(建议用时:40分钟)
1.如图所示,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则( ) A.t1<t2 B.t1=t2
C.t1>t2 D.无法比较t1、t2的大小
ca3358解析:选A.在滑道AB段上取任意一点E,比较从A点到E点的速度v1和从C点到E点的速度v2,易知,v1>v2.因E点处于“凸”形轨道上,速度越大,轨道对小滑块的支持力越小,因动摩擦因数恒定,则摩擦力越小,可知由A滑到C指纹门禁系统比由C滑到A在AB段上的摩擦力小,因摩擦造成的动能损失也小.同理,在滑道BC段的“凹”形轨道上,小滑块速度越小,其所受支持力越小,摩擦力也越小,因摩擦造成的动能损失也越小,从C处开始滑动时,小滑块损失的动能更大
.故综上所述,从A滑到C比从C滑到A在轨道上因摩擦造成的动能损失要小,整个过程中从A滑到C平均速度要更大一些,故t1<直录播系统t2.选项A正确.
2.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关,做了一个小实验:绳的一端拴一小球,手牵着在空中甩动,使小球在水平面内做圆周运动(如图所示),则下列说法正确的是( ) A.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将不变
B.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将增大
C.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变
D.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将减小
解析:选B.由向心力的表达式Fn=mω2r可知,保持绳长不变,增大角速度,向心力增大,绳对手的拉力增大,选项A错误,B正确;保持角速度不变,增大绳长,向心力增大,
绳对手的拉力增大,选项C、D错误.
3.(多选)(2018·高考江苏卷)火车以60 m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°.在此10 s时间内,火车( )
A.运动路程为600 m
B.加速度为零
C.角速度约为1 rad/s
D.转弯半径约为3.4 km
解析:选AD.在此10 s时间内,火车运动路程s=vt=60×10 m=600 m,选项A正确;火车在弯道上运动,做曲线运动,一定有加速度,选项B错误;火车匀速转过10°,约为 rad,角速度ω== rad/s,选项C错误;由v=ωR,可得转弯半径约为3.4 km,选项D正确.
4.如图所示,运动员以速度v在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动.已知运动员及自行车的总质量为m,做圆周运动的半径为R,重力加速度为g,将运动员和自行车看做一个整体,则( )
A.受重力、支持力、摩擦力、向心力作用
B.受到的合力大小为F=
C.若运动员加速,则一定沿斜面上滑
D.若运动员减速,则一定加速沿斜面下滑
解析:选B.将运动员和自行车看做一个整体,则系统受重力、支持力、摩擦力作用,向心力是按力的作用效果命名的力,不是物体实际受到的力,A错误;系统所受合力提供向心力,大小为F=m,B正确;运动员加速,系统有向上运动的趋势,但不一定沿斜面上滑,同理运动员减速,也不一定沿斜面下滑,C、D均错误.
5.质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动,小球的直径略小于圆管的直径,如图所示.已知小球以速度v通过最高点时对圆管的外壁的压力大小恰好为mg,则小球以速度通过圆管的最高点时( ) A.小球对圆管的内、外壁均无压力
B.小球对圆管的外壁压力等于mg
C.小球对圆管的内壁压力等于mg
D.小球对圆管的内壁压力等于mg
解析:选C.以小球为研究对象,小球通过最高点时,由牛顿第二定律得mg图像识别系统+mg=m,当小球以速度通过圆管的最高点,由牛顿第二定律得mg+FN=m,解以上两式得FN=-mg,负号表示圆管对小球的作用力向上,即小球对圆管的内壁压力等于mg,故选项C正确.
6.如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定转轴以恒定的角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止.物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10 m/s2.则ω的最大值是( ) A. rad/s B. rad/s
C.1.0 rad/s D.0.5 rad/s
解析:选C.当小物体转动到最低点时为临界点,由牛顿第二定律知,μmgcos 30°-mgsin 30°=mω2r,解得ω=1.0 rad/s,故选项C正确.
7.(2016·高考全国卷Ⅱ)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示.将两球由静止释放.在各自轨迹的最低点 ( )
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定小于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
解析:选C.小球从释放到最低点的过程中,摩擦搅拌焊接只有重力做功,由机械能守恒定律可知,mgL=mv2,v=,绳长L越长,小球到最低点时的速度越大,A项错误;由于P球的质量大于Q球的质量,由Ek=mv2可知,不能确定两球动能的大小关系,B项错误;在最低点,根据牛顿第二定律可知,F-mg=m,求得F=3mg,由于P球的质量大于Q球的质量,因此C项正确;由a==2g可知,两球在最低点的向心加速度相等,D项错误.
8.(多选)如图所示,半径r=0.5 m的光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上,圆轨道最低处有一小球(小球的半径比r小很多).现给小球一个水平向右的初速度v0,要使小球不脱离轨道运动,重力加速度大小g取10 m/s2,v0应满足( )
A.v0≥0 B.v0≥2 m/s
C.v0≥5 m/s D.v0≤ m/s
解析:选CD.最高点的临界情况为mg=m,解得v=,小球从最低点到最高点的过程,根据动能定理得-mg·2r=mv2-mv,解得v0=5 m/s.若恰好不超过圆心高度,根据动能定理有-mgr=0-mv,解得v0== m/s,所以v0应满足的条件是v0≥5 m/s或v0≤ m/s,故选项C、D正确,A、B错误.
【B级 能力题练稳准】
9.如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动.甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲∶r乙=3∶1,两圆盘和小物体m1、m2之间的动摩擦因数相同,m1距O点为2r,m2距O′点为r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时( )
A.m1与m2滑动前的角速度之比ω1∶ω2=3∶1
B.m1与m2滑动前的向心加速度之比a1∶a2=1∶3
C.随转速慢慢增加,m1先开始滑动
D.随转速慢慢增加,m2先开始滑动
解析:选D.甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等,有ω甲r甲=ω乙r乙,因r甲∶r乙=3∶1,则ω甲∶ω乙=1∶3,所以小物体相对盘开始滑动前,m1与m2的角速度之比ω1∶ω2=1∶3,故选项A错误;小物体相对盘开始滑动前,根据a=ω2r得m1与m2的向心加速度之比为a1∶a2=(ω·2r)∶(ωr)=2∶9,故选项B错误;根据μmg=mrω2=ma知,因a1∶a2=2∶9,圆盘和小物体的动摩擦因数相同,可知当转速增加时,m2先达到临界角速度,耳机绕线器所以m2先开始滑动.故选项C错误,D正确.