《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-第4章 第3講

第四章第3講一、選擇題(在題中給出的選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～11題有多項(xiàng)符合題目要求)1．(2017屆銅仁模擬)如圖所示的齒輪傳動裝置中，主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動輪以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，從動輪的運(yùn)動情況是()A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω) B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω)C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω) D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω)【答案】B【解析】齒輪不打滑，說明邊緣點(diǎn)線速度相等，從動輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動，故主動輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動．主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，故大輪與小輪的半徑之比為R∶r＝24∶8＝3∶1，根據(jù)v＝rω，有eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(r,R)＝eq\f(1,3)，解得從動輪的角速度為ω2＝3ω1＝3ω.根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，得從動輪的周期為T＝eq\f(2π,ω2)＝eq\f(2π,3ω)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．2．(2017屆浙江模擬)在G20峰會“最憶是杭州”的文藝演出中，芭蕾舞演員總保持如圖所示姿勢原地旋轉(zhuǎn)，此時(shí)手臂上A、B兩點(diǎn)角速度大小分別為ω1、ω2，線速度大小分別為v1、v2，則()A．ω1＜ω2 B．ω1＞ω2 C．v1＜v2 D．v1＞v【答案】D【解析】因?yàn)锳、B兩處在人自轉(zhuǎn)的過程中周期一樣，所以A、B兩處的角速度一樣，故A、B錯(cuò)誤．由圖可知A處轉(zhuǎn)動半徑最大，根據(jù)v＝ωr，所以A處的線速度要大，故C錯(cuò)誤，D正確．3．(2017屆虹口二模)如圖所示是德國物理學(xué)家史特恩設(shè)計(jì)的最早測定氣體分子速率的示意圖．M、N是兩個(gè)共軸圓筒的橫截面，外筒N的半徑為R，內(nèi)筒M的半徑比R小得多，可忽略不計(jì)．筒的兩端封閉，兩筒之間抽成真空，兩筒以相同角速度ω繞其中心軸線勻速轉(zhuǎn)動．M筒開有與轉(zhuǎn)軸平行的狹縫S，且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為v1和v2的分子，分子到達(dá)N筒后被吸附，如果R、v1、v2保持不變，ω取某合適值，則以下結(jié)論中正確的是()A．只要時(shí)間足夠長，N筒上到處都落有分子B．分子不可能落在N筒上某兩處，且與S平行的狹條上C．當(dāng)eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R,v1)－\f(R,v2)))≠neq\f(2π,ω)時(shí)(n為正整數(shù))，分子必落在不同的狹條上D．當(dāng)eq\f(R,v1)＋eq\f(R,v2)＝neq\f(2π,ω)時(shí)(n為正整數(shù))，分子必落在同一個(gè)狹條上【答案】C4．(2016年海南卷)如圖，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運(yùn)動．已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小為N1，在高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小為N2.重力加速度大小為g，則N1－N2的值為()A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg【答案】D【解析】設(shè)小球在最低點(diǎn)速度為v1，在最高點(diǎn)速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律，在最低點(diǎn)有N1－mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)，在最高點(diǎn)有N2＋mg＝meq\f(v\o\al(2,2),R)，同時(shí)從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，根據(jù)動能定理有mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，聯(lián)立以上三個(gè)方程式可以得到N1－N2＝6mg，故選項(xiàng)D正確．5．(2017屆衡水校級模擬)近年許多電視臺推出戶外有獎沖關(guān)的游戲節(jié)目，如圖(俯視圖)是某臺設(shè)計(jì)的沖關(guān)活動中的一個(gè)環(huán)節(jié)．要求挑戰(zhàn)者從平臺上跳到以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤上，而不落入水中．已知平臺到轉(zhuǎn)盤盤面的豎直高度為1.25m，平臺邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離和轉(zhuǎn)盤半徑均為2m，轉(zhuǎn)盤以12.5r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)盤邊緣間隔均勻地固定有6個(gè)相同障礙樁，障礙樁及樁和樁之間的間隔對應(yīng)的圓心角均相等．若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時(shí)刻從平臺邊緣以水平速度沿AO方向跳離平臺，把人視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)樁的厚度，g取10m/sA．4m/s B．5m/s C．6m/s【答案】B【解析】人起跳后做平拋運(yùn)動，因此在豎直方向上有y＝eq\f(1,2)gt2，解得時(shí)間t＝0.5s，轉(zhuǎn)盤的角速度為ω＝2πn＝eq\f(5,12)πrad/s，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過eq\f(π,6)所用時(shí)間為t＝eq\f(θ,ω)＝0.4s，要使人能跳過空隙，時(shí)間應(yīng)該小于0.4s，因此根據(jù)水平方向勻速運(yùn)動有x＝v0t，解得v0＝5m/s，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．