切割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形,割刀的轨道应该如何控制?切割一次的时间多长?P72 1. 下列关于平抛运动的说法中正确的是( ).A.平抛运动是非匀变速运动B.平抛运动是匀变速曲线运动C.做平抛运动的物体,每秒内速率的变化相等D.水平飞行的距离只与初速度大小有关P72 3.甲、乙两球位于同一竖直直线上的不同位置,甲比乙高出h,如图所示,将甲、乙两球分别以v1、v2的速度沿同一水平方向抛出,不计空气阻力,下列条件中有可能使乙球击中甲球的是()A.同时抛出,且v1<v2 B.甲迟抛出,且v1>v2C.甲早抛出,且v1>v2 D.甲早抛出,且v1<v2P72 5.如图所示,a、b两个小球从不同高度同时沿相反方向水平抛出,其平抛运动轨迹的交点为P,则以下说法正确的是()A.a、b两球同时落地B.a球先落地C.a、b两球在P点相遇D.无论两球初速度大小多大,两球总不能相遇P72 5.如图所示,a、b两个小球从不同高度同时沿相反方向水平抛出,其平抛运动轨迹的交点为P,则以下说法正确的是( ).A.a、b两球同时落地B.b球先落地C.a、b两球在P点相遇D.无论两球初速度大小多大,两球总不能相遇P72 6.如图所示,MN为一竖直墙面,图中x轴与MN垂直,距墙面L的A点固定一点光源.现从A点把一小球以水平速度向墙面抛出.则小球在墙面上的影子的运动应是( ).A.自由落体运动 B.变加速直线运动C.匀加速直线运动 D.匀速直线运动P72 7.某同学对着墙壁练习打网球,假定球碰墙面后以25 m/s 的速度沿水平方向反弹,落地点到墙面的距离在10 m至15 m之间,忽略空气阻力,取g=10 m/s2,球在墙面上反弹点的高度范围是( ).A.0.8 m至1.8 m B.0.8 m至1.6 mC.1.0 m至1.6 m D.1.0 m至1.8 mP72 8.某同学做平抛物体运动的实验时,不慎未定好原点,只画了竖直线,而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹.如图所示,依此图加一把刻度尺,如何计算出平抛物体的初速度v0?P73 9.在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为l=1.25 cm,若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a、b、c、d所示.(1)小球平抛的初速度v0的数值为________(g取9.8 m/s2).(2)在图中找出小球的抛出点,画出小球的运动轨迹和以抛出点为坐标原点的x、y坐标轴.抛出点O在a点左侧________处(以l表示),a点上方________处(以l表示).P73 10.如图所示,排球场的长度为18 m,其网的高度为2 m.运动员站在离网3 m远的线上,正对网前竖直跳起把球垂直于网水平击出.(g取10 m/s2)设击球点的高度为2.5 m,问球被水平击出时的速度v在什么范围内才能使球既不触网也不出界?P73 11.如图所示,有一个很深的竖直井,井的横截面为一个圆,半径为R,且井壁光滑,有一个小球从井口的一侧以水平速度v0抛出与井壁发生碰撞,撞后以原速率被反弹,求小球与井壁发生第n次碰撞处的深度.P73 1212.飞机以恒定的水平速度飞行,距地面高度2 000 m,在飞行过程中释放一炸弹,经30 s飞行员听到了炸弹着地后的爆炸声.设炸弹着地立即爆炸,不计空气阻力,声速平均为320 m/s,求飞机的飞行速度v0.(g取10 m/s2)P74 1.船在静水中的航速为v1,水流的速度为v2 (v1> v2).为使船行驶到河正对岸的码头,则v1相对v2的方向应为( )P74 2.如图所示,一小球以v0=10m/s的速度水平抛出,在落地之前经过空中A、B两点,在A点小球速度方向与水平方向的夹角为45°,在B点小球速度方向与水平方向的夹角为60°,(空气阻力忽略不计,g取10m/s2),以下判断正确的是()A.小球通过A、B两点间用时t=1sB.小球通过A、B两点间用时t=3sC.A、B两点间的高度差为h=10mD.A、B两点间的高度差为h=15mP74.3.在运动的合成和分解的实验中,红蜡块在长1 m 的竖直放置的玻璃管中在竖直方向能做匀速直线运动.