高中物理生活中的圆周运动

高中物理生活中的圆周运动高中物理生活中的圆周运动高中物理生活中的圆周运动§5.7生活中的圆周运动【学习目标】能够分析拐弯问题、拱形桥问题中的向心力的根源。能够用牛顿第二定律列式求解拐弯问题、拱形桥问题。能由铁路弯道、拱形桥问题延长认识水平面与竖直面内的圆周运动问题。4．知道航天器中的失重的实质5．知道离心运动及产生的条件，认识离心运动的应用和防备【新知预习】一、火车转弯问题第一察看火车轮缘和铁轨的外形1．火车转弯时的运动特点：火车转弯时做的是运动，所以拥有向心加快度，需要。若内外轨等高，谁供应向心力？有何缺点？怎样解决？实质中火车转弯时谁供应向心力？对车速有何要求？F2．为了除去火车车轮对路轨的侧向压力，铁路弯道处内、外轨不在θ同一水平面上，F合即高、低。其高度差是依照转弯处轨道的G半径和规定的行驶速度而设计的。3．计算规定速度：θ设火车质量m、轨道平面倾角θ、轨道转弯处半径r、规定的车速v，则应有（写出表达式）在转弯处：若列车行驶的速率等于规定速度，则两侧轨道都不受车轮对它的侧向压力(2)若列车行驶的速率大于规定速度，则轨必碰到车轮对它向的压力（填“内”或“外”）.(3)若列车行驶的速率小于规定速度，则轨必碰到车轮对它向的压力（填“内”或“外”）.二、拱形桥1．汽车在凸形桥的最高点时，谁供应向心力？请写出对应的表达式。（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为FN）①支持力FN重力G②v越大，则压力，当v=时，压力=0。2．汽车在凹形桥的最低点时，谁供应向心力？请写出对应的表达式。设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为FN。1①支持力FN重力G②v越大，则压力。三、航天器中的失重现象当汽车经过拱形桥凸形桥面极点时，若是车速达到必然大小，则可使汽车对桥面的压力为零．若是我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则状况怎样呢?会不会出现这样的状况：速度达到必然程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?假定宇宙飞船质量为M，它在地球表面周边绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员碰到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大?经过求解．你能够得出什么结论?四、离心运动做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?若是物体受的协力不足以供应向心力，它会怎样运动呢?公布你的看法并说明原因．请同学们联合生活实质，举出物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的仍是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?【问题研究】研究一、铁路拐弯问题1】察看火车车轮，并比较它与汽车轮胎有何不相同？2】若是火车车轨在拐弯处是水平的，请画出火车在拐弯时的受力分析，并考虑此种设计对车轮和铁轨有什么危害。3】针对【2】中提出的问题，我们想要减小这种危害，应当怎样改良拐弯处铁轨的设计？4】已知车轨间距为L，两轨高度差为h，转弯半径为R，则质量为M的火车运行时应当有多大的速度？（因为θ角很小，所以能够认为sinθ=tanθ）注意：火车运动的圆心在哪儿？向心力应是什么方向？2结论：【例题】铁道弯道处，内外轨组成的斜面与地面倾角为θ＝370，转弯半径为100m，质量为m＝20t，速度为v＝20m/s的火车在经过此弯道时对哪条轨道有作使劲？作使劲多大？研究二、拱形桥汽车过桥时车速过高，凸桥和凹桥分别会出现什么状况？【例题】：半径为R的圆滑半圆球固定在水平面上，以以下列图．当小物体运动到顶端时，若是要求它与球面之间的作使劲为零，那么它的速度v0＝？思虑：若汽车要在上图的桥上运动有什么要求？【当堂操练】1．火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持力供应向心力。以下对于火车转弯的说法中正确的选项是()A．在转弯处使外轨略高于内轨B．在转弯处使内轨略高于外轨C．在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度D．在转弯处火车碰到的支持力竖直向上2．汽车以—定速率经过拱桥时，以下说法中正确的选项是()A．在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力B．在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力C．在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力D．汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的协力为零3.