高考物理试题《向心力与向心加速度》试题特训(2017年最新版)(十)

时间:2017-09-25 07:48:48

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1、选择题  长l的轻杆一端固定着一个小球A,另一端可绕光滑水平轴O在竖直面内做圆周运动,如图所示,下面叙述符合实际的是(  )
A.小球在最高点的速度至少为

gl

B.小球在最高点的速度大于
gl
时,受到杆的拉力作用
C.当球在直径ab下方时,一定受到杆的拉力
D.当球在直径ab上方时,一定受到杆的支持力



参考答案:A、杆可以表现为支持力,也可以表现为拉力,故小球在最高点的速度可以为零,故A错误;
B、在最高点,当球只受重力,时,根据牛顿第二定律,有:mg=mv2l,
解得:v=


本题解析:


本题难度:简单



2、简答题  如图所示,在xOy平面的y轴左侧存在沿y轴正方向的匀强电场,y轴右侧区域Ⅰ内存在磁感应强度大小B1=

mv0
qL
、方向垂直纸面向外的匀强磁场,区域Ⅰ、区域Ⅱ的宽度均为L,高度均为3L.质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标为(-2L,-
2
L)的A点以速度v0沿+x方向射出,恰好经过坐标为[0,-(
2
-1)L]的C点射入区域Ⅰ.粒子重力忽略不计.
(1)求匀强电场的电场强度大小E;
(2)求粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标;
(3)要使粒子从区域Ⅱ上边界离开磁场,可在区域Ⅱ内加垂直纸面向内的匀强磁场.试确定磁感应强度B的大小范围,并说明粒子离开区域Ⅱ时的速度方向.91考试网


参考答案:(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动
则有:
? x轴方向:2L=v0t
? y轴方向:L=12qEm(2Lv0)2
解得:E=mv202qL
(2)设带电粒子经C点时的竖直分速度为?vy、速度为v
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则有:vy=qEmt=qEm2Lv0=v0
?所以 v=


本题解析:


本题难度:一般



3、选择题  铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为θ,如图所示.弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车以v=

gRtanθ
的速度转弯时,则内外轨都不会受到火车轮的侧压力,此时火车对铁轨的支持力为N,那么(  )
A.火车转弯的实际速度大于v时,外轨对外侧车轮轮缘有侧压力,此时火车受到铁轨的支持力大于N
B.火车转弯的实际速度大于v时,内轨对内侧车轮轮缘有侧压力,此时火车受到铁轨的支持力小于N
C.火车转弯的实际速度小于v时,外轨对外侧车轮轮缘有侧压力,此时火车受到铁轨的支持力大于N
D.火车转弯的实际速度小于v时,内轨对内侧车轮轮缘有侧压力,此时火车受到铁轨的支持力小于N
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参考答案:火车以某一速度v通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,其所受的重力和支持力的合力提供向心力

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由图可以得出
F合=mgtanθ(θ为轨道平面与水平面的夹角)
合力等于向心力,故
mgtanθ=mv2R
解得
v=


本题解析:


本题难度:简单



4、计算题  如图所示,在光滑的水平桌面上有一光滑小孔O,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m =1 kg的小球A,另一端连接质量为M =4 kg的物体B,求:
(1)当A球沿半径为R=0.1 m的圆做匀速圆周运动,其角速度为ω= 10 rad/s时,B 对地面的压力为多少?
(2)要使物体B对地面恰好无压力,A球的角速度应为多大?(g取10 m/s2)



参考答案:解:
(1)对小球A来说,小球受到的重力和支持力平衡,因此绳子的拉力提供向心力,则
FT=mRω2=1×0.1×102 N= 10N.
对物体B来说,物体受到三个力的作用:重力Mg、绳子的拉力FT"= FT、地面的支持力FN,由力的平衡条件可得FT+ FN =Mg,?
所以FN =Mg - FT
将FT =10N代入上式,可得:FN =4×10N -10N=30 N.
由牛顿第三定律可知,B对地面的压力为30 N,方向竖直向下.
(2)当B对地面恰好无压力时,有:Mg= FT”,拉力FT”提供小球A所需向心力,则:
FT”=mRω"2,则
即当B对地面恰好无压力时,A球的角速度应为20 rad/s.


本题解析:


本题难度:一般



5、填空题  如图甲所示,两平行金厲板A,B的板长L=0.2m,板间距d=0.2m.两金属板?间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的匀强电场,忽略其边缘效应.在金?属板上侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其上下宽度D=0.4m,左右范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直,匀强磁场的磁感应强度B=1x?1O-2T.在极板下侧中点O处有一粒子源,从t=0时起不断地沿着00"发射比荷

q
m
=1x108C/kg、初速度v0=2x?105m/s的带正电粒子.忽略粒子重力、粒子间相互作用以及粒子在极板间飞行时极?板间的电压变化.sin30=0.5,sin37=0.6,sin45=
2

2

(1)求粒子进入磁场时的最大速率
(2)对于在磁场中飞行时间最长的粒子,求出其在磁场中飞行的时间以及由0点出发?的可能时刻.
(3)对于所有能从MN边界飞出磁场的粒子,试求这些粒子在MN边界上出射区域的宽度.
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参考答案:(1)设粒子恰从金属板边缘飞出时,AB两板间的电压为U0,由运动学公式及牛顿第二定律得:
? 12d=12a1t2?
? qE1=ma1
? E1=U0d
? t=Lv0
联立以上各式,解得,U0=400V<500V
设粒子进入磁场时的最大速率为vm,由动能定理得
?q?12U0=12mv2m-12mv20
解得,vm=2


本题解 析:


本题难度:一般




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