现在某同学拿着玻璃管在水平方向上做匀加速直线运动,并每隔1 s 画出蜡块运动所到达的位置,如图所示,若取轨迹上C 点(x 1,y 1)作该曲线的切线(图中虚线)交y 轴于A 点,则A 的坐标( )A .(0,0.6y 1)B .(0,0.5y 1)C(0.0.4y 1) D .无法确定P74 7一物体从某高度以初速度v 0水平抛出,落地时速度大小为v t ,则它运动时间为( )A. g v v ot - B.g v v ot 2- C. g v v ot 222- D.g v v o t 22- P74.8一个物体以速度v 0水平抛出,落地时速度的大小为2v 0,不计空气的阻力,重力加速度为g ,则物体在空中飞行的时间为( )A.g V 0B.g v 02C.g v 03D.g v 02P74 9.抛体运动在各类体育运动项目中很常见,如乒乓球运动.现讨论乒乓球发球问题,设球台长2L,网高h,如图3-3-9乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力(设重力加速度为g),将球水平发出,则可以求出(三项)()A.发球时的水平初速度B.发球时的竖直高度C.球落到球台上时的速度D.从球被发出到被接住所用的时间P75.10在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置.实验时用了如图所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1=5.02cm,B、C间距离y2=14.82crn.请回答以下问题(g=9.80m/s2):(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠档板处由静止释放?答:______.(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=______.(用题中所给字母表示).(3)小球初速度的值为v0=______m/s.P75 11.从距地面高为H的A点平抛一物体,其水平射程为2s,在A 的正上方距地面高2H的B点,以同方向抛出另一物体,其水平射程为s,两物体在空中运动的轨迹在同一竖直面内,且都从同一屏的顶端擦过,求该屏的高度.P75.12.如图所示,在水平地面上固定一倾角θ=37°、表面光滑的斜面体,物体A以v1=6m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出。
人教版高中物理Ⅱ课后习题答案第五章:曲线运动第1节 曲线运动1. 答:如图6-12所示,在A 、C 位置头部的速度与入水时速度v 方向相同;在B 、D 位置头部的速度与入水时速度v 方向相反。
图6-122. 答:汽车行驶半周速度方向改变180°。
汽车每行驶10s ,速度方向改变30°,速度矢量示意图如图6-13所示。
图6-133. 答:如图6-14所示,AB 段是曲线运动、BC 段是直线运动、CD 段是曲线运动。
图6-14第2节 质点在平面内的运动1. 解:炮弹在水平方向的分速度是v x =800×cos60°=400m/s;炮弹在竖直方向的分速度是v y =800×sin60°=692m/s 。
如图6-15。
图6-152. 解:根据题意,无风时跳伞员着地的速度为v 2,风的作用使他获得向东的速度v 1,落地速度v 为v 2、v 1的合速度(图略),即:v xv v1vB6.4/v m s ===,速度与竖直方向的夹角为θ,tanθ=0.8,θ=38.7°3. 答:应该偏西一些。
如图6-16所示,因为炮弹有与船相同的由西向东的速度v 1,击中目标的速度v 是v 1与炮弹射出速度v 2的合速度,所以炮弹射出速度v 2应该偏西一些。
图6-164. 答:如图6-17所示。
图6-17第3节 抛体运动的规律1. 解:(1)摩托车能越过壕沟。
摩托车做平抛运动,在竖直方向位移为y =1.5m =212gt经历时间0.55t s ===在水平方向位移x =v t =40×0.55m =22m >20m 所以摩托车能越过壕沟。
一般情况下,摩托车在空中飞行时,总是前轮高于后轮,在着地时,后轮先着地。
(2)摩托车落地时在竖直方向的速度为v y =gt =9.8×0.55m/s =5.39m/s 摩托车落地时在水平方向的速度为v x =v =40m/s 摩托车落地时的速度:/40.36/v s m s == 摩托车落地时的速度与竖直方向的夹角为θ, tanθ=vx /v y =405.39=7.422. 解:该车已经超速。
