A、解析:解:小球做匀速圆周运动,由合力提供向心力,则合力大小为:故A正确;
B、合力方向与速度方向垂直,根据C、小球的动能为:
,
知知小球所受合力的功率为0,故B错误;
,故C正确;
D、由于合力方向与速度方向始终垂直,所以小球所受合力做的功为0,故D错误。 故选:AC。
小球做匀速圆周运动,由合力提供向心力,根据垂直,知道合力的功率为
根据
求合力的大小。根据合力方向与速度方向
求小球的动能。根据合力方向与速度方向始终垂直,确
定合力做的功。
解决本题时,要明确匀速圆周运动向心力的来源:合力,要掌握判断一个力是否做功的方法:看力与瞬时速度的夹角,当夹角为时,力不做功。 13.答案:AD
解析:解:A、整个过程中,初末位置的高度为零,故重力做的功为零,故A正确;
B、在整个运动过程中,由于阻力始终和运动方向相反,故阻力做功等于阻力与通过路程的乘积,不为零,故B错误;
C、在上升过程中,根据牛顿第二定律可得,解得,物体上升的高度
,阻力做功
力做功为D、上升所需时间落1s时刻的速度故选:AD。
,故C错误;
,在下降过程中,
,故重力的瞬时功率
,解得
,6s时刻即物体下,故D正确;
,在整个运动过程中,只有阻力做功,故合
重力做功只与物体的初末位置有关,与运动路径无关,根据牛顿第二定律求得上升和下降的加速度,根据运动学公式上升的高度和运动的时间,即可求得阻力做功和重力的瞬时功率。
本题主要考查了恒力做功和瞬时功率,利用好牛顿第二定律求得加速度和利用好运动学公式求得位移和速度是解决问题的关键。 14.答案:AC
A、P、Q随圆盘转动,它们的角速度相同为,解析:解:根据向心力的公式:,因为P、
Q的质量和角速度都相等,故向心力与半径成正比,而,故P需要的向心力小于Q需要的向心力,故A正确;
B、P、Q所需要的向心力由静摩擦力提供,由上面的分析知P需要的向心力小于Q需要的向心力,故P所受的静摩擦力小于Q所受到的静摩擦力,故B错误; CD、P、Q所受的最大静摩擦力相等,而Q所受的静摩擦力大于P所受到的静摩擦力,由,且,知当圆盘的角速度增大时Q的静摩擦力先达到最大值,所以Q一定比P先开始滑动,故C正确,D错误。 故选:AC。
相对圆盘滑动前,P、Q所需要的向心力由静摩擦力提供,而所需要的向心力大小由物体的质量、半
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径和角速度决定。当圆盘转速增大时,提供的静摩擦力随之而增大。当需要的向心力大于最大静摩擦力时,木块开始滑动,根据半径关系即可解答。
本题的关键是正确分析滑块的受力,明确滑块做圆周运动时,静摩擦力提供向心力,把握住临界条件:静摩擦力达到最大,由牛顿第二定律分析解答。 15.答案:ACD
解析:解:根据万有引力提供卫星的向心力可得:
,解得卫星的周期
,
对地球同步卫星有,所以
,其对应的地球同步卫星的最小
,
AB、若大气层厚度不变,卫星的最小轨道半径周期为
所以大气层厚度不变,要保留同步卫星的话,地球自转周期最多减小到小时,才能保留同步卫星,故A正确,B错误; C、大气层厚度增加到倍地球半径,即轨道半径为,若地球自转周期不变,此时地球同步卫星处在大气层内部,不能存留,故C正确; D、大气层厚度增加到倍地球半径,此时地球同步卫星的轨道半径最小为,其对应的地球同步卫星的最小周期为所以大气层厚度增加到正确。
故选:ACD。
,
倍地球半径,地球自转周期做多减小到5小时,才能保留同步卫星,故D
根据万有引力提供卫星的向心力可得:,解得卫星的周期,
根据地球同步卫星的轨道半径和周期关系,结合大气层的厚度变化情况,分析判断即可; 万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量,或由中心天体质量、轨道半径、线速度、角速度、周期中两个已知量,根据万有引力做向心力求得其他物理量。 16.答案:AD
解析:解:周期每隔时间发生一次最大偏离,知每隔时间A、未知行星相距最近, 即每隔时间A行星比未知行星多运行一圈。有:则
,
,
根据万有引力提供向心力:得所以
, ,
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则又根据所以代换后
,可知
,故BC错误,AD正确。
故选:AD。
天王星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离,且周期每隔时间发生一次最大偏离,知每隔时间两行星相距最近,可以求出海王星的周期,再根据万有引力提供向心力,得出轨道半径。 解决本题的关键知道每隔时间发生一次最大偏离,知每隔时间天王星、海王星两行星相距最近,而得出每隔时间天王星比海王星多运行一圈。以及掌握万有引力提供向心力这一重要理论,并能灵活运用。 17.答案:BCD
解析:解:A、当物体乙最大速度运动时,物体合力为零,则有:,解得:
,此时最大速度为:
,故A错误;
,解得:
B、当绳子的拉力最大时,物体的加速度最大,则有:
,故B正确; C、在整个运动过程中,根据动能定理可得:
,故C正确;
D、物体开始以恒定的加速度运动,达到的最大速度为v,则有:速的时间为:
,通过的位移为:
,解得:
,匀加
此后在额定功率下运动,运动的时间为,则有:
,解得:
故物体从A运动到O共用时为:,故D正确; 故选:BCD。
物体速度最大时,物体在绳子的拉力作用下,做匀速运动,根据求得最大速度,当牵引力最大时,加速度最大,在整个过程中,根据动能定理求得电机做功,物体先以最大加速度匀加速运动,在做变加速运动,最后做匀速运动,根据运动学公式和动能定理求得运动总时间。
本题主要考查了机车启动问题,明确物体开始以最大加速度运动达到额定功率后做变加速运动,根据运动学公式和动能定理即可。
18.答案:解:汽车通过水平弯道时,汽车所受的合力即向心力:
汽车所受的合力与汽车重力之比为:代入数据解得:
汽车通过圆形拱桥最高点,由向心力公式得:
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汽车通过圆形拱桥最高点时所受支持力与汽车重力大小之比为:
代入数据解得:答:
汽车通过水平弯道时所受的合力与汽车重力大小之比为;
汽车通过圆形拱桥最高点时所受支持力与汽车重力大小之比为。
解析:通过向心力公式求得汽车通过水平弯道时所受的合力与汽车重力大小之比;
通过牛顿第二定律求得汽车通过圆形拱桥最高点时所受支持力与汽车重力大小之比。
本题是生活实际中圆周运动问题,要学会分析受力,运用牛顿运动定律去解题,属于基础题。 19.答案:解:设地球的质量为M,根据重力和万有引力关系有:
地球的密度为:
联立解得:
;
设卫星绕地球运行牛顿线速度为v,由万有引力定理得:
卫星在t时间内绕地球运转的总里程为:
联立解得:
答:
地球的密度为
;
。
“东方红一号”卫星在时间t内绕地球运转的总里程
解析:忽略地球自转,根据重力和万有引力关系结合密度公式求解地球密度;
根据万有引力提供向心力求出卫星的线速度,根据求解总里程;
解决本题的关键知道万有引力等于重力求解地球的质量和密度,并能灵活运用由万有引力提供向心力确定出半径与速度的关系,这是解题的重要依据。
20.答案:解:小球恰好通过圆轨道最高点,在最高点根据牛顿第二定律可得:
从A到B轨道1最高点的过程中,根据动能定理可得:
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