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2014-2015学年重庆市忠县拔山中学高一(下)期中物理

2014-2015学年重庆市忠县拔山中学高一(下)期中物理
2014-2015学年重庆市忠县拔山中学高一(下)期中物理

2014-2015学年重庆市忠县拔山中学高一(下)期中物理试卷

一.单项选择题:本题共12小题,每小题4分,共计48分.每小题只有一个选项符合题意.

1.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是()

A.开普勒、卡文迪许B.牛顿、伽利略

C.牛顿、卡文迪许D.开普勒、伽利略

2.一物体作匀速圆周运动,在其运动过程中,不发生变化的物理量是()

A.线速度B.角速度C.向心加速度D.合外力

3.如图所示,天车下吊着两个质量都是m的工件A和B,系A的吊绳较短,系B的吊绳较长.若天车运动到P处突然停止,则两吊绳所受的拉力F A和F B的大小关系为()

A.F A>F B B.F A<F B C.F A=F B=mg D.F A=F B>mg

4.两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它们的质量之比为m A:m B=1:2,轨道半径之比为r A:r B=3:1,则下列说法中不正确的是()

A.它们的线速度之比为v A:v B=1:

B.它们的向心加速度之比为a A:a B=1:9

C.它们的向心力之比为F A:F B=1:18

D.它们的周期之比为T A:T B=3:1

5.水平抛出一个物体,经时间t后物体速度方向与水平方向夹角为θ,重力加速度为g,则平抛物体的初速度为()

A.gtsinθB.gtcosθC.gttanθD.gtcotθ

6.用跨过定滑轮的绳把湖中小船拉靠岸,如图所示,已知拉绳的速度v0保持不变,则船速()

A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先增大后减小

7.一轮船以船头指向始终垂直于河岸方向以一定的速度向对岸行驶,水匀速流动,则关于轮船通过的路程、渡河经历的时间与水流速度的关系,下述说法正确的是()

A.水流速度越大,路程越长,时间越长

B.水流速度越大,路程越短,时间越短

C.渡河时间与水流速度无关

D.路程和时间都与水速无关

8.农民在精选谷种时,常用一种叫“风车”的农具进行分选.在同一风力作用下,谷种和瘪谷(空壳)谷粒都从洞口水平飞出,结果谷种和瘪谷落地点不同,自然分开,如图所示.若不计空气阻力,对这一现象,下列分析正确的是()

A.谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动

B.谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度大些

C.谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同

D.M处是谷种,N处为瘪谷

9.2003年8月29日,火星、地球和太阳处于三点一线,上演了“火星冲日”的天象奇观.这是6万年来火星距地球最近的一次,与地球之间的距离只有5576万公里,为人类研究火星提供了最佳时机;图示为美国宇航局公布的“火星冲日”的虚拟图.则有()

A.2003年8月29日,火星的线速度小于地球的线速度

B.2003年8月29日,火星的线速度大于地球的线速度

C.2004年8月29日,火星刚好再次回到了该位置

D.2004年8月29日,火星早已再次回到该位置并离开了该位置

10.有一双星之间的距离为L,质量分别为M1、M2,轨道中心距离双星分别是R1、R2,他们的角速度为ω,则下列说法中正确的是()

A.它们的周期之比为R2:R1

B.它们的向心加速度之比为M2:M1

C.它们的线速度之比为M22:M12

D.它们的质量之比为R22:R12

11.如图所示的装置中,跨过右边定滑轮的A、B两球的质量都为m,且都绕竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆运动),两球始终在同一直径的两端.跨过左边定滑轮的木块的质量为

2m,则木块的运动情况是()

A.向上运动

B.向下运动

C.静止不动

D.要由A、B两球做圆周运动的周期决定

12.在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动,每到太阳活动期,由于受太阳的影响,地球大气层的厚度开始增加,使得部分垃圾进入大气层.开始做靠近地球的近心运动,产生这一结果的初始原因是()

A.由于太空垃圾受到地球引力减小而导致做近心运动

B.由于太空垃圾受到空气阻力而导致做近心运动

C.由于太空垃圾受到地球引力增大而导致做近心运动

D.地球引力提供了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力,故产生向心运动的结果与空气阻力无关

