20192020学年高中物理第五章7生活中圆周运动练习(含解析)新人教必修2

20192020学年高中物理第五章7.生活中的圆周运动练习(含分析)新人教版必修220192020学年高中物理第五章7.生活中的圆周运动练习(含分析)新人教版必修211/11螃PAGE11羀肀薇蚅芅肇薂羈羀20192020学年高中物理第五章7.生活中的圆周运动练习(含分析)新人教版必修27.生活中的圆周运动

1.物体做离心运动时,其运动轨迹()

必然是直线

必然是曲线

分析离心运动即物体做远离圆心的运动,故其运动轨迹不能能是圆,选项C错误;若F合为零,则物体将沿切线方向以直线轨迹远离圆心;若F合小于F向,则物体将沿曲线(夹在切线与圆周之间)远离圆

心,应选项D正确,选项A、B错误。答案D

2.(多项选择)以下列图,宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完好失重状态,以下说法正

确的是()

宇航员仍受重力的作用

宇航员受力平衡

分析做匀速圆周运动的空间站中的宇航员,所受重力全部供应其做圆周运动的向心力,处于完好失

重状态,其实不是宇航员不受重力作用,选项A、C正确,选项B、D错误。

答案AC

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1

以下列图,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向碰到的摩擦力分别为f甲和f乙。以下说法正确的选项是()FFA.f甲小于f乙FFB.Ff甲等于Ff乙C.f甲大于f乙FFD.f甲和f乙的大小均与汽车速率没关FF分析汽车在水平面内做匀速圆周运动,摩擦力供应做匀速圆周运动的向心力,即f??2,由于向=m??rF=F甲>r乙f甲f乙,A正确。,则F<F答案A

4.

以下列图,在较大的平直木板上相隔必然距离钉几个钉子,将三合板波折成拱桥形卡入钉子内形成

拱形桥,三合板上表面早先铺上一层牛仔布以增加摩擦,这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了。

把这套系统放在电子秤上做实验,关于实验中电子秤的示数以下说法正确的选项是()

玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些

玩具车运动经过拱桥顶端时的示数大一些

C.玩具车运动经过拱桥顶端时处于超重状态

D.玩具车运动经过拱桥顶端时速度越大(未走开拱桥),示数越小

2

分析当玩具车静止在拱桥顶端时,台秤的示数等于整套系统的重力,运动经过拱形桥的顶端时,由于

玩具车做的是圆周运动,加速度方向向下,处于失重状态,台秤的示数变小,且速度越大,示数越小。

答案D

5.如图为模拟过山车的实验装置,小球从左侧的最高点释放后能够经过竖直圆轨道而到达右侧。若

竖直圆轨道的半径为R,要使小球能顺利经过竖直圆轨道,则小球经过竖直圆轨道的最高点时的角速

度最小为()

A.√????√????????C.√D.√????

2??分析小球能经过竖直圆轨道的最高点的临界状态为重力供应向心力,即mg=mωR,解得ω=√??,选项C正确。

答案C

6.以下列图,公路在经过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹型桥,也叫“过水道面”。现有一

“过水道面”的圆弧半径为50m,一辆质量为800kg的小汽车驶过“过水道面”。当小汽车经过

“过水道面”的最低点时速度为5m/s。g取10m/s2,问此时汽车对路面的压力为多大?

分析汽车在“过水道面”的最低点时受力以下列图。

由牛顿第二定律得N????2,解得N??2800×10800×25N8400N,依照牛顿第三定律,??50??汽车对路面的压力FN'=FN=8400N。

答案8400N

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3

以下列图,一倾斜的匀质圆围绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘向来保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为√3(设最大静摩擦力2等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,取10m/s2。g求ω的最大值。分析当小物体转动到最低点时为临界点,由牛顿第二定律知,cos30°sin30°2μmg-mg=mωr得ω=1.0rad/s

答案1.0rad/s

能力提升

1.在世界一级方程式锦标赛中,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,其原因是()

A.赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘

B.赛车行驶到弯道时,没有及时加速

C.赛车行驶到弯道时,没有及时减速

D.在弯道处汽车碰到的摩擦力比在直道上小

分析赛车在水平弯道上行驶时,摩擦力供应向心力,而且速度越大,需要的向心力越大,如不及时减

速,当摩擦力不足以供应向心力时,赛车就会做离心运动,冲出跑道,应选项C正确。答案C

2.(多项选择)

4

铁路在弯道处的内外轨道高低是不同样的,已知内外轨道对水平面倾角为θ,弯道处的圆弧半径为R,

若质量为m的火车以速度v经过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,下面分析正确的选项是()

??2A.轨道半径R=??

B.v=√????tan??