对于铁道转弯处内外铁轨间有高度差，以下说法中正确的选项是（）能够使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的协力供应了部分向心力3以以下列图，在高速公路的拐弯处，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，θ应等于（）A.arcsinv2B.arctanv2RgRgθC.1arcsin2v2D.arccotv22RgRg4高考理综物理模拟试卷注意事项：答题前，考生先将自己的姓名、准考据号填写清楚，将条形码正确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必定使用2B铅笔填涂；非选择题必定使用0.5毫米黑色字迹的署名笔书写，字体工整、字迹清楚。3．请依照题号次序在各题目的答题地区内作答，高出答题地区书写的答案无效；在底稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面干净，不要折叠，不要弄破、弄皱，严禁使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1．两个质量不相同的小球，由长度不等的细绳拴在同一点，并在同一水平面内同步做匀速圆周运动，如图所示，则它们的()A．周期不相同B．线速度相同C．角速度相同D．向心加快度相同2．以以下列图，质量为m的足球静止在地面1的地点，被踢出后落到地面3的地点。在空中达到最高点2的高度为h，速度为v，已知重力加快度为g。以下说法正确的选项是（）A．运动员对足球做的功为mgh+mv2B．足球落到3地点时的动能为mghC．足球刚走开1地点时的动能大于2mgh+mvD．足球在2地点时的机械能等于其在3地点时的动能3．以以下列图，A、B两带正电粒子质量相等，电荷量之比为1：4。两粒子在O上方同一地点沿垂直电场方向射入平行板电容器中，分别打在C、D两点，OC=CD忽略粒子重力及粒子间的相互作用，以下说法正确的是5A．A和B在电场中运动的时间之比为1：2B．A和B运动的加快度大小之比为4：1C．A和B的初速度大小之比为1：4D．A和B的位移大小之比为1：24．一含有理想变压器的电路以以下列图，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是3Ω、1Ω和4Ω，A为理想交流电流表，u为正弦沟通电源，输出电压的有效值恒定。已知该变压器原、副线圈匝数比为3：1。若开关S断开时，电流表的示数为I，则当S闭合时，电流表的示数为()A．IB．3IC．4ID．5I5．对于原子核、原子核的衰变、核能，以下说法正确的选项是()A．原子核的联合能越大，原子核越牢固B．任何两个原子核都能够发生核聚变C．衰变成要经过8次β衰变和6次α衰变D．发生α衰变时，新核与原来的原子查对照，中子数减少了26．某质量为的可视为质点的物体在平面内运动，其方向和方向的速度-时间图像如图，则以下说法中正确的选项是A．第1秒末物体位移大小为B．物体所受协力为6C．前2秒内物体所受协力的冲量方向与轴正方向夹角为D．该物体的运动轨迹为抛物线二、多项选择题7．以以下列图，理想变压器初级线圈的匝数为1100，次级线圈的匝数为55，初级线圈两头a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻的保险丝，电压表V的示数为220V，若是负载电阻，各电表均为理想电表，则A．电流表A的示数为1AB．变压器的输出电压为5.5VC．保险丝实质耗资的功率为1.21WD．负载电阻实质耗资的功率为22W8．以以下列图，真空中固定两个等量异种点电荷A、B，其连线中点为O。在A、B所形成的电场中，以O点为圆心、半径为R的圆面垂直于AB，以O为几何中心、边长为2R的正方形abcd平面垂直圆面且与AB共面，两平面边线交点分别为e、f，g为圆上一点。以下说法中正确的选项是A．a、b、c、d、e、f六点中，不存在场强和电势均相同的两点B．将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点，电场力向来不做功C．将一电荷由a点移到圆面内随意一点时，电势能的变化量相同D．沿线段eOf搬动的电荷碰到的电场力先减小后增大9．倾角为θ的斜面固定在水平面上，在斜面上放置一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为μ。平行于斜面的力传感器上端连结木板，下端连结一圆滑小球，以以下列图。当木板固准时，传感器的示数为F1。现由静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，传感器的示数为F2。则以下说法正确的选项是A．若μ＝0，则F1＝F2B．若μ＝0，则F2＝0C．若μ≠0，则μ＝tanθ7D．若μ≠0，则10．如图，水面上两列频次相同的波在某时刻的叠加状况，以波源s1、s2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），s1的振幅A1=4cm，s2的振幅A2=3cm，则以下说法正确的选项是：。A．A、D连线上的全部质点必然都是振动加强点B．s1、s2两列波的流传速度必然相同C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点D的位移不可以能为零质点C现在此后将向下振动三、实验题11．研究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，依照实验中力传感器读数和电磁打点器打出纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做功和小车动能的变化。