二.实验题(每空3分共计15分)

13.在做“研究平抛物体运动”的实验中,

(1)让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘轨迹,下面操作正确的是,

A.通过调节使斜槽的末端保持水平

B.每次释放小球的位置可以不同

C.每次必须由静止释放小球

D.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E.小球运动时不应该与白纸相接触

F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线

(2)用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm.若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为V0=(用l、g表示),其值是.(取g=9.8m/s2)

14.如图所示,压路机后轮半径是前轮半径的3倍,A、B分别为前轮和后轮边缘上的一点,C为后轮上的一点,它离后轮轴心的距离是后轮半径的一半,则A、B、C三点的角速度之比,线速度之比.

三.、计算题:(写出必要的文字说明,和重要的演算步骤,有数字计算的题,结果标明单位,4个小题,共37分)

15.随着现代科学技术的飞速发展,广寒宫中的嫦娥将不再寂寞,古老的月球即将留下中华儿女的足迹.航天飞机作为能往返于地球与太空,可以重复使用的太空飞行器,倍受人们的喜爱.宇航员现欲乘航天飞机对在距月球表面高h处的圆轨道上运行的月球卫星进行维修.试根据你所学的知识求维修卫星时航天飞机的速度应为多大(即求月球卫星的速度)?已知月球半径R,月球表面重力加速度为g m,计算过程中可不计地球引力的影响.

16.跳台滑雪是勇敢者的运动,它是利用依山势特别建造的跳台进行的.运动员穿着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上取得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动极为壮观.设一位运动员由a点沿水平方向跃起,到b点着陆,如图所示.测得a、b间距离L=40m,山坡倾角θ=30°,山坡可以看成一个斜面.试计算运动员起跳的速度和他在空中飞行的时间.(不计空气阻力,g取10m/s2)

17.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨的高度差h 的设计不仅与r有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率,表中数据是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h

轨道半径r/m 660 330 220 165 132 110

内外轨高度差h/mm 50 100 150 200 250 300

(1)根据表中数据,试导出h与r关系的表达式,并求出当r=440m时,h的设计值

(2)铁路建成后,火车通过弯道时,要求内外轨均不受车轮施加的侧向压力,又已知我国铁路内外轨间距为L=1435mm,结合表中数据,计算我国火车的转弯速率(取g=10m/s2.结果取整数,路轨倾角很小时,正切值按正弦值计算)

18.如图,V形细杆AOB能绕其对称轴OO′转动,OO′沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=45°.两质量均为m=0.1kg的小环,分别套在V形杆的两臂上,并用长为L=1.2m、能承受最大拉力F max=4.5N的轻质细线连接.环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍.当杆以角速度ω转动时,细线始终处于水平状态,取g=10m/s2.

(1)求杆转动角速度ω的最小值;

(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式.

2014-2015学年重庆市忠县拔山中学高一(下)期中物理试卷

参考答案与试题解析

一.单项选择题:本题共12小题,每小题4分,共计48分.每小题只有一个选项符合题意.

1.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是()

A.开普勒、卡文迪许B.牛顿、伽利略

C.牛顿、卡文迪许D.开普勒、伽利略

考点:万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定.

专题:万有引力定律的应用专题.

分析:万有引力定律是牛顿在行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力公式、开普勒第三定律及牛顿第三定律相结合得出的.而式中的引力常量是由卡文迪许通过实验来测量出来的.

解答:解:发现万有引力定律科学家是牛顿,而测出引力常量的科学家是卡文迪许.

故选:C

点评:当卡文迪许通过实验测量出引力常量后,使得万有引力定律的适用性更广泛.

2.一物体作匀速圆周运动,在其运动过程中,不发生变化的物理量是()

A.线速度B.角速度C.向心加速度D.合外力

考点:线速度、角速度和周期、转速.

专题:匀速圆周运动专题.

分析:匀速圆周运动的过程中,线速度的方向时刻改变,向心加速度、合外力的方向始终指向圆心,方向也是时刻改变.

