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第五章 曲线运动物理与STSE【情境提取】物理知识STSE中的情境运动的合成与分解骑马射箭、冒雨骑车前行、转台投篮平抛运动投篮、链球圆周运动火车(汽车、飞机等)转弯、汽车过拱形桥、过山车、空中转椅、双人花样滑冰、短道速滑转弯、链球【信息破译】1.看到“骑马射箭、最短时间”,想到“小船渡河模型”。2.看到“投篮、链球”想到“平抛运动规律”。3.看到“火车(汽车、飞机等)转弯”想到“水平面内的圆周运动”。4.看到“汽车过拱形桥、过山车”想到“轻绳模型、轻杆模型”。5.看到“双人花样滑冰、空中转椅”想到“圆锥摆模型”。【典题训练】1.(2018广州高一检测)下列预防措施中,与离心现象无关的是()A.桥梁处的限载标志B.火车拐弯处设置限速标志C.砂轮的外侧加防护罩D.投掷链球的区域加防护网【解析】选A。桥梁处的限载标志是为了防止超载,保护桥梁的安全,和离心现象无关,故A项正确;火车拐弯处设置限速标志,是为了防止由于离心现象而出现脱轨,故B项错误;砂轮的外侧加防护罩,是防止摩擦产生的碎屑做离心运动,对人造成伤害,故C项错误;投掷链球的区域加防护网,是为了防止离心现象而对其他人造成伤害,故D项错误。2.(2018石家庄高一检测)民族运动会上有一骑射项目如图所示,运动员骑在奔跑的马上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的弓箭速度为v2,跑道离固定目标的最近距离为d,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则()A.运动员放箭处离目标的距离为dv2v1B.运动员放箭处离目标的距离为dv12+v222v2C.箭射到固定目标的最短时间为dv2D.箭射到固定目标的最短时间为dv22-v12【解析】选C。最短时间为dv2,则箭在沿马运动方向上的位移为:x=v1t=v1v2d,所以放箭处距离目标的距离为:s=d2+(v1v2d)2=dv2v12+v22,故A、B项错误;当放出的箭垂直于马运动方向发射时,飞行时间最短,所以最短时间为dv2,故C项正确,D项错误。3.(2018邵阳高一检测)“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术,演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来,如图所示,已知桶壁的倾角为,车和人的总质量为m,做圆周运动的半径为r。若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦,下列说法正确的是()A.人和车的速度为grtanB.人和车的速度为grtanC.桶面对车的弹力为mgcos D.桶面对车的弹力为mgsin【解析】选A。人和车所受的合力为:F合=mgtan ,根据mgtan =mv2r得,人和车的线速度v=grtan,故A项正确,B项错误;根据平行四边形定则知,桶面对车的弹力为:N=mgcos,故C、D项错误。【补偿训练】(2018晋城高一检测)在电视台举办的娱乐节目中,参赛人员站在一个以较大角速度匀速旋转的水平大平台边缘,向平台圆心处的球筐投入篮球。已知参赛人员相对平台静止,忽略空气阻力,则下面各俯视图中,篮球最可能进入球筐的是(图中箭头指向表示投篮方向)()【解析】选A。当沿圆周切线方向的速度和出手速度的合速度沿篮筐方向,球就会被投入篮筐。故A项正确,B、C、D项错误。4.(多选)如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则()A.该盒子做圆周运动的向心力一定恒定不变B.该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2RgC.盒子在最低点时,小球对盒子的作用力大小等于2mgD.盒子在与O点等高的右侧位置时,小球对盒子的作用力大小等于mg【解析】选B、C。向心力的方向始终指向圆心,是变化的,故A项错误;在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,说明此时恰好只有小球的重力作为向心力,由mg=mR42T2得,周期T=2Rg,故B项正确;盒子在最低点时受重力和支持力的作用,由F-mg=mR42T2和mg=mR42T2可得,F=2mg,故C项正确;盒子在与O点等高的右侧位置时,小球受重力和盒子底部以及盒子外侧的支持力的作用,盒子底部的支持力等于重力mg,而盒子侧壁的支持力也等于mg,两者相互垂直,所以盒子对小球的作用力等于2mg,根据牛顿第三定律,小球对盒子的作用力大小等于2mg,故D项错误。5.(多选)家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示,某台计算机上的硬磁盘共有N1个磁道(即N1个不同半径的同心圆),每个磁道分成N2个扇区(每扇区为1N2圆周),每个扇区可以记录b个字节。电动机使磁盘每秒转动n圈,磁头在读、写数据时是不动的,磁盘每转一圈,磁头沿半径方向跳动一个磁道,以下说法正确的是()A.一个扇区通过磁头所用的时间是1nN1B.一个扇区通过磁头所用的时间是1nN2C.不计磁头转移磁道的时间,计算机每秒最多可以从一个硬盘面上读取nN2b个字节D.不计磁头转移磁道的时间,计算机每秒最多可以从一个硬盘面上读取nN1N2b个字节【解析】选B、C。电动机使磁盘以n r/s的转速匀速转动,角速度为:=2n,经过一个扇区转过的圆心角为:=2N2,故经过一个扇区用时为:t=2N22n=1nN2,故A项错误,B项正确;每个磁道分成N2个扇区,每个扇区可以记录b个字节,电动机使磁盘每秒转动n圈,则计算机在1 s内从磁盘面上读取的字节数N=nbN2字节,故C项正确,D项错误。
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