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1、选择题 关于向心力的说法正确的是( )
A.物体只有受到向心力的作用,才可能做圆周运动
B.向心力是根据力的作用效果来命名的
C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或者是某一种力的分力
D.向心力只能改变物体运动的方向,不能改变物体运动的快慢
参考答案:A、向心力是按照力的效果命名的,匀速圆周运动中由合力提供,合力与分力是等效替代关系,不是重复受力,故A错误;
B、物体做匀速圆周运动时,合力总是指向圆心,故又称向心力,因而可以说向心力是根据力的作用效果来命名的,故B正确;
C、匀速圆周运动中向心力由合力提供,故向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或者是某一种力的分力,因而C正确;
D、向心力与速度始终垂直,故向心力只能改变物体运动的方向,不能改变物体运动的快慢,因而D正确;
故选BCD.
本题解析:
本题难度:简单
2、选择题 当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力为车重的
,如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时,不受摩擦力作用,则汽车通过桥顶的速度应为(g=10m/s2)( )
A.15m/s
B.20m/s
C.25m/s
D.30m/s
参考答案:根据牛顿第二定律得,mg-FN=mv2r,即19mg=mv2r
解得:r=90m.
当摩擦力为零时,支持力为零,有:mg=mv′2r,
解得:v′=
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 以下说法中正确的是( )
A.在光滑的水平冰面上,遥控玩具小汽车可以转弯
B.火车转弯速率大于规定的数值时,内轨将会受压力作用
C.汽车通过凹形桥时,凹形桥的半径越小或车速越高,车胎越易爆
D.汽车通过凸形桥时,汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力
参考答案:A、物体在水平面上做圆周运动时,静摩擦力提供其向心力,因此在光滑的水平面上不可能完成转弯运动,故A错误;
B、火车按规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧压力,由火车的重力和铁轨的支持力的合力提供向心力,当火车速度大于v时,火车所受的重力及轨道面的支持力提供的向心力小于所需要的向心力,则不足的部分由外轨轮缘向内的侧压力来提供,则车轮轮缘会挤压外轨,故B错误;
C、当汽车通过凹形桥的最低点时,设所受支持力为F,则根据向心力公式有:F-mg=mv2r,得:F=mg+mv2r由此可知,凹形桥的半径越小或车速越高,车所受支持力越大,因此越容易爆胎,故C正确.
D、汽车过凸形路面时重力与支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律列出表达式来分析判断压力与重力的关系,据此有:G1-F=mv2r,其中G1是重力沿半径向里的分力,F是汽车所受桥的支持力,故支持力小于汽车重力,根据牛顿第三定律可知支持力大小等于汽车对桥面的压力大小,汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力,故D正确.
故选CD.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 如图,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷形成的电场,点电荷的位置O也为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并作与管壁无碰撞的匀速圆周运动.(不计粒子的重力、管的粗细)求:
(1)粒子出匀强电场的偏转角;
(2)O处点电荷的带电量;
(3)两金属板所加的电压.
参考答案:(1)粒子运动轨迹如图,设出匀强电场时速度反向延长线交中心线于K点,由几何关系得:

∠DKO=∠DOC-∠KDO?
因圆弧圆心角∠DOC=120°,∠KDO=90°
所以∠DKO=30°,即为粒子出匀强电场的偏转角为30°.
(2)设O处点电荷的带电量为Q,粒子进入细管的速度为v合,由偏转角为30°可得:
? v0v合=cos30°?
由题意:粒子进入圆管后受到点电荷Q的库仑力作匀速圆周运动,
则有:kQqR2=mv2合R
?即:Q=4mv20R3kq
(3)设板间所加电压为U,出匀强电场时的竖直方向速度为vy,由偏转角为30°可得:
? vyv0=tan30°
在匀强电场中粒子作类平抛运动,vy=at
?t=Lv0
由牛顿第二定律得?a=qUmd
解得:U=
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 如图6—8—30所示,水平转盘的中心有个竖直小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直筒中心的距离为r,物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连,B与A质量相同,物体A与盘间的最大静摩擦力是压力的μ倍,则转盘转动的角速度在什么范围内,物体A才能随盘转动?
参考答案:
≤ω≤
本题解析:由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动,所以它所受的合外力必然指向圆心,而其中重力、支持力平衡,绳的拉力指向圆心,所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径指向圆心或背离圆心。
当A将要沿盘向外滑时,A所受的最大静摩擦力指向圆心,A的向心力为绳的拉力与最大静摩擦力的合力。即F+Fm=" m" rω12?①?由于B静止,故F="mg" ,?②由于最大静摩擦力是压力的μ倍,即Fm=μFN =μmg?③由①②③解得ω1=
;当A将要沿盘向圆心滑时,A所受的最大静摩擦力沿半径向外,这时向心力为:F-Fm= mω22r?④,由②③④得ω2=
?要使A随盘一起转动,其角速度ω应满足
≤ω≤
本题难度:简单
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