解答:解:A、在匀速圆周运动的过程中,线速度的大小不变,方向时刻改变.故A错误.

B、在匀速圆周运动的过程中,角速度的大小和方向都不变.故B正确.

C、根据a=知,在匀速圆周运动的过程中,向心加速度的大小不变,方向始终指向圆心.故C错误.

D、根据知,在匀速圆周运动的过程中,合外力的大小不变,方向始终指向圆心.故D

错误.

故选B.

点评:解决本题的关键知道在匀速圆周运动的过程中,线速度、向心加速度的大小不变,方向时刻改,角速度的大小和方向都不变.

3.如图所示,天车下吊着两个质量都是m的工件A和B,系A的吊绳较短,系B的吊绳较长.若天车运动到P处突然停止,则两吊绳所受的拉力F A和F B的大小关系为()

A.F A>F B B.F A<F B C.F A=F B=mg D.F A=F B>mg

考点:向心力;牛顿第二定律.

专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.

分析:天车运动到P处突然停止时,A、B由于惯性,要继续运动,都将做圆周运动,根据合力提供向心力,求出拉力,从而比较出F A、F B的大小关系.

解答:解:天车运动到P处突然停止时,A、B以相同的速度将做圆周运动,设原来的速度为v,绳长为L.

根据牛顿第二定律得:F﹣mg=m得,F=mg+m,因为A的绳长小于B的绳长,则A的拉力大

于B的拉力,即F A>F B.故A正确,B、C、D错误.

故选:A.

点评:解决本题的关键能够判断出天车突然停止时A、B的运动情况,以及知道圆周运动径向的合力提供向心力.

4.两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它们的质量之比为m A:m B=1:2,轨道半径之比为r A:r B=3:1,则下列说法中不正确的是()

A.它们的线速度之比为v A:v B=1:

B.它们的向心加速度之比为a A:a B=1:9

C.它们的向心力之比为F A:F B=1:18

D.它们的周期之比为T A:T B=3:1

考点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.

专题:人造卫星问题.

分析:卫星绕地球做匀速圆周运动时,由地球的万有引力提供向心力,根据万有引力定律和向心力公式得到卫星的线速度、周期、向心加速度、向心力与轨道半径的关系式,再求解比值.

解答:解:人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,

F==ma=m=m r,

A、v=,轨道半径之比为r A:r B=3:1,线速度之比为v A:v B=1:,故A正确;

B、a=,轨道半径之比为r A:r B=3:1,向心加速度之比为a A:a B=1:9,故B正确;

C、F=,它们的质量之比为m A:m B=1:2,轨道半径之比为r A:r B=3:1,向心力之比为F A:

F B=1:18,故C正确;

D、T=2π,轨道半径之比为r A:r B=3:1,周期之比为T A:T B=3:1,故D错误;

本题选不正确的,故选:D.

点评:解答本题关键要掌握万有引力充当卫星的向心力这一基本思路,再灵活选择向心力公式的形式,即可轻松解答.

5.水平抛出一个物体,经时间t后物体速度方向与水平方向夹角为θ,重力加速度为g,则平抛物体的初速度为()

A.gtsinθB.gtcosθC.gttanθD.gtcotθ

考点:平抛运动.

专题:压轴题;平抛运动专题.

分析:小球水平抛出后在只有重力作用下做平抛运动,则可将平抛运动分解成水平方向匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动.当抛出t时间后,由重力加速度可求出竖直方向的速度,并由此时物体的速度与水平方向夹角可确定初速度.

解答:解:当物体抛出t时间后,竖直速度为gt,再由此时物体速度与水平方向夹角为θ,则由三角函数可求出初速度为

故选:D

点评:由平抛运动规律,可将其分解成水平匀速直线运动,竖直自由落体.题目中值得注意夹角θ,它是物体速度与水平方向的夹角,而不是与竖直方向的夹角.

6.用跨过定滑轮的绳把湖中小船拉靠岸,如图所示,已知拉绳的速度v0保持不变,则船速()

A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先增大后减小

考点:运动的合成和分解.

专题:运动的合成和分解专题.

