高中物理魯科版第四章勻速圓周運動4離心運動 2023版學業(yè)分層測評18

學業(yè)分層測評(十八)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下面關于離心運動的說法，正確的是()A．物體做離心運動時將離圓心越來越遠B．物體做離心運動時其運動軌跡一定是直線C．做離心運動的物體一定不受外力作用D．做勻速圓周運動的物體所受合力大小改變時將做離心運動【解析】物體遠離圓心的運動就是離心運動，故A對；物體做離心運動時其運動軌跡可能是曲線，故B錯；當做圓周運動的物體所受合外力提供的向心力不足時就做離心運動，合外力等于零僅是物體做離心運動的一種情況，故C錯；當物體所受合力增大時，將做近心運動，故D錯．【答案】A2．精彩的F1賽事相信你不會覺得陌生吧！有一次車王在一個彎道上高速行駛，賽車后輪突然脫落，從而不得不遺憾地退出了比賽。關于脫落的后輪的運動情況，以下說法正確的是()A．仍然沿著汽車行駛的彎道運動B．沿著與彎道垂直的方向飛出C．沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動，離開彎道D．上述情況都有可能【解析】賽車在彎道上轉彎時做曲線運動，其速度沿軌道的切線方向，車輪從賽車上脫落后將沿速度方向即軌道的切線方向做直線運動．故C正確．【答案】C3．物體做離心運動時，運動軌跡的形狀()【導學號：45732132】A．一定是直線B．一定是曲線C．可能是一個圓D．可能是直線，也可能是曲線【解析】若F合＝0，則物體沿切線飛出而做直線運動；若0＜F合＜F向，則物體做曲線運動，故D正確．【答案】D4.(多選)如圖4-4-9所示，洗衣機的脫水筒采用電機帶動衣物旋轉的方式脫水，下列說法中正確的是()圖4-4-9A．脫水過程中，大部分衣物緊貼筒壁B．在人看來水會從桶中甩出是由于水滴受到離心力很大的緣故C．加快脫水筒轉動角速度，脫水效果會更好D．靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好【解析】水滴隨衣物一起做圓周運動時，水滴與衣物間的附著力提供水滴所需的向心力．當脫水筒轉得比較慢時，水滴與衣物間的附著力足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運動；脫水筒轉動角速度加快時，根據向心力公式F＝mω2r可知，所需的向心力將增大，當水滴與物體間的附著力不足以提供水滴所需的向心力時，水滴做離心運動，穿過網孔，飛到脫水筒外面．故選項A、C、D正確．【答案】ACD5.如圖4-4-10所示，在勻速轉動的水平盤上，沿半徑方向放著用細線相連的質量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的摩擦因數相同，當圓盤轉速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細線，則兩個物體的運動情況是()【導學號：45732133】圖4-4-10A．兩物體均沿切線方向滑動B．兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越遠C．兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，不會發(fā)生滑動D．物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠【解析】A、B兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，A、B所受摩擦力都達到最大摩擦力fmax，A、B受力情況如圖．物體A需要的向心力FA＝fmax＋T＝mω2rA，物體B需要的向心力FB＝fmax－T＝mω2rB，因此FA>FB，燒斷細線后，細線上拉力T消失，對A有fmax<mω2rA，物體A做離心運動；對B有fmax>mω2rB，物體B隨盤一起轉動，選項D正確．其他選項均錯誤．【答案】D6．如圖4-4-11所示，在注滿水的玻璃管中放一個乒乓球，然后再用軟木塞封住管口，將此玻璃管放在旋轉的水平轉盤上，且保持與盤相對靜止，則乒乓球會()圖4-4-11A．向外側運動B．向內側運動C．保持不動D．條件不足，無法判斷【解析】若把乒乓球換成等體積的水球，則此水球將會做圓周運動，能夠使水球做圓周運動的是兩側的水的合壓力，而且這兩側壓力不論是對乒乓球還是水球都是一樣的．但由于乒乓球的質量小于相同體積的水球的質量，所以此合壓力大于乒乓球在相同軌道相同角速度下做圓周運動所需的向心力，所以乒乓球將全做近心運動．【答案】B7．如圖4-4-12是摩托車比賽轉彎時的情形，轉彎處路面常是外高內低，摩托車轉彎有一個最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動．