1.功课标要求1.理解功的概念和做功的两个要素.2.会利用公式W=Fx cos α进行有关计算.3.理解正功、负功的含义,能解释相关现象.思维导图必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、功的概念1.功:如果物体受到力的作用,并在力的方向上发生了位移,这个力就对物体做了功.2.做功的两个因素:力和物体在____的方向上发生位移.[导学1]做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生了转化.所以说功是能量转化的量度.二、功的计算1.功的公式:W=Fx cos α.2.功的单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号:J.3.功是标量,只有大小,没有方向,运算法则是代数运算.[导学2](1)功的公式只适用于恒力做功的计算.(2)公式中x一般是选取地面为参考系时物体的位移.三、功的正负12.当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于: (1)各个分力分别对物体所做功的代数和. (2)几个力的合力对物体所做的功. [导学3]力对物体做正功,这个力通常叫作动力,力对物体做负功,通常这个力叫作阻力.关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成探究点一 功的理解和计算导学探究如图所示,马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离.(1)小车(包括人)受到几个力作用?每个力对小车做功吗?是正功还是负功?(2)马对小车做的功是否等于马的拉力F (设F 与水平方向的夹角为α)和小车的位移x 的乘积?(3)拉力F 一般分解为哪两个分力?F 做的功与哪个分力做的功相同?归纳总结1.对做功概念的理解(1)做功的两个必要的因素: ①作用在物体上的力.②物体在力的方向上发生的位移.(2)功是过程量:功总是与一个具体的过程相对应,要明确是哪个力(或几个力)对哪个物体在哪个过程中所做的功.2.功的公式W =Fx cos α的理解(1)适用条件:公式中的F 必须是恒力,公式W =Fx cos α不适用于变力做功的计算. (2)F 与x 、α必须是对应于同一过程的量. 3.正功和负功的意义4.正功和负功的两种判断方法(1)根据力F 与位移x 的夹角α进行判断0≤α<π2时,力对物体做正功;α=π2时,力对物体不做功;π2<α≤π时,力对物体做负功.此方法一般用于研究物体做直线运动的情况.(2)根据力F 与速度v 的夹角α进行判断0≤α<π2时,力对物体做正功;α=π2时,力对物体不做功;π2<α≤π时,力对物体做负功.此方法一般用于研究物体做曲线运动的情况.5.求合力做功的两种方法由合力与分力的等效替代关系知,合力与分力做功也是可以等效替代的,因此计算合力的功有两种方法:(1)先求物体所受的合力,再根据公式W 合=F 合x cos α求合力的功.(此法适用于合力恒定的情况)(2)先根据W =Fx cos α,求每个分力做的功W 1、W 2…W n ,再根据W 合=W 1+W 2+…+W n ,求合力的功,即合力做的功等于各个力做功的代数和.(此法适用于任何情况)典例示范例1 如图所示,小孩坐在雪橇上,小孩和雪橇的总质量为40 kg.大人施加的拉力F =100 N ,方向与水平地面夹角为θ=37°,雪橇移动了x =2 m ,雪橇与地面间的动摩擦因数μ=0.2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g 取10 m/s 2.求:(1)拉力T 所做的功W 1; (2)摩擦力f 所做的功W 2; (3)重力G 所做的功W 3; (4)支持力N 所做的功W 4; (5)合力F 合所做的功W .素养训练1 起重机以1 m/s 2的加速度,将质量为100 kg 的货物由静止匀加速向上提升,g 取10m/s 2,则第1 s 内起重机对货物做功为( )A .500 JB .550 JC .1000 JD .1100 J素养训练2 质量为m 的物体,静止在倾角为θ的斜面上,斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L ,如图所示.