分析:将小船的运动沿绳子收缩方向和垂直绳子方向进行正交分解,拉绳子的速度v等于船沿绳子收缩方向的分速度,再对绳子收缩方向的分速度的表达式进行讨论,即可以求出船速的变化情况.解答:解:将小船的运动沿绳子收缩方向和垂直绳子方向进行正交分解,如图

拉绳子的速度v等于船沿绳子收缩方向的分速度,由几何关系,得到

v=v船cosθ

在小船靠岸的过程中,由于拉绳的速度v保持不变,θ也不断变大,故v船不断变大,故B正确,ACD错误;

故选:B.

点评:本题关键是找出小船的两个分运动,然后将合速度分解,求出合速度与拉绳子速度的表达式,再进行讨论.

7.一轮船以船头指向始终垂直于河岸方向以一定的速度向对岸行驶,水匀速流动,则关于轮船通过的路程、渡河经历的时间与水流速度的关系,下述说法正确的是()

A.水流速度越大,路程越长,时间越长

B.水流速度越大,路程越短,时间越短

C.渡河时间与水流速度无关

D.路程和时间都与水速无关

考点:运动的合成和分解.

专题:运动的合成和分解专题.

分析:因为船垂直于河岸方向的速度不变,而水流方向是垂直于这个方向的,在这个方向上没有分速度,所以不论水速多大时间不变;水速越大,水流方向的位移就越大.

解答:解:设河宽为d,船垂直于河岸的速度为v,t=.

时间与水速无关,故A错误,C正确;

如果水速越大,船在水中运动的路程就越大,故BD错误.

故选:C

点评:关键是将运动分解为垂直于河岸和平行于河岸两个分运动,然后分别作答即可解决此类问题.

8.农民在精选谷种时,常用一种叫“风车”的农具进行分选.在同一风力作用下,谷种和瘪谷(空壳)谷粒都从洞口水平飞出,结果谷种和瘪谷落地点不同,自然分开,如图所示.若不计空气阻力,对这一现象,下列分析正确的是()

A.谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动

B.谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度大些

C.谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同

D.M处是谷种,N处为瘪谷

考点:平抛运动.

专题:平抛运动专题.

分析:谷种和瘪谷做的是平抛运动,平抛运动可以分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,两个方向上运动的时间相同.

解答:解:A、谷种和瘪谷做的是平抛运动,平抛运动是匀变速曲线运动,故谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动,所以A正确.

B、在大小相同的风力作用下,风车做的功相同,由于谷种的质量大,所以离开风车时的速度小,所以B错误.

C、平抛运动在竖直方向做自由落体运动,高度相同,故运动时间相同,所以C错误.

D、由于谷种飞出时的速度较小,而谷种和瘪谷的运动的时间相同,所以谷种的水平位移较小,瘪谷的水平位移较大,所以M处是瘪谷,N处是谷种,所以D错误.

故选:A

点评:本题就是对平抛运动规律的考查,平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动,和竖直方向上的自由落体运动来求解.

9.2003年8月29日,火星、地球和太阳处于三点一线,上演了“火星冲日”的天象奇观.这是6万年来火星距地球最近的一次,与地球之间的距离只有5576万公里,为人类研究火星提供了最佳时机;图示为美国宇航局公布的“火星冲日”的虚拟图.则有()

A.2003年8月29日,火星的线速度小于地球的线速度

B.2003年8月29日,火星的线速度大于地球的线速度

C.2004年8月29日,火星刚好再次回到了该位置

D.2004年8月29日,火星早已再次回到该位置并离开了该位置

考点:万有引力定律及其应用.

专题:万有引力定律的应用专题.

分析:熟记万有引力定律分析天体运动公式G=mr()2=m=mrω2=ma,然后做简单化简,

便可解此题.

解答:解:设轨道半径为r、太阳质量为M,因为地球和火星绕太阳做匀速圆周运动,

根据万有引力提供向心力做匀速圆周运动,

得:G=m=mω2r=m()2r=ma

解得线速度:v=,因为火星离太阳的距离远,所以线速度小,故A正确,B错误.