對于摩托車滑動的問題，下列論述正確的是()圖4-4-12A．摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用B．摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去D．摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去【解析】摩托車只受重力、地面支持力和地面摩擦力的作用，沒有離心力，A項錯誤；摩托車正常轉彎時可看作是做勻速圓周運動，所受的合力等于向心力，如果向外滑動，說明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B項正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運動，C、D項錯誤．【答案】B8．一輛質量m＝2×103kg的汽車在水平公路上行駛，經過半徑r＝50m的彎路時，如果車速v＝72km/h，這輛汽車會不會發(fā)生側滑？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fmax＝×104N.【導學號：45732134】【解析】汽車的速度：v＝72km/h＝20m/s汽車過彎路時所需的向心力大小為F＝meq\f(v2,r)＝2×103×eq\f(202,50)N＝×104N由于F＞fmax，所以汽車做離心運動，即發(fā)生側滑．【答案】會[能力提升]9.(多選)如圖4-4-13所示，水平轉臺上放著A、B、C三個物體，質量分別為2m、m、m，離轉軸的距離分別為R、R、2R，與轉臺間的動摩擦因數相同，轉臺旋轉時，下列說法中正確的是()圖4-4-13A．若三個物體均未滑動，C物體的向心加速度最大B．若三個物體均未滑動，B物體受的摩擦力最大C．轉速增加，A物體比B物體先滑動D．轉速增加，C物體先滑動【解析】三個物體均未滑動時，做圓周運動的角速度相同，均為ω，根據a＝ω2r知，半徑最大的向心加速度最大，A正確；三個物體均未滑動時，靜摩擦力提供向心力，fA＝2mω2R，fB＝mω2R，fC＝2mω2R，B物體受的摩擦力最小，B錯誤；轉速增加時，角速度增加，當三個物體都剛要滑動時，對A：2μmg＝2mω2R，對B：μmg＝mω2R，對C：μmg＝2mω2R，所以當轉速增加時，C的靜摩擦力提供向心力首先達到不足，C物體先滑動，D正確；A與B要么不動，要么一起滑動，C錯誤．【答案】AD10．(多選)如圖4-4-14所示，小球原來能在光滑水平面上做勻速圓周運動，若剪斷BC間的細線，當A球重新做勻速圓周運動后，A球的()【導學號：45732135】圖4-4-14A．運動半徑變大B．速率變大C．角速度變大D．周期變大【解析】球A的向心力由線的拉力提供，開始時，F向＝(mB＋mC)g，若剪斷BC間的細線，拉力提供的向心力F′向＝mBg＜F向，故球A將做離心運動，所以運動半徑要變大，A正確；在此過程中，球A要克服繩的拉力做功，動能減小，故速率減小，B錯；由v＝ωr知，角速度減小，C錯；由v＝eq\f(2πr,T)知，T增大，D正確．【答案】AD11.如圖4-4-15所示，水平桿AB可以繞豎直軸OO′勻速轉動，在離桿的B端m處套著一個質量為kg的小環(huán)，當桿以20r/min的轉速勻速轉動時，小環(huán)受到的摩擦力多大？如環(huán)與桿之間的最大靜摩擦力等于壓力的倍，問：當桿以40r/min的轉速勻速轉動時，小環(huán)最遠可以放到什么位置上而不至于滑動？(g取10m/s2)圖4-4-15【解析】角速度ω1＝2πn1＝eq\f(2,3)πrad/s對環(huán)由牛頓第二定律有f＝mωeq\o\al(2,1)r1＝×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)π))2×N＝N.轉速增加而環(huán)恰好不滑動時角速度ω2＝2πn2＝eq\f(4,3)πrad/s又kmg＝mωeq\o\al(2,2)r2故r2＝eq\f(kmg,mω\o\al(2,2))＝m.【答案】N距B端m處12．如圖4-4-16所示，讓擺球從圖中的A位置由靜止開始下擺，正好擺到最低點B位置時擺繩被拉斷．設擺繩長度l＝m，擺球質量為kg，擺繩的最大拉力為10N，懸點與地面的豎直高度H＝m，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：圖4-4-16(1)擺球落地時速度的大??；(2)D點到C點的距離.【導學號：45732136】【解析】(1)擺球在B點時，擺繩的拉力恰好達到最大值，根據牛頓第二定律得：F－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),l)擺繩被拉斷后，由B到D的過程中