物体相对斜面静止,则下列说法错误的是( )A.重力对物体m做正功B.合力对物体m做正功C.摩擦力对物体m做负功D.支持力对物体m不做功探究点二摩擦力做功归纳总结1.摩擦力做功的特点摩擦力既可能做负功,也可能做正功,还可能不做功.如表所示:如图甲所示,物体A在力F作用下向右运动,地面对它的滑动摩擦力做负一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零,而一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和不为零.典例示范例2 质量为M的木板放在光滑的水平面上,一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点,在木板上前进了L,而木板前进了l,如图所示.若滑块与木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求摩擦力对滑块、木板做功各为多少?摩擦力做的总功为多少?素养训练3两个相同物块P、Q分别在大小相等、方向如图的恒力F1和F2作用下沿水平面向右运动,物块与水平面的动摩擦因数相同.在它们前进相同距离的过程中,F1和F2做功分别为W1和W2,P、Q两物块克服摩擦力所做的功分别为W f1和W f2,则有() A.W1 > W2,W f1 > W f2B.W1=W2,W f1 > W f2C.W1 > W2,W f1=W f2D.W1=W2,W f1=W f2素养训练4(多选)如图所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P匀速带至高处,在此过程中,下述说法正确的是()A.摩擦力对物体做正功B.摩擦力对物体做负功C.支持力对物体做正功D.合外力对物体做功为零随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1.如图,光滑水平地面上一质量为3 kg的物体,在F=10 N的水平拉力作用下由静止开始移动2 m,该过程中F做功为()A.6 J B.15 JC.20 J D.30 J2.水平力F先后作用于甲、乙两物体,第一次甲物体沿力F方向在粗糙水平面运动了位移s,做功W1,第二次乙物体沿力F方向在光滑水平面运动了位移s,做功W2,则() A.W1>W2B.W1=W2C.W1<W2D.无法比较3.如图所示,物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动,下列关于A对地面的滑动摩擦力做功和B对A的静摩擦力做功的说法正确的是() A.B对A的静摩擦力做正功,A对地面的滑动摩擦力做负功B.B对A的静摩擦力不做功,A对地面的滑动摩擦力做负功C.B对A的静摩擦力做正功,A对地面的滑动摩擦力不做功D.B对A的静摩擦力做负功,A对地面的滑动摩擦力做正功4.如图所示,三个质量相同的物体静止于同一光滑水平面上,分别施三个不同方向的外力,使它们以相同的加速度运动了相同的时间,则三个力对物体做功的大小关系是()A.W1=W2=W3B.W1>W2=W3C.W1>W2>W3D.W1<W2<W35.在加速向左运动的车厢中,一个人用力向前推车厢,如图所示.人相对车厢未移动,则下列说法正确的是()A.人对车厢不做功B.人对车厢做正功C.人对车厢做负功D.车厢对人做负功第四章机械能及其守恒定律1.功必备知识·自主学习一、2.力二、1.不做功正负关键能力·合作探究探究点一【导学探究】 提示:(1)小车(包括人)受到4个力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做负功,重力和支持力不做功.(2)不等于.W =Fx cos α.(3)拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力.F 做的功与水平方向分力做的功相同.【典例示范】 例1解析:(1)对雪橇和小孩整体进行受力分析,如图所示.拉力T 所做的功W 1=Tx cos θ=100×2×0.8 J =160 J.