根据万有引力提供向心力得:

=

解得:T=2π,因为火星离太阳的距离远,所以火星周期更大,即大于地球的公转周期一年,所

以一年的时间火星还没有回到该位置,故CD错误.

故选:A

点评:本题关键抓住万有引力提供向心力,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论.

10.有一双星之间的距离为L,质量分别为M1、M2,轨道中心距离双星分别是R1、R2,他们的角速度为ω,则下列说法中正确的是()

A.它们的周期之比为R2:R1

B.它们的向心加速度之比为M2:M1

C.它们的线速度之比为M22:M12

D.它们的质量之比为R22:R12

考点:万有引力定律及其应用.

专题:万有引力定律的应用专题.

分析:双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度和周期.根据万有引力等于向心力,列式求解.

解答:解:A、双星的周期相同,周期之比为1:1.故A错误.

B、对M1:G=M1a1;对M2:G=M2a2;

解得向心加速度之比为a1:a2=M2:M1.故B正确.

CD、对M1:G=M1R1ω2

对M2:对M1:G=M2R2ω2

解得M1:M2=R2:R1.

由v=Rω知线速度之比为v1:v2=R1:R2=M2:M1.故CD错误.

故选:B

点评:解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度.以及会用万有引力提供向心力进行求解.

11.如图所示的装置中,跨过右边定滑轮的A、B两球的质量都为m,且都绕竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆运动),两球始终在同一直径的两端.跨过左边定滑轮的木块的质量为

2m,则木块的运动情况是()

A.向上运动

B.向下运动

C.静止不动

D.要由A、B两球做圆周运动的周期决定

考点:向心力.

专题:匀速圆周运动专题.

分析:设绳子与圆平面夹角为α,求出两个球对绳子的拉力,再求出绳子的合力,综合应用圆周运动和力的平衡知识分析即可求解.

解答:解:设绳子与圆平面夹角为α,则Tsinα=mg,所以右边两个绳子在在竖直方向的合力为

2Tsinα=2mg,所以左边的绳子受到向上的拉力为2mg,对木块进行受力分析,受到绳子的拉力和重力,都为2mg,受力平衡,所以木块静止不动,故C正确.

故选:C.

点评:本题主要考查了圆周运动和力的平衡知识的直接原因,要求同学们能正确对物体进行受力分析,难度适中.

12.在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动,每到太阳活动期,由于受太阳的影响,地球大气层的厚度开始增加,使得部分垃圾进入大气层.开始做靠近地球的近心运动,产生这一结果的初始原因是()

A.由于太空垃圾受到地球引力减小而导致做近心运动

B.由于太空垃圾受到空气阻力而导致做近心运动

C.由于太空垃圾受到地球引力增大而导致做近心运动

D.地球引力提供了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力,故产生向心运动的结果与空气阻力无关

考点:万有引力定律及其应用.

专题:万有引力定律的应用专题.

分析:太空垃圾绕地球做匀速圆周运动,靠地球的万有引力提供向心力,进入大气层后,受空气阻力,速度减小,万有引力大于所需要的向心力,做向心运动.

解答:解:太空垃圾进入大气层受空气阻力,速度减小,所需的向心力减小,万有引力大于向心力,做向心运动.故B正确,A、C、D错误.

故选:B.

点评:解决本题的关键知道万有引力等于所需要的向心力,做圆周运动.当万有引力大于所需要的向心力,做近心运动.

二.实验题(每空3分共计15分)

13.在做“研究平抛物体运动”的实验中,

(1)让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘轨迹,下面操作正确的是ABE,

A.通过调节使斜槽的末端保持水平

B.每次释放小球的位置可以不同

C.每次必须由静止释放小球

D.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E.小球运动时不应该与白纸相接触

F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线

(2)用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm.若小球在平抛运动途中的几个位置

如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为V0=(用l、g表示),其值是0.7.(取g=9.8m/s2)

考点:研究平抛物体的运动.

专题:实验题.

分析:(1)小球做平抛运动,必须保证斜槽末端切线水平;实验过程中要保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次应从斜槽的同一位置由静止释放小球;在白纸上记录记录小球的运动路径时,不必要等高度下降;

(2)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间求出初速度.