C.若火车速度小于v时,外轨将碰到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内

D.若火车速度大于v时,外轨将碰到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外

分析

火车转弯时受力以下列图,火车转弯的向心力由重力和支持力的合力供应,则tan??2,故转弯mgθ=m??半径??2;转弯时的速度tan;若火车速度小于v时,需要的向心力减小,此时内轨对R=??tan??v=√??????车轮产生一个向外的作用力,即车轮挤压内轨;若火车速度大于v时,需要的向心力变大,外轨对车

轮产生一个向里的作用力,即车轮挤压外轨。

答案BD

3.(多项选择)如图甲所示,在圆滑水平转台上放一木块A,用细绳的一端系住木块A,另一端穿过转台中

心的圆滑小孔O悬挂另一木块B。当转台以角速度ω匀速转动时,A恰能随转台一起做匀速圆周运

动,图乙为其俯视图,则()

A.当转台的角速度变为1.5ω时,木块A将沿图乙中的a方向运动

B.当转台的角速度变为1.5ω时,木块A将沿图乙中的b方向运动

5

C.当转台的角速度变为0.5ω时,木块A将沿图乙中的b方向运动

D.当转台的角速度变为0.5ω时,木块A将沿图乙中的c方向运动

分析木块A以角速度ω做匀速圆周运动时的向心力由细绳的拉力供应,大小等于木块B所受的重

力,而木块B所受重力不变,因此转台角速度增大时,木块A需要的向心力大于B所受的重力,A做离心运动,故B正确;转台角速度减小时,木块A需要的向心力小于木块B所受的重力,故D正确。

答案BD

4.(多项选择)在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图甲),若把滑铁索过江简化成图乙的模

型,铁索的两个固定点A、B在同一水平面内,AB间的距离为L=80m,绳子的最低点离AB间的垂直

距离为h=8m,若把绳子看作是圆弧,已知一质量m=52kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点的速度为2),那么()10m/s(g取10m/s

人在整个绳子上运动可看作是匀速圆周运动

B.可求得绳子的圆弧半径为104m

C.人在滑到最低点时对绳子的压力为570N

D.在滑到最低点时人处于失重状态

分析依照题意,2??2()2,得104m。在最低点??2,得570N。此时人处于超重状态,2??选项B、C正确。

答案BC

5.(多项选择)以下列图,用细绳拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,圆周半径为R。则以下

说法正确的选项是()

6

A.小球过最高点时,绳子张力能够为零

小球过最高点时的最小速度为零

C.小球恰好过最高点时的速度是√????

D.小球过最高点时,绳子对小球的作用力能够与球所受的重力方向相反

分析小球在最高点时,受重力mg、绳子竖直向下的拉力F(注意:绳子不能够产生竖直向上的支持力),

??2向心力为F向=mg+F,依照牛顿第二定律得mg+F=m。可见,v越大,F越大;v越小,F越小。当F=0??

??2时,mg=m,得v临界=√????。因此,选项A、C正确。??

答案AC

6.以下列图,小球P用两根长度相等、不能伸长的细绳系于竖直杆上,随杆转动。若转动角速度为

ω,则以下说法错误的选项是()

A.ω只有高出某一值时,绳子AP才有拉力

B.绳子BP的拉力随ω的增大而增大

C.绳子BP的张力必然大于绳子AP的张力

D.当ω增大到必然程度时,绳子AP的张力大于绳子BP的张力

分析小球P的重力、绳子BP的张力及绳子AP中可能存在的张力的合力供应小球P做匀速圆周运

动的向心力。用正交分解法求出小球P分别在水平、竖直两个方向碰到的合力????合、????合,由牛

顿运动定律列方程,????合=mrω2,????合=0,分析谈论可知A、B、C正确,D错误。

答案D

7.一辆质量为800kg的汽车在圆弧半径为50m的拱桥上行驶。(g取10m/s2)

(1)若汽车到达桥顶时速度为v1=5m/s,汽车对桥面的压力是多大?

7

汽车以多大速度经过桥顶时,恰好对桥面没有压力?

(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的,因此汽车过桥时的速度不能够过大。关于同样的车速,拱桥圆

弧的半径大些比较安全,还是小些比较安全?

若是拱桥的半径增大到与地球半径同样大,汽车要在桥面上腾空,速度最少为多大?(已知地球半径为6400km)

分析以下列图,汽车到达桥顶时,碰到重力mg和桥面对它的支持力FN的作用。

(1)汽车对桥面的压力大小等于桥面对汽车的支持力FN。汽车过桥时做圆周运动,重力和支持

力的合力供应向心力,

??12依照牛顿第二定律有mg-FN=m??

??12因此FN=mg-m??=7600N

故汽车对桥面的压力为7600N。

汽车经过桥顶时恰好对桥面没有压力,则FN=0,即汽车做圆周运动的向心力完好由其自己重

??2力来供应,因此有mg=m?