高中物理高考知识点《匀速圆周运动》考点预测(2019年押题版)(八)

时间:2019-07-11 04:26:13

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1、简答题  如图为一种质谱仪工作原理示意图.在以O为圆心,OH为对称轴,夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点.CM垂直磁场左边界于M,且OM=d.现有一正离子束以小发散角(纸面内)从C射出,这些离子在CM方向上的分速度均为v0.若该离子束中比荷为

q
m
的离子都能汇聚到D,试求:
(1)磁感应强度的大小和方向(提示:可考虑沿CM方向运动的离子为研究对象);
(2)离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场,其轨道半径和在磁场中的运动时间;
(3)线段CM的长度.91考试网


参考答案:
91考试网

(1)
设沿CM方向运动的离子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R
由 ? qv0B=mv20R?
又? R=d
得? B=mv0qd
磁场方向垂直纸面向外
(2)
设沿CN运动的离子速度大小为v,在磁场中的轨道半径为R′,运动时间为t
由vcosθ=v0
得v=v0cosθ
R′=mvqB
=dcosθ
离子在磁场中做匀速圆周运动的周期T=2πmqB
t=T×θ+απ
=2(θ+α)v0d
(3)
设圆心为A,过A做AB垂直NO,
可以证明NM=BO
∵NM=CMtanθ
又∵BO=ABcotα
=R′sinθcotα
=dcosθsinθcotα
∴CM=dcotα


本题解析:


本题难度:一般



2、选择题  做匀速圆周运动的物体,下列不变的物理量是
[? ]
A.速度
B.速率
C.角速度
D.周期


参考答案:BCD


本题解析:


本题难度:简单



3、计算题  (12分)一个圆盘在水平面内匀速转动,盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动,如图所示,

(1)当w=4rad/s小物体所受向心力的大小?方向如何?
(2)当小物体与圆盘之间动摩擦因素为0.25,求圆盘最大的角速度?                                    


参考答案:(1)0.16N  方向:指向圆心(2)5rad/s


本题解析:(1)小物体所受向心力的大小
F=mw2r=0.16N………………………………………(4分)         
方向:指向圆心……………………………………(2分)
(2)由摩擦力提供向心力得
цmg=mw2r……………………………………………(4分)     
得w=5rad/s……………………………………… (2分)


本题难度:一般



4、计算题  如图所示,在匀速转动的圆盘上,沿半径方向放置以细线相连的质量均为m的A、B两个小物块,A离轴心r1=20 cm,B离轴心r2=30 cm,A、B与盘面间相互作用的最大静摩擦力为其重力的0.4倍.求:

(1)若细线上没有张力,圆盘转动的角速度ω应满足什么条件?
(2)欲使A、B与盘面间不发生相对滑动,则盘转动的最大角速度多大?
(3)当圆盘转速达到A、B刚好不滑动时,烧断细绳,则A、B将怎样运动?(g取10 m/s2)


参考答案:(1) 当ω≤ω0=3.6 rad/s时,细线上不会有张力.(2) 4.0 rad/s.


本题解析:(1)当物块B所需向心力FB≤Ffm时,细线上张力为零.随着角速度的增大,当FB=Ffm时,有kmg=mωr2,
得ω0==3.6 rad/s.
当ω≤ω0=3.6 rad/s时,细线上不会有张力.
(2)当A、B所受静摩擦力均达到最大静摩擦力时,圆盘的角速度达到最大值ωm,超过ωm时,A、B将相对圆盘滑动.(设细线中张力为T.)
对A有kmg-T=mωm2·r1,
对B有kmg+T=mωm2·r2,
解得ωm=
=4.0 rad/s.
(3)烧断细线时,A做圆周运动所需向心力FA=mωm2r1=3.2 N,最大静摩擦力为4 N,A物体随盘一起转动.B此时所需向心力为FB=mωm2r2=4.8 N,大于它的最大静摩擦力4 N,因此B物体将沿一条曲线运动,离圆心越来越远.
两物体做圆周运动的向心力由沿径向方向的合力提供,及最大静摩擦力提供,第二问中分别以两小球为研究对象,绳子的拉力和静摩擦力的合力提供向心力列式求解


本题难度:一般



5、选择题  关于匀速圆周运动,下列说法正确的是:[? ]
A.线速度不变
B.加速度不变
C.周期不变
D.合外力等于向心力


参考答案:CD


本题解析:匀速圆周运动的速度大小恒定,但是方向在时时刻刻变化,A错误,加速度大小恒定,方向时时刻刻指向圆心,B错误,匀速圆周运动的周期是一个定值,恒定不变,C正确,匀速圆周运动由于速度大小不变,所以切向加速度为零,只有向心加速度,故合力等于向心力,D正确
故选CD
点评:匀速圆周运动速度大小不变,方向变化,是变速运动.加速度方向始终指向圆心,加速度是变化的,是变加速运动.向心力方向始终指向圆心,是变化的.


本题难度:简单




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