解答:解:(1)A、通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动.故A正确.B、因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B正确,C错误.

D、记录小球经过不同高度的位置时,不需要等距离下降,故D错误;

E、小球运动时不应该与白纸相接触,防止碰撞影响实验效果,故E正确;

F、将球经过不同高度的位置记录在纸上后,取下纸,平滑的曲线把各点连接起来,故F错误;

故选:ABE

(2)在竖直方向上,根据△y=L=gT2得,T=,

小球的初速度大小=

带入数据得:v0=

故答案为:(1)ABE;(2);0.7

点评:解决平抛实验问题时,要特别注意实验的注意事项.在平抛运动的规律探究活动中,不一定局限于课本实验的原理,要注重学生对探究原理的理解,第二问要求同学们能够从图中读出有用信息,再根据平抛运动的基本公式解题,难度适中.

14.如图所示,压路机后轮半径是前轮半径的3倍,A、B分别为前轮和后轮边缘上的一点,C为后轮上的一点,它离后轮轴心的距离是后轮半径的一半,则A、B、C三点的角速度之比3:1:1,线速度之比2:2:1.

考点:线速度、角速度和周期、转速.

专题:匀速圆周运动专题.

分析:传动装置,在传动过程中不打滑,则有:共轴的角速度是相同的;同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的.所以当角速度一定时,线速度与半径成正比;当线速度大小一定时,角速度与半径成反比.因此根据题目条件可知三点的线速度及角速度关系.

解答:解:A、B分别为同一传动装置前轮和后轮边缘上的一点,

所以V A=V B,

因为r A:r B=1:3,所以ωA:ωB=3:1;

B、C两点共轴,所以ωC=ωB.

所以ωA:ωB:ωC=3:1:1;

线速度v=ωr,根据题意可知,AB共带,BC共轴,

所以v A:v B:v C=2:2:1

故答案为:3:1:1;2:2:1

点评:本题要紧扣隐含条件:共轴的角速度是相同的;同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的.以此作为突破口;同时能掌握线速度、角速度与半径之间的关系

三.、计算题:(写出必要的文字说明,和重要的演算步骤,有数字计算的题,结果标明单位,4个小题,共37分)

15.随着现代科学技术的飞速发展,广寒宫中的嫦娥将不再寂寞,古老的月球即将留下中华儿女的足迹.航天飞机作为能往返于地球与太空,可以重复使用的太空飞行器,倍受人们的喜爱.宇航员现欲乘航天飞机对在距月球表面高h处的圆轨道上运行的月球卫星进行维修.试根据你所学的知识求维修卫星时航天飞机的速度应为多大(即求月球卫星的速度)?已知月球半径R,月球表面重力加速度为g m,计算过程中可不计地球引力的影响.

考点:万有引力定律及其应用.

专题:万有引力定律的应用专题.

分析:卫星绕月飞行时,由万有引力提供向心力,据此列式.在月球表面上,物体的万有引力等于重力,由此列出方程,联立求出航天飞机的速度.

解答:解:在月球上的物体,有mg m=G①

卫星绕月球作圆周运动,设速度为v,由万有引力提供向心力,则

G=m②

①②式联立解得:v=

答:维修卫星时航天飞机的速度应为.

点评:解决本题的关键要掌握万有引力应用时常用的两条思路:1、万有引力等于向心力.2、万有引力等于重力.

16.跳台滑雪是勇敢者的运动,它是利用依山势特别建造的跳台进行的.运动员穿着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上取得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动极为壮观.设一位运动员由a点沿水平方向跃起,到b点着陆,如图所示.测得a、b间距离L=40m,山坡倾角θ=30°,山坡可以看成一个斜面.试计算运动员起跳的速度和他在空中飞行的时间.(不计空气阻力,g取10m/s2)

考点:平抛运动.

专题:平抛运动专题.

分析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直位移求出运动的时间,再根据水平位移和时间求出平抛的初速度.