(2)N =G -T sin θ=40×10 N -100×0.6 N =340 N f =μN =0.2×340 N =68 N摩擦力f 所做的功W 2=fx cos 180°=68×2×(-1) J =-136 J. (3)重力G 所做的功W 3=Gx cos 90°=0. (4)支持力N 所做的功W 4=Nx cos 90°=0.(5)合力F 合所做的功W =W 1+W 2+W 3+W 4=24 J 也可由合力求总功 F 合=T cos θ-f =100×0.8 N -68 N =12 N F 合与x 方向相同,所以W =F 合x =12×2 J =24 J. 答案:(1)160 J (2)-136 J (3)0 (4)0 (5)24 J 素养训练1解析:根据牛顿第二定律得:T -mg =ma , 解得T =mg +ma =100×(10+1)N =1 100 N. 上升的位移x =12at 2=12×1×12 m =0.5 m. 则拉力做功W =Tx =1 100×0.5 J =550 J.故B正确,A、C、D错误.答案:B素养训练2解析:物体在水平方向移动,在竖直方向上没有位移,所以重力做功为零,A错误;物体匀速运动,合力为0,合外力做功为0,B错误;根据平衡条件可得摩擦力大小为f=mg sin θ,方向沿斜面向上,则物体摩擦力做功为W f=-f·L cos θ=-mgL sin θ cos θ<0,故C正确;根据平衡条件可得物体受到的支持力的大小为N=mg cos θ,所以支持力做功为W N=N·L sin θ=mg·L sin θcos θ>0,D错误.答案:C探究点二【典例示范】例2解析:滑块所受摩擦力f=μmg,位移大小为l+L,摩擦力与位移方向相反,故摩擦力对滑块做的功为W1=-μmg(l+L);木板受的摩擦力f′=μmg,位移大小为l,摩擦力方向与其位移方向相同,故摩擦力对木板做的功W2=μmgl;摩擦力做的总功W=W1+W2=-μmgL.答案:-μmg(l+L)μmgl-μmgL素养训练3解析:由功的概念可知W1=F1s,W2=F2s cos θ,因为F1=F2,则W1 > W2,W f1=μmgs,W f2=μ(mg-F2sin θ)s,则W f1 > W f2,故选A.答案:A素养训练4解析:皮带把物体P匀速带至高处的过程,物体受到的支持力垂直于传送带,受到的摩擦力沿传送带向上,故支持力对物体做功为零,摩擦力对物体做正功,A正确,B、C错误;由于物体做匀速直线运动,受到的合力为零,故合外力对物体做功为零,D正确.答案:AD随堂演练·自主检测1.解析:根据功的定义为力乘以力的作用点在力方向的位移,有W=Fx=10×2 J=20 J,故选C.答案:C2.解析:依题意,根据功的定义,知恒力F在两种情况下对物体做的功一样多,为W1=W2=Fs,故选B.答案:B3.解析:对地面虽然有摩擦力,但在力的作用下地面没有发生位移,所以A对地面的滑动摩擦力不做功,B对A的静摩擦力的方向向右,A的位移也向右,所以B对A的静摩擦力做正功,故选C.答案:C4.解析:依题意,三个质量相同的物体在水平方向运动时加速度相同,且水平面光滑,假定物体质量为m、加速度为a,则有F1=F2cos α=F3cos α=ma,则根据功的定义,三个力分别对物体所做的功为W1=F1x1,W2=F2x2cos α,W3=F3x3cos α,假定运动时间为t,依题意有x1=1at2=x2=x3,则有W1=W2=W3,故B、C、D错误,A正确.2答案:A5.解析:对人进行受力分析如图所示,由于人车向左加速运动,则加速度方向向左,则f -F0=ma,则车厢底部对人的静摩擦力大于车厢竖直面对人的作用力,即车厢对人的作用力为f与F0的合力方向水平向左,车厢向左运动,位移方向向左,根据W=Fx可知,车厢对人做正功,根据牛顿第三定律,可知,人对车厢的作用力为f与F0的反作用力的合力,方向水平向右,车厢向左运动,位移方向向左,根据W=Fx可知,人对车厢做负功,A、B、D错误,C正确.答案:C。
人教版高中物理Ⅱ课后习题答案第五章:曲线运动第1节曲线运动1.答:如图6-12所示,在A、C位置头部的速度与入水时速度v方向相同;在B、D位置头部的速度与入水时速度v方向相反。
图6-122.答:汽车行驶半周速度方向改变180°。
汽车每行驶10s,速度方向改变30°,速度矢量示意图如图6-13所示。
图6-133.答:如图6-14所示,AB段是曲线运动、BC段是直线运动、CD段是曲线运动。
图6-14第2节质点在平面内的运动1.解:炮弹在水平方向的分速度是v x=800×cos60°=400m/s;炮弹在竖直方向的分速度是v y=800×sin60°=692m/s。