（1）为了保证明验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是____。A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B．实验操作时要先放小车，后接通电源C．调整滑轮的高度，使连结小车的细线与木板平行D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除了图中所注明的器材外，实验中还需要沟通电源、电线、刻度尺和______。(3)以以下列图所示，为实验中打出的一条纸带，现采纳纸带中的A、B两点来研究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为T，重力加快度为g。图中已经标了然要测量的物理量，其他，已知对应传感器的读数为F，小车的质量为M，钩码的总质量为m，请你以小车为研究对象，把要研究的结果用题中和纸带上的字母表达出来________。8（4）分析试验数据后发现，小车增加的动能显然大于细线拉力做的功，可能的原因是：_________。12．在“研究加快度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图甲所示的装置，打点计时器使用的交流电频次为50Hz。(1)该同学获得如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，已知A、B、C三点到O点的距离分别为2.86cm、6.21cm和10.06cm，则由此可得小车运动的加快度大小为_____m/s2（结果保存一位小数）。(2)该同学依照数据作出的a-F图象如图丙所示，则图中直线可是原点的原因是_____A．实验中没有对小车平衡摩擦力B．在对小车平衡摩擦力时，长木板倾角太大C．在对小车平衡摩擦力时，长木板倾角太小D．实验中没有知足砂和砂桶的总质量远小于小车质量纸带打点计时器四、解答题13．以以下列图，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积为50cm2，厚度为1cm，气缸全长为21cm，大气压强为1.0×105Pa，当温度为7℃时，活塞关闭的气柱长10cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能经过平台上的缺口与大气相通。（g取10m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦，计算结果保存三位有效数字）①将气缸倒过来放置，若温度上涨到27℃，求此时气柱的长度；②汽缸倒过来放置后，若渐渐高升温度，发现活塞恰巧接触平台，求此时气体的温度。14．某工地上工人的打桩过程可简化为以下模型：铁锤先被举高至距离桩面正上方某一高处，尔后由静止释放，让它自由下落，尔后与桩碰撞后将木桩打入地里。假定铁锤质量为m1=40kg，木桩质量为m2=20kg，释放时距桩面高度h=1.8米，与桩面碰撞后没有反弹而是一同向下运动直至静止，若木桩一次撞击后向下运动了L=5cm，g=10m/s2.不计空气阻力，求：91）铁锤从释放至碰撞所用的时间及铁锤碰前的速度；2）若木桩向下运动过程中地面对桩的阻力恒定，则该阻力大小为多少？【参照答案】一、单项选择题题号123456答案CCCCDA二、多项选择题7．CD8．BC9．BD10．BDE三、实验题11．AC天平右侧木板倾角过大12．5B四、解答题13．①16.1cm②100°C14．（1）t=0.6s；6m/s（2）f=10200N10高考理综物理模拟试卷注意事项：答题前，考生先将自己的姓名、准考据号填写清楚，将条形码正确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必定使用2B铅笔填涂；非选择题必定使用0.5毫米黑色字迹的署名笔书写，字体工整、字迹清楚。3．请依照题号次序在各题目的答题地区内作答，高出答题地区书写的答案无效；在底稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面干净，不要折叠，不要弄破、弄皱，严禁使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1．以以下列图，带正电的小球A用直立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球B用绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时A、B在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小。现用手拉细线使小球B迟缓向上搬动，小球B在向上搬动过程中A、B两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球迟缓搬动一小段距离的过程中()A．A、B两球间的距离在减小B．小球B的运动轨迹是一段圆弧C．细线上的张力素来增大D．细线上的张力可能先变小后变大2．2019年4月10日，人类史上首张黑洞照片宣布，照片中是室女座巨椭圆星系M87的黑洞照片，这是黑洞存在最直接的视觉凭证。黑洞最初是一个衰老的巨大恒星，它的质量要达到太阳的数十倍以上，恒星不断的发光发热，随着恒星中心的“燃料”不断耗资，恒星内部能量不足，无法支撑外壳重压，恒星内核开始塌缩。