解答:解:由题意知运动员在空中做平抛运动,

由竖直方向的分运动可知:…①

由水平方向的分运动可知:Lcosθ=v0t…②

由①②解得:

t=2s

答:运动员起跳的速度为,在空中飞行的时间为2s.

点评:解决本题的关键掌握平抛运动的规律,知道平抛运动的时间由高度决定,初速度和时间共同决定水平位移.

17.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨的高度差h 的设计不仅与r有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率,表中数据是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h

轨道半径r/m 660 330 220 165 132 110

内外轨高度差h/mm 50 100 150 200 250 300

(1)根据表中数据,试导出h与r关系的表达式,并求出当r=440m时,h的设计值

(2)铁路建成后,火车通过弯道时,要求内外轨均不受车轮施加的侧向压力,又已知我国铁路内外轨间距为L=1435mm,结合表中数据,计算我国火车的转弯速率(取g=10m/s2.结果取整数,路轨倾角很小时,正切值按正弦值计算)

考点:向心力.

专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.

分析:要解答本题要求学生会看图表.能够很好的利用实验数据和数学图象,能够分析实验数据和认识数学图象,是物理中比较常见的题型.

解答:解:(1)由表中数据可见:弯道半径r越小,内外轨高度差h越大.

h与r成反比,即r?h=660×0.05=330×0.1=33

由r?h=33,当r=440m时,h==75mm

故h与r的关系表达式r?h=33,h的设计值为75mm.

(2)转弯中,当内外轨对车轮均没有侧向压力时,火车的受力如图

由牛顿第二定律得:mgtanα=

因为α很小,有:

则,

代入数据解得:v=15m/s.

答:(1)h与r的关系表达式r?h=33,h的设计值为75mm.

(2)我国火车的转弯速率v为15m/s.

点评:此类题要求学生根据题给信息,通过分析、探究出相关量之间的关系,由于此类题突出体现了过程与方法,能较好地考查学生的科学探究能力和创新思维能力.

18.如图,V形细杆AOB能绕其对称轴OO′转动,OO′沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=45°.两质量均为m=0.1kg的小环,分别套在V形杆的两臂上,并用长为L=1.2m、能承受最大拉力F max=4.5N的轻质细线连接.环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍.当杆以角速度ω转动时,细线始终处于水平状态,取g=10m/s2.

(1)求杆转动角速度ω的最小值;

(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式.

考点:牛顿第二定律;匀速圆周运动.

专题:牛顿运动定律综合专题.

分析:(1)角速度最小时,f max沿杆向上,此时绳处于松弛状态,由竖直方向由平衡条件列式及水平方向根据牛顿第二定律列式即可求解;

(2)当f max沿杆向下时,绳仍处于松弛状态,由竖直方向由平衡条件列式及水平方向根据牛顿第二定律列式即可求解角速度,此后,拉力随ω的增大而变大,当细线拉力刚达到最大时,求出最大角速度,进而求出拉力.

解答:解:(1)角速度最小时,f max沿杆向上,此时绳处于松弛状态则

竖直方向由平衡条件得F N sin45°+f max cos45°=mg,

水平方向由牛顿第二定律得F N cos45°﹣f max sin45°=mω12r,

且f max=0.2F N,r=,

解得ω1=≈3.33rad/s

(2)当f max沿杆向下时,绳仍处于松弛状态,有

竖直方向由平衡条件得F N sin45°=f max cos45°+mg,

水平方向由牛顿第二定律得F N cos45°+f max sin45°=mω22r,

解得ω2=5rad/s

此后,拉力随ω的增大而变大,当细线拉力刚达到最大时,有

F N sin45°﹣f max cos45°=mg

F max+F N cos45°﹣f max sin45°=mω32r,

解得ω3=10rad/s

因此在ω2~ω3间,

所以拉力随角速度的函数关系式为:F拉=0();(5rad/s

<ω<10rad/s)

答:(1)杆转动角速度ω的最小值为3.33rad/s;

(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式为

F拉=0();(5rad/s<ω<10rad/s).

点评:本题的关键是能对圆环进行受力分析,根据竖直方向由平衡条件列式及水平方向牛顿第二定律列式求解,难度适中.

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