如图6-15。
图6-152.解:根据题意,无风时跳伞员着地的速度为v2,风的作用使他获得向东的速度v1,落地速度v为v2、v1的合速度(图略),即:6.4/v m s===,速度与竖直方向的夹角为θ,tanθ=0.8,θ=38.7°3.答:应该偏西一些。
如图6-16所示,因为炮弹有与船相同的由西向东的速度v1,击中目标的速度v是v1与炮弹射出速度v2的合速度,所以炮弹射出速度v2应该偏西一些。
4.答:如图6-17所示。
图6-17第3节抛体运动的规律1.解:(1)摩托车能越过壕沟。
摩托车做平抛运动,在竖直方向位移为y=1.5m=212gt经历时间0.55t s===在水平方向位移x=v t=40×0.55m=22m>20m所以摩托车能越过壕沟。
一般情况下,摩托车在空中飞行时,总是前轮高于后轮,在着地时,后轮先着地。
(2)摩托车落地时在竖直方向的速度为v y=gt=9.8×0.55m/s=5.39m/s摩托车落地时在水平方向的速度为v x=v=40m/s摩托车落地时的速度:/40.36/v s m s===摩托车落地时的速度与竖直方向的夹角为θ,tanθ=vx/v y=405.39=7.422.解:该车已经超速。
第1节功与功率课时定时训练(限时45分钟)◆对点题组练题组一功的分析和计算1.(多选)下列说法正确的是()A.合力对物体不做功,说明物体的位移一定为零B.合力对物体做功越多,说明物体所受的合力越大C.把重1 N的物体匀速举高1 m,物体所受的重力做的功为-1 JD.把重1 N的物体匀速举高1 m,物体所受的支持力做功为1 J『解析』合力对物体不做功,物体的位移不一定为零,可能是力与位移相互垂直,选项A错误;根据W=Fl cos α可知,合力做功多,可能是物体的位移大,合力不一定大,选项B错误;把重1 N的物体匀速举高1 m,重力的方向与位移的方向相反,根据W=Fl cos α可得物体所受的重力G做的功为W G=Gh cos 180°=-1 J,选项C正确;把重1 N的物体匀速举高1 m,则支持力F N的大小与物体的重力大小相等,可得支持力做的功为W F N=F N h cos 0°=1 J,选项D正确。
『答案』CD2.(多选)一个力对物体做了负功,则说明()A.这个力一定阻碍物体的运动B.这个力不一定阻碍物体的运动C.这个力与物体运动方向的夹角α<90°D.这个力与物体运动方向的夹角α>90°『解析』由功的表达式W=Fl cos α知,只有当α>90°时,cos α<0,力对物体做负功,此力阻碍物体的运动,故A、D正确。
『答案』AD3.一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼,一男士站立在履带式自动人行道上正在匀速上楼。
下列关于两人受到的力做功判断正确的是()A.支持力对女士做正功B.支持力对男士做正功C.摩擦力对女士做负功D.摩擦力对男士做负功『解析』女士站立在台阶式自动扶梯上,女士匀速上楼,支持力向上,与速度方向的夹角为锐角,则支持力做正功,不受静摩擦力作用,摩擦力不做功,故A 正确,C错误;男士受支持力与速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向与速度方向相同,做正功,故B、D错误。
P82.1解析 三个物体在圆台上,以相同的角速度做圆周运动,其向心力是由f 静提供的,F =ma =m ω2R ,静摩擦力的大小由m 、ω、R 三者决定,其中ω相同.
而RA =12
RC ,mA =2mC ,所以FA =FC ,mB =mC ,RB<RC 所以FC>FB ,故FB 最小,B 选项正确.
当圆台转速增大时,f 静都随之增大,当增大至刚好要滑动时,达到最大静摩擦力.
μmg =m ω2R ,而ωA =ωB ,RA =RB ,mA =2mB
FA =2FB ,而fmaxA =2fmaxB ,所以B 与A 将同时滑动,C 错.
RC =2RB ,mB =mC ,而FC>FB ,而fmaxC =fmaxB ,所以C 比B 先滑动,故选项A 、B 、D 正确.
答案 ABD
P82.2
解析 对小球受力分析如右图所示,小球受重力和绳
子拉力作用,向心力是指向圆心方向的合外力,它可
以是小球所受合力沿绳子方向的分力,也可以是各力
沿绳方向的分力的合力,正确选项为C 、D.
