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题型: 单选题
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单选题 · 2 分

15.如图是德国物理学家史特恩设计的最早测定气体分子速率的示意图。M、N是两个共轴圆筒的横截面,外筒N的半径为R,内筒M的半径比R小得多,可忽略不计。筒的两端封闭,两筒之间抽成真空,两筒以相同角速度ω绕其中心轴线匀速转动。M筒开有与转轴平行的狭缝S,且不断沿半径方向向外射出速率分别为v1v2的分子,分子到达N筒后被吸附,如果Rv1v2保持不变,ω取某合适值,则以下结论中正确的是(       )

AA.只要时间足够长,N筒上到处都落有分子

B分子不可能落在N筒上某两处,且与S平行的狭条上

C时(n为正整数),分子必落在不同的狭条上

D时(n为正整数),分子必落在同一个狭条上

正确答案

C

解析

若微粒运动时间为N筒转动周期的整数倍,微粒只能到达N筒上固定的位置,因此,故A错误;微粒从M到N运动时间t=,对应N筒转过角度θ=ωt=,即如果以v1射出时,转过角度:θ1=ωt=,如果以v2射出时,转过角度:θ2=ωt=,只要θ1、θ2不是相差2π的整数倍,即当时(n为正整数),分子落在不同的两处与S平行的狭条上,故C正确,B错误;若相差2π的整数倍,则落在一处,即当时(n为正整数),分子落在同一个狭条上,故D错误。

考查方向

线速度、角速度和周期、转速

解题思路

微粒从窄缝射出后沿筒的半径方向做匀速直线运动,同时N筒以角速度ω绕轴线转动,当微粒到达N筒时,二者运动时间相等,通过时间相等关系求解作出判断。

易错点

明确微粒运动的时间与N筒转动的时间相等,在此基础上分别以v1、v2射出时来讨论微粒落到N筒上的可能位置。

知识点

匀速圆周运动
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

11.某原子电离后其核外只有一个电子,若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动,那么电子运动

A半径越小,周期越大

B半径越小,角速度越小

C半径越大,线速度越小

D半径越大,向心加速度越大

正确答案

C

解析

根据原子核对电子的库仑力提供向心力,由牛顿第二定律得

对比以上选项,则答案为C

考查方向

库仑定律;匀速圆周运动.

解题思路

根据库仑定律求出原子核与核外电子的库仑力.

根据原子核对电子的库仑力提供向心力,由牛顿第二定律求出角速度,加速度,周期,线速度进行比较.

易错点

根据题意找出原子核与核外电子的库仑力提供向心力,并列出等式求解.

对于等效环形电流,以一个周期为研究过程求解.

知识点

匀速圆周运动库仑定律
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

15.如图,长为L的直棒一端可绕固定轴O在竖直平面内转动,另一端搁在升降平台上,平台以速度υ匀速上升,当棒与竖直方向的夹角为θ时,棒的角速度为

A

B

C

D

正确答案

D

解析

棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上,如图所示,

合速度v=ωL,沿竖直向上方向上的速度分量等于v,即ωLsinθ=v,

所以ω=

考查方向

向心力;线速度、角速度和周期、转速

解题思路

应清楚棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上,竖直向上是它的一个分速度,把速度分解,根据三角形知识求解.

易错点

找合速度是本题的关键,应明白实际的速度为合速度.然后分解速度,做平行四边形,根据三角形求解

知识点

运动的合成和分解匀速圆周运动
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题型:简答题
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简答题 · 6 分

如图甲所示为测量电动机转速的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动,在圆形卡纸的旁边垂直安装了一个改装了的电火花计时器,时间间隔为T的电火花可在卡纸上留下痕迹。

27.请将下列实验步骤按先后排序:____________。

①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触②接通电火花计时器的电源,使它工作起来③启动电动机,使圆形卡纸转动起来④关闭电火花计时器,关闭电动机;研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示),写出角速度ω的表达式,代入数据,得出ω的测量值

28.(单选题)要得到ω的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是

A秒表

B毫米刻度尺

C圆规

D量角器

29.写出角速度ω的表达式ω=______,并指出表达式中各个物理量的意义:___________。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

①③②④……2分

解析

该实验先将电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触,先使卡片转动,再打点,最后取出卡片进行数据处理.故次序为①③②④.

考查方向

线速度、角速度和周期、转速;测定匀变速直线运动的加速度

解题思路

该实验应先安装器材,再启动电动机,然后接通电源打点,最后关闭电源,取出卡片,测量进行数据处理.

易错点

本题的关键知道该实验的实验原理ω=,以及知道该实验的操作顺序

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

D

解析

要测出角速度,需要测量点跟点间的角度,需要的器材是量角器.故选:D.

考查方向

线速度、角速度和周期、转速;测定匀变速直线运动的加速度

解题思路

打点计时器可以记录时间,要求角速度,还得知道在一定的时间里转过的角度,这点可用量角器测量.

易错点

本题的关键知道该实验的实验原理ω=,以及知道该实验的操作顺序

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

θn个点对应的圆心角…2分

解析

根据ω=,则ω=,θ是N个点对应的圆心角,T是电火花计时器的打点时间间隔.

考查方向

线速度、角速度和周期、转速;测定匀变速直线运动的加速度

解题思路

角速度ω=,测出角度,时间可以通过打点的间隔读出.

易错点

本题的关键知道该实验的实验原理ω=,以及知道该实验的操作顺序

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题型:填空题
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填空题 · 4 分

24.如图所示,一质量为m的小方块(可视为质点),系在一伸直的轻绳一端,绳的另一端固定在粗糙水平面上,绳长为r。给小方块一沿垂直轻绳的初速度v0,质点将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动,运动一周后,其速率变为,则绳拉力的大小随物体转过的角度         减小(选填“均匀”、“不均匀”),质点运动一周的时间为         

正确答案

均匀 

解析

利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周的过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,则绳的拉力为:F=,v2=2ax=2μgx,x=rθ,化简得:F=rθ=2μmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小,根据平均速度公式得:2πr=vt,利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为:,解得:t=

考查方向

向心力;线速度、角速度和周期、转速

解题思路

1.小方块做圆周运动,则小方块受到绳子的拉力提供向心力;2.利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,则v2=2ax=2μgx,又因为x=rθ,所以F=rθ=2μmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小;3.利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为v,根据平均速度公式得:2πr=vt,化简可解得运动一周的时间。

易错点

掌握“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动

知识点

匀速圆周运动向心力
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