高中物理第五章曲线运动第7节生活中的圆周运动课时作业含解析新人教必修.docx

第五章第七节 生活中的圆周运动 基础夯实 一、选择题(14题为单选题，5题为多选题)1(河北唐山一中20162017学年高一下学期检测)如图所示的北京朝天轮属于大型游乐设施的观览车类，乘客跟随转轮在做匀速圆周运动。它的总高度为208 m，轮箍直径约183 m，轮箍全由轮辐索支承，是目前世界上最高的观览车。该观览车设计速度为20分钟/转，轮盘装备48个大型轿舱，每个轿舱最多可乘40人，晴天时的远望距离可达几十公里。试判断下列说法中正确的是(A)A每时每刻，每个人受到的合力都不等于零B每个乘客都在做加速度为零的匀速运动C乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变D乘客在乘坐过程中到达最高点时压力最大解析：因为做匀速圆周运动，合力提供向心力，知每个人受到的合力不等于零。故A正确。因为做匀速圆周运动，加速度的方向始终指向圆心，一定具有加速度。故B错误。在最低点，靠支持力和重力合力提供向心力，有Nmgm。在最高点靠重力和座椅的弹力提供向心力，有：Nmgm。知在最低点对座椅的压力最大，最高点对座椅的压力最小。故C、D错误。故选A。2由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变，则以下说法中正确的是(C)A飞机做的是匀速直线运动B飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力C飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力D飞机上的乘客对座椅的压力为零解析：由于人同飞机一同做匀速圆周运动，地球对人的引力和座椅对人的支持力的合力提供人做匀速圆周运动所需的向心力，即F引F支m。由此可以知道F引F支，由牛顿第三定律F支F压，所以C项正确。3如图所示是一种娱乐设施“魔盘”，画面反映的是魔盘旋转转速较大时盘中人的情景。甲、乙、丙三位同学看了图后发生争论，甲说：“图画错了，做圆周运动的物体受到向心力的作用，魔盘上的人应该向中心靠拢。”乙说：“图画得对，因为旋转的魔盘给人离心力，所以人向盘边缘靠拢。”丙说：“图画得对，当盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心。”这三位同学的说法正确的是(C)A甲B乙C丙D都有道理解析：当向心力不足时，物体会做离心运动，A错误，C正确；离心力是不存在的，B错误。4如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的。如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为(g10m/s2)(B)A15m/s B20m/s C25m/s D30m/s解析：当v10m/s时，mgmgm当FN0时，mgm由解得v120m/s。52013年6月11日至26日，“神舟十号”飞船圆满完成了太空之行，期间还成功进行了人类历史上第二次太空授课，女航天员王亚平做了大量失重状态下的精美物理实验。如图所示为处于完全失重状态下的陀螺，下列说法正确的是(AC)A陀螺仍受重力的作用B陀螺受力平衡C陀螺所受重力等于所需的向心力D陀螺不受重力的作用解析：做匀速圆周运动的空间站中的物体，所受重力全部提供其做圆周运动的向心力，处于完全失重状态，并非不受重力作用，A、C正确，B、D错误。二、非选择题6在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？(2)如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？答案：(1)150m(2)90m解析：(1)汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其向心力由车与路面间的静摩擦力提供，当静摩擦力达到最大值时，由向心力公式可知这时的半径最小，有Fm0.6mgm，由速度v30m/s，得弯道半径r150m。(2)汽车过拱桥，看做在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，根据向心力公式有：mgFNm，为了保证安全，车对路面间的弹力FN必须大于等于零，有mgm，则R90m。 能力提升 一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血，四肢沉重，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。取g10m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100m/s时，圆弧轨道的最小半径为(C)A100m B111m C125m D250m解析：由题意知，8mgm代入数值得R125m。2(河北冀州中学20162017学年高一下学期检测)铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则(C)A内轨对内侧车轮轮缘有挤压B外轨对外侧车轮轮缘有挤压C这时铁轨对火车的支持力等于D这时铁轨对火车的支持力大于解析：由牛顿第二定律F合m，解得F合mgtan，此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，FNcosmg，则FN，内、外轨道对火车均无侧压力，故C正确，A、B、D错误。3(合肥市中国科技大学附中20152016学年高一下学期期中)在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做是做半径为R的在水平面内的圆周运动。设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于(B)A BC D解析：由题意知当mgtanm时其横向摩擦力等于零所以v。4在图示光滑轨道上，小球滑下经平直部分冲上圆弧部分的最高点A时，对圆弧的压力为mg，已知圆弧的半径为R，则(BD)A在最高点A，小球受重力和向心力B在最高点A，小球受重力和圆弧的压力C在最高点A，小球的速度为D在最高点A，小球的向心加速度为2g解析：小球在最高点受重力和压力，由牛顿第二定律得FNmgma，又FNmg，所以a2g，B、D正确。5(北京师大附中20152016学年高一下学期期中)有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是(BD)A如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态B如图b所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变C如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等D火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用解析：汽车在最高点mgFN知FNmg，故处于失重状态，故A错误；如图b所示是一圆锥摆，重力和拉力的合力Fmgtanm2r；rhtan，得，故增大，但保持圆锥的高不变，角速度不变，故B正确；图C中根据受力分析知两球受力情况相同，即向心力相同，由Fm2r知r不同角速度不同，故C错误；火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用，故D正确。二、非选择题6如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，人以v1的速度过轨道最高点B，并以v2v1的速度过最低点A。求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少？答案：6mg解析：在B点，FBmgm解之得FBmg，在A点，FAmgm解之得FA7mg，所以在A、B两点轨道对车的压力大小相差6mg。7“东风”汽车公司在湖北某地有一试车场，其中有一检测汽车在极限状态下车速的试车道，该试车道呈碗状，如图所示。有一质量为m1t的小汽车在A车道上飞驰，已知该车道转弯半径R为150m，路面倾斜角为45(与水平面夹角)，路面与车胎