答案 CD
解析 悬线与钉子碰撞前后,线的拉力始终与球运动方向垂直,故小
球的线速度不变.当半径减小时,由ω=v r 知ω变大,再由F 向=m v2r
知向心加速度突然增大.而在最低点F 向=F -mg ,故悬线拉力变大.由此可知,B 、C 、D 选项正确.
答案 BCD
P82.4
解析 要使a 不下滑,则a 受筒的最大静摩擦力作用,此力与重力平衡,筒壁给a 的支持力提供向心力.则N =mr ω2,而fm =mg =μN ,所以mg =μmr ω2,故ω=
g μr
.所以A 、B 、C 均错误,D 正确. 答案 D
解析 两球贴着筒壁在水平面内做匀速圆周运动时,受
到重力和筒壁对它的支持力,其中N 的分力F 提供球做
匀速圆周运动的向心力,如图所示,由图可得
F 向=F =mg tan θ
① N =mg sin θ
② 由上述两式可以看出,由于两个小球的质量相同,θ为定值,故A 、B 两球所受的向心力和它们对筒壁的压力大小是相等的,选项A 、B 错误.由向心力的计算公式F =mr ω2和F =
mr 4π2T2
得 mg tan θ
=mr ω2,ω= g rtan θ ③ mg tan θ=mr 4π2T2,T =2π rtan θg
④ 由④可知TA>TB ,所以C 正确.
由③可知ωA<ωB ,所以D 正确.
答案 CD
解析 小球做匀速圆周运动,各时刻相对圆心的位移大小不变,但方向时刻在变.
由a =v2R
得v2=Ra ,所以v =Ra ,在时间t 内通过的路程s =vt =t Ra ,做圆周运动的周期T =2πω=2πR v =2πR Ra
=2π R a
. 答案 BD
P82.7
解析 匀速圆周运动,不是匀速也不是匀变速,因为其加速度的方向时刻改变,是变加速运动,故A 不对;对变速圆周运动,不但速度方向改变,具有向心加速度,并且速度大小也发生改变,具有与速度在一条直线上的加速度,故其合加速度(实际加速度)不指向圆心,向心加速度就是描述速度方向发生改变的快慢,故B 不对、C 对.对公式a =v2r
只有当半径一定时才有关系a ∝v2,D 不对. 答案 C
解析地球上的物体随地球一起转动,在任何位置处转动的角速度都与地球自转的角速度相等.
由公式a=rω2可以知道,在角速度一定的情况下,向心加速度大小与转动半径成正比关系.所以,在赤道处,物体转动半径即地球半径,故其向心加速度最大;在两极,其转动半径为零,所以其向心加速度也为零;随着纬度的升高,其转动半径减小,故其向心加速度也减小.正确选项为A、D.
答案AD
解析 当小球绕A 以1 m 的半径转半圈的过程中,拉力F1=m v2r1
=0.4×221
N =1.6 N ,绳不断; 当小球继续绕B 以0.6 m 的半径转半圈的过程中,拉力F2=m v2r2
=2.67 N ,绳不断
当小球再碰到钉子A ,将以半径0.2 m 做圆周运动,拉力F3=m v2r3
=8 N ,绳断;
所以,在绳断之前小球转过两个半圈,时间分别为
t1=s1v =2π·r12v =2π×12×2
s =0.5π s , t2=s2v =2π·r22v =2π×0.62×2
s =0.3π s 所以,断开前总时间是t =t1+t2=0.8π s.
答案 B
解析 隔离A 、B 受力分析,如下图所示.由于A 、B 放在水平面上,故G =N ,又由A 、B 固定在同一根轻杆上,所以A 、B 的角速度相同,设角速度为ω,则由向心力公式可得:
对A :FOA -FBA =mr ω2
对B :FAB =m ·2r ω2,而FBA =FAB
联立以上三式得FOA ∶FAB =3∶2. 答案 3∶2 P82.11
解析 根据小球做圆周运动的轨迹找圆心,定半径,由
题图可知,圆周运动的圆心为O ′,运动半径为r =Rsin
θ.小球受重力mg 及碗对小球弹力N 的作用,向心力为
弹力的水平分力.受力分析如右图所示.
