1、填空题 做匀速圆周运动的物体,当半径不变,质量增大2倍、周期减小到一半时,其向心力大小是原来的?倍;当质量不变,,线速度大小不变,角速度增大2倍时,其向心力大小是原来的?倍.
参考答案:8;2
本题解析:根据公式
可得质量增大2倍、周期减小到一半时,
根据公式
可得角速度增大2倍,则半径减小为原来的二分之一,所以根据公式
可得F变为原来的2倍,
点评:关键是对公式的熟练灵活掌握
本题难度:简单
2、计算题 如图所示,水平地面上竖直固定一个光滑的、半径R=0.45m的1/4圆弧轨道,A、B分别是圆弧的端点,圆弧B点右侧是光滑的水平地面,地面上放着一块足够长的木板,木板的上表面与圆弧轨道的最低点B等高,可视为质点的小滑块P1和P2的质量均为m=0.20kg,木板的质量M=4m,P1和P2与木板上表面的动摩擦因数分别为
=0.20和
=0.50,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力;开始时木板的左端紧靠着B,P2静止在木板的左端,P1以v0=4.0m/s的初速度从A点沿圆弧轨道自由滑下,与P2发生弹性碰撞后,P1处在木板的左端,取g=10m/s2。求:

(1)P1通过圆弧轨道的最低点B时对轨道的压力;
(2)P2在木板上滑动时,木板的加速度为多大?
(3)已知木板长L=2m,请通过计算说明P2会从木板上掉下吗?如能掉下,求时间?如不能,求共速?
参考答案:(1)压力大小为13.1N,方向竖直向下;(2)木板的加速度为1.0m/s2;(3)没有共速,P2已经从木板上掉下,时间是
.
本题解析:
(1)设P1滑到圆弧最低点B时的速度为vB,根据机械能守恒定律得:
,代入数据a解得vB=5m/s;设P1通过B时受到的支持力为N,根据牛顿第二定律得:
代入数据解得 N = 13.1N。根据牛顿第三定律可知,P1对轨道的压力为13.1N,方向竖直向下。
(2)P1与P2碰撞满足动量守恒和机械能守恒,用v1、v2分别表示碰后P1、P2的速度,则有
,
,联立解得v1 =0,v2=5m/s,向右。假设碰撞后P2在木板上滑动时,P1与木板保持相对静止,它们共同的加速度为a共,根据牛顿第二定律,有
,解得
,P1受到木板的静摩擦力为
,P1与木板间的最大静摩擦力为
,因为f1<fm,说明以上假设成立。所以木板的加速度为1.0m/s2.
(3)碰撞后P2在木板上滑动时:
,向左;P1与木板共同的加速度为:
,向右。设它们有共速:
,得:
,它们的相对位移大小:
,∴
,故P2已经从木板上掉下,时间是t2。∵
,
∴所求的时间:
.(另:t2=1.0s>
,舍去)
本题难度:困难
3、选择题 关于匀速圆周运动的角速度、线速度、周期和频率的说法,正确的是( )
A 角速度与线速度成正比 B 角速度与周期成反比
C 线速度与周期成正比 C 角速度与频率成反比
参考答案:B
本题解析:由w=v/r,只有当半径一定时,角速度与线速度成正比,A错;
,B对;
,只有当半径一定时线速度与周期成正比,C错;
可知角速度与频率成正比,D错;
本题难度:简单
4、计算题 在沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h。若汽车在这种路面上行驶时,轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6.(取g=10m/s2) 求:
(1)如果汽车在这种高速路上水平转弯,假设弯道的路面是水平的且拐弯时不产生横向滑动,则其弯道的最小半径应是多少?
(2)此高速路上有一圆弧形的拱形立交桥,要使汽车能够不离开地面安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径应满足什么条件?
参考答案:(1) 150m(2) R≥90m.
本题解析:(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力,(1分)
mv2/r≤0.6mg(1分)
由速度v=30m/s,得弯道半径r≥150m;(1分)
故弯道的最小半径是150m(1分)
(2)汽车过拱桥,可视为在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,
mv2/R=mg-FN(1分)
为了保证安全,车对路面的压力FN必须大于等于零.(1分)
mv2/R≤mg,(1分)
则R≥90m.(1分)
本题难度:一般
5、选择题 2011年1月11日12时50分,歼20在成都实现首飞,历时18分钟,这标志着我国隐形战斗机的研制工作掀开了新的一页.如图所示,隐形战斗机在竖直平面内作横8字形飞行表演,飞行轨迹为1→2→3→4→5→6→1,如果飞行员体重为G,飞行圆周半径为R,速率恒为v,在A、B、C、D四个位置上,飞机座椅和保险带对飞行员的作用力分别为FNA、FNB、FNC、FND,关于这四个力的大小关系正确的是( )

A.FNA=FNB<FNC=FND B.FNA=FNB>FNC=FND
C.FNC>FNA=FNB>FND D.FND>FNA=FNB=FNC
参考答案:A
本题解析:在最高点A、B,向心力来源为
,在C、D向心力来源为
,所以答案为FNA=FNB<FNC=FND
考点:受力分析
点评:本题考查了结合受力分析的圆周运动向心力分析问题。通过向心力的知识建立相关等式列式求解。
本题难度:一般