最后，全部物质缩成一个体积凑近无量小的点，这即是奇点。奇点会形成富强引力场，吸取周围物质，就连光也会被吸进去，至此黑洞出生。拍摄黑洞用的是事件视界望远镜，该望远镜收集到的不是我们平时的可见光，而是一种波长比光波更长的亚毫米波，亚毫米波自己是没有颜色的差异，科学家们实际上只能感觉到强弱的不相同。宣布的图片中心黑暗地域正中为黑洞。周围围绕一个新月状光环，一侧亮一些，另一侧暗一些，是因为光环旋转，致使接收者接收到相位和频次变化造成的。依照以上信息以下说法正确是11A．恒星发光发热是恒星内部的核裂变造成的B．环状新月型光环上下两侧不对称是多普勒效应造成的C．黑洞的第一宇宙速度是光速D．事件视界望远镜收集的亚毫米波比可见光的频次大3．以以下列图，物体A、B和轻弹簧静止直立在水平川面上轻弹簧的两头与两物体栓接其劲度系数为k，重力加快度为g。在物体A上施加一个竖直向上的恒力，若恒力大小为F0，物体B恰巧不会走开地面；若恒力大小为2F0，在物体B恰巧走开地面时物体A的速度为，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内。则物体A与物体B的质量比值为A．2︰1B．1︰2C．3︰1D．1︰34．电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r。对一个电路有两种特别状况：当外电路断开时，电源两头的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值。现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连结方式组成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示。设新的等效电源的电动势为E′，内电阻为r′。试依照以上信息，判断以下说法中正确的选项是()A．甲图中的，r′=R+rB．甲图中的，r′=R+rC．乙图中的E′=E，D．乙图中的，5．三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电12量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作使劲的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，尔后将球3移至远处，此时球1、2之间作使劲的大小仍为F，方向不变。由此可知()A．n=6B．n=5C．n=4D．n=36．一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（）A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变二、多项选择题7．以下说法正确的选项是_____________A．布朗运动的强烈程度仅与温度相关B．理想气体等温膨胀，其内能不变C．绝热压缩的物体，其内能必然增加D．内燃机能够把内能全部转变成机械能温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大8．一列简谐横波某时刻的波形如图（a）所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图像如图（b）所示，以下说法正确的选项是_________A．t=0.6s时，质点P的位移为2mB．0～0.6s内，质点P运动的行程为6mC．t=0.6s时，波流传的距离为6mD．若t=0时，振动刚刚传到A点，则t=1.6s时，x=50m的质点第二次位于波峰E．若t=0时，振动刚刚传到A点，则t=2.4s时，x=50m的质点第二次位于波峰9．电场种子办理技术是以电场效应催动种子发育的农业增产新技术。以以下列图，在电场种子办理机内部有一等边三角形OPC，O点位于坐标原点，OC与x轴重合，P点坐标为（2cm，），A、B分别为OP、PC的中点。坐标系处于匀强电场中，且电场方向与坐标平面平行，已知O点电势为6V，A点电势为3V，B点电势为0V，则以下说法正确的选项是（）A．C点电势为3V13B．C点电势为0VC．该匀强电场的电场强度大小为100V/mD．该匀强电场的电场强度大小为10．2018年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火箭，成功将微厘空间一号S1卫星送入预定轨道．整星质量97公斤，运行在高度700公里的圆轨道，该轨道为经过两极上空的圆轨道．查阅资料知地球的半径和重力加快度的值，则()A．卫星可能为地球同步卫星B．卫星线速度小于第一宇宙速度C．卫星可能经过无锡的正上方D．卫星的动能能够计算三、实验题11．某同学利用以以下列图实验装置研究功与动能变化的关系，在竖直墙上的A点安装一个拉力传感器，用不可以伸长的轻绳一端与质量m=1kg的小球C连结，另一端绕过定滑轮B与传感器连结，定滑轮B视为质点)与A等高，BD为水平线，测出B、C间绳长l=1m，实验时，使绳处于绷直状态，将小球从距离BD线高度为h处由静止释放，从拉力传感器中记录小球摇动过程中拉力的最大值为F，改变h的值，记录下相应的最大拉力F，重力加快度g=9.8m/s2.(1)某次实验中，当h=0.6m时，对应的F=17.6N，则小球的最大动能为___________J；从释放点运动到最低点的过程中协力对小球所做的功为__________