由向心力公式Fn =m v2r 得Nsin θ=m v2Rsin θ
① 竖直方向上小球的加速度为零,所以竖直方向上所受的合力为零,即
Ncos θ=mg ,解得N =mg cos θ
② 联立①②两式,可解得物体做匀速圆周运动的速度为
v =Rgsin θtan θ.
答案 Rgsin θtan θ mg cos θ
解析设物体M和水平盘面保持相对静止,当ω具有最小值时,M有向着圆心O运动的趋势,故水平盘面对M的摩擦力方向背向圆心,且等于最大静摩擦力fmax=2 N.
对于M:F-fmax=Mrω21,则ω1=F-fmax
Mr
=
mg-fmax
Mr
=0.3×10-2
0.6×0.2
rad/s≈2.9 rad/s.
当ω具有最大值时,M有离开圆心O的趋势,水平盘面对M摩擦力的方向指向圆心,fmax=2 N. 对M有:F+fmax=Mrω2
则ω2=F+fmax
Mr
=
mg+fmax
Mr
≈6.5 rad/s,
故ω的范围是2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s.
答案 2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s
P84.5【答案】ABC
【解析】an==ω2r=r,所以当r减小时,v不变,an增大,
ω增大,T减小.对轨道的压力F=m,所以F增大.
P85.10.【答案】250 m
【解析】180 km/h=50 m/s,当汽车只受重力作用时,由向心力公式,
由F=m=mg可知,此时F最大,则r最小,所以r===
m=250 m,此半径为最小值
P85.12.【答案】 (1) (2)
【解析】(1)圆盘开始转动时,A所受静摩擦力提供向心力.
则μmg≥mRω①
又因为ω0=2πn0②
由①②得n0≤,即当n0=时物体A开始滑动.(2)转速增加到2n0时,有μmg+kΔx=mrω③
ω1=2π·2n0④
r=R+Δx⑤
由③④⑤解得:Δx=.
P87.10
解析:(1)由于曲轴每秒钟转2400
60
=40(周),周期T=
1
40
s;而每转
一周为2π rad,因此曲轴转动的角速度ω=2π×40 rad/s=80πrad/s.
(2)已知r=0.2 m,因此这一点的线速度
v=ωr=80π×0.2 m/s=16π m/s.
答案:(1)1
40
s 80π rad/s (2)16π m/s
P87.11
解析:雨滴离开伞边缘后沿切线方向水平抛出,特别注意不是沿半径方向飞出,其间距关系如图所示(俯视图).雨滴飞出的速度大小为v =ωR ,
雨滴做平抛运动在竖直方向上有
h =12
gt2 在水平方向上有l =vt
由几何关系知,雨滴半径r =R2+l2
解以上几式得r =R
1+2ω2h g . 答案:R
1+2ω2h g P87.12
考点:牛顿第二定律;向心力.
专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:(1)汽车在桥顶,竖直方向上的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出桥对汽车的支持力,从而得出汽车对桥的压力.
(2)当汽车对桥的压力为零时,竖直方向上仅受重力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.
(3)根据牛顿第二定律,在竖直方向上合力提供向心力,判断拱桥的圆弧半径是大些安全还是小些安全.
P87.12
解答:解:(1)根据牛顿第二定律有:mg −N =m R v 2
N=mg −m R v 2
=8000−800×5025
N =7600N .
根据牛顿第三定律,汽车对桥的压力为7600N .
(2)当汽车桥的压力为零时,有:mg =m R v 2
v=gR =105m/s
故汽车以105m/s 速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空.
(3)根据牛顿第二定律得,mg −N =m R
v 2
N=mg −m R v 2
,速度一定,半径越大,桥对汽车的支持力越大,知对于同样的车速,拱桥圆弧的半径大些比较安全.
点评:解决本题的关键知道在桥顶竖直方向上的合力提供汽车运动所需的向心力,会根据牛顿第二定律列出表达式.。