6．(2017屆浙江二模)如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光脈沖測量車速和行程的裝置的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪．車輪轉(zhuǎn)動時(shí)，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙一次就形成一個(gè)脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示．若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為N，若要測出小車的速度和行程，則還必須測量的物理量或數(shù)據(jù)是()A．車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)PB．車輪的半徑R和齒輪的半徑rC．齒輪的齒數(shù)P和齒輪的半徑rD．車輪的半徑R和齒輪上齒的間隙寬度d【答案】A7．(2017屆溫州模擬)如圖所示為自行車示意圖．自行車的大齒輪通過鏈條和后輪中小齒輪連接，轉(zhuǎn)動時(shí)鏈條不松動．小齒輪與后輪共軸一起轉(zhuǎn)動．假若大齒輪的半徑為a，小齒輪半徑為b，后輪半徑為c.正常運(yùn)行時(shí)，自行車勻速前進(jìn)速度大小為v.則下列說法中錯(cuò)誤的是()A．后輪轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(v,c)B．大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(v,a)C．小齒輪邊緣某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2bD．大齒輪邊緣上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度為eq\f(b2v2,c2a)【答案】B【解析】后輪的線速度為v，則后輪轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(v,c)，故A正確；小齒輪和后輪共軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，則小齒輪的角速度為eq\f(v,c)，根據(jù)小齒輪和大齒輪線速度大小相等，有eq\f(v,c)·b＝ω′a，解得大齒輪的角速度ω′＝eq\f(bv,ac)，故B錯(cuò)誤；小齒輪邊緣某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度a＝beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2，故C正確；大齒輪邊緣上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度a′＝aω′2＝eq\f(ab2v2,a2c2)＝eq\f(b2v2,ac2)，D正確．故選B.8．一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，其線速度大小為4m/s，轉(zhuǎn)動周期為2s，A．角速度為0.5rad/sB．轉(zhuǎn)速為0.5r/sC．軌跡半徑為eq\f(4,π)mD．加速度大小為4πm/s2【答案】BCD【解析】角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝πrad/s，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(ω,2π)＝0.5r/s，B正確；半徑r＝eq\f(v,ω)＝eq\f(4,π)m，C正確；向心加速度大小為an＝eq\f(v2,r)＝4πm/s2，D正確．9．(2016年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則()A．a(chǎn)＝eq\f(2mgR－W,mR) B．a(chǎn)＝eq\f(2mgR－W,mR)C．N＝eq\f(3mgR－2W,R) D．N＝eq\f(2mgR－W,R)【答案】AC【解析】質(zhì)點(diǎn)P下滑過程中，利用動能定理可得mgR－W＝eq\f(1,2)mv2，在最低點(diǎn)由牛頓第二定律有N－mg＝ma＝eq\f(mv2,R)，可得a＝eq\f(2mgR－W,mR)，N＝eq\f(3mgR－2W,R)，故B、D錯(cuò)誤，A、C正確．10．(2017屆山西校級模擬)對于繞軸轉(zhuǎn)動的物體，描述轉(zhuǎn)動快慢的物理量有角速度ω等物理量．類似加速度，角加速度β描述角速度ω的變化快慢，勻變速轉(zhuǎn)動中β為一常量．下列說法正確的是()A．β的定義式為β＝eq\f(Δω,Δt)B．在國際單位制中β的單位為rad/s2C．勻變速轉(zhuǎn)動中某時(shí)刻的角速度為ω0，經(jīng)過時(shí)間t后角速度為ω＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2D．勻變速轉(zhuǎn)動中某時(shí)刻的角速度為ω0，則時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為Δθ＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2【答案】ABD【解析】角加速度為角速度變化量與所用時(shí)間的比值，A正確；由公式β＝eq\f(Δω,Δt)知在國際單位制中β的單位為rad/s2，B正確；勻變速轉(zhuǎn)動中某時(shí)刻的角速度為ω0，經(jīng)過時(shí)間t后角速度為ω＝ω0＋βt，C錯(cuò)誤；勻變速轉(zhuǎn)動中某時(shí)刻的角速度為ω0，與位移公式類似，則時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為Δθ＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2，D正確．故選A、B、D.11．(2017屆泰州一模)載人飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動．已知地球半徑為R0，飛船運(yùn)行的軌道半徑為kR0，地球表面的重力加速度為g0，則飛船運(yùn)行的()A．加速度是k2g0 B．加速度是eq\f(g0,k2)C．角速度是eq\r(\f(g0,k3R0)) D．角速度是eq\r(\f(g0R0,k))【答案】BC【解析】根據(jù)萬有引力定律，引力提供向心力，則有Geq\f(mM,kR02)＝man′，而黃金代換公式GM＝g0Req\o\al(2,0)，聯(lián)立解得an＝eq\f(g0,k2)，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)萬有引力定律，引力提供向心力，則有eq\f(GMm,kR02)＝mω2kR0，且GM＝g0Req\o\al(2,0)，解得ω＝eq\r(\f(g0,k3R0))，故C正確，D錯(cuò)誤．二、非選擇題12