2023人教版新教材高中物理必修第二册同步练习-4生活中的圆周运动

第六章圆周运动

4生活中的圆周运动

基础过关练

题组一车辆、飞机转弯

1.（2022广东兴宁一中期中）在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，当火车

以规定的行驶速度转弯时.，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压。为了提高转弯

的规定速度，仅改变一个量,下列可行的措施是（）

A.减小火车质量

B.增大铁轨与车轮间的摩擦

C.减小转弯半径

D,增大轨道倾角

2.（2022浙江杭州十四中期末）如图，歼-20隐形战斗机在某水平面内做匀速圆周

运动。已知飞机受到重力G推力X、与机翼垂直的升力月和与速度方向相反

的空气阻力A的作用。下列说法正确的是（）

人.6与£是平衡力

B.£>E

C.战斗机的合力沿水平方向

D.战斗机的合力沿竖直方向

3.（2022广东广州期中）摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型

高速列车,如图所示。当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜;行走在直

线上时一，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样。假设有一超高速摆式列车

在水平面内行驶，以360km/h的速度拐弯,拐弯半径为1km,则质量为55kg的

乘客,在拐弯过程中所受到的列车给他的作用力为（重力加速度g取10m/s2）

A.550NB.1100N

C.0D.550V2N

4.（2021江苏无锡期末）3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供数据，这些数

据可以通过汽车内部的系统进行全面的分析，以执行不同的指令。如图所示为一

段公路拐弯处的地图，下列说法中正确的是（）

A.如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、牵引力、

摩擦力和向心力

B.如果弯道是水平的，为防止汽车侧滑，则“无人驾驶”汽车拐弯时收到的指令

是让车速大一点

C.如果弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑,则道路应为内（东北）高外（西南）低

D.如果弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑,则道路应为外（西南）高内（东北）低

题组二拱形桥模型

5.（2022山东荷泽军阳成一中阶段练习）战斗机俯冲时，在最低点附近做半径为250

m的圆周运动。在最低点时飞行员所受支持力为自身重力的5倍，已知重力加速

度支10m/s?,飞机在最低点的速度为（）

A.50V5m/sB.100m/s

C.100V2m/sD.60m/s

6.（2022山西晋中和诚中学月考）一辆卡车在丘陵地带匀速率行驶，地形如图所示,

由于轮胎太旧，途中容易爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（）

A.a处B.8处C.c处D.d处

7.（2022北京四中期中）如图所示是一座半径为40m的圆弧形拱桥。一质量为

1.0X103kg的汽车,行驶到拱桥顶端时,汽车运动速度为10m/s,重力加速度

器10m/s2,则:

（1）此时汽车对桥面的压力的大小和方向如何？

（2）汽车刚好在该拱桥最高点腾空时的速度是多少？

题组三航天器中的失重现象

8.（多选）2022年6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥

十四运载火箭成功发射。航天员在太空中随飞船一起做圆周运动时,处于失重状

态，下列说法正确的是（）

A.航天员仍受重力的作用

B.航天员受力平衡

C.航天员所受重力等于所需的向心力

D.航天员不受重力的作用

9.（2021江苏淮安期中）如图所示的四幅图中的行为可以在绕地球做匀速圆周运

动的“天宫二号”舱内完成的有（）

甲乙丙T

A.如图甲，用台秤称量重物的质量

B.如图乙,用水杯喝水

C.如图丙,用沉淀法将水与沙子分离

D.如图丁,给小球一个很小的初速度,小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运

动

题组四离心运动

10.（2022天津五校期中）如图所示，绳子的一端固定在光滑桌面中心的铁钉上，另

一端系着小球，小球在光滑桌面上做匀速圆周运动，当绳子突然断裂后,则（）

A.小球受向心力作用，向着圆心运动

B.小球失去向心力,沿半径背离圆心运动

C.小球运动的半径增大,沿螺旋线运动

D.小球沿切线方向做匀速直线运动

11.（2022广东清远期中）下列现象与离心现象无关的是（）

A.链球运动员使链球高速旋转后松手,链球沿切线方向飞出

B.汽车转弯速度过大时,放在座位上的物品被甩出座位

C.下雨用伞后，收伞时将雨伞旋转几圈，雨滴被甩出

D.汽车突然加速时,人向后倾

能力提升练

题组一水平支持面上的圆周运动

1.（2022安徽合肥期中）（多选）如图所示,4B、。三个物体（可视为质点）放在旋

转圆台上，都没有滑动。已知4的质量为2%，氏。的质量均为力;从夕到轴的距

离为其C到轴的距离为2几三物体与圆台间的动摩擦因数均为〃，最大静摩擦

力等于滑动摩擦力。当圆台旋转时，下列判断中正确的是（）

A.4的向心加速度最大

B.方的静摩擦力最小

C.当圆台转速增加时，。比力先滑动

D.当圆台转速增加时,夕比/先滑动

2.（2022浙江“5+1”联盟期中）如图所示是赛车比赛中的某一发卡弯，甲、乙、

丙三条虚线为赛车过此弯道的三种赛车行驶线路,关于赛车过此弯道的说法正确

A.三种赛车行驶线路过弯时的位移相同

B,为获得更大的过弯速度,应选择乙赛车线路

C.赛车手过弯时有被向外甩的趋势,故赛车手过弯时受到的合力指向弯道外侧

D.因赛车过弯时的最大摩擦力相同，故三条赛车线路的最大向心加速度相同

题组二倾斜支持面上的圆周运动

3.（2022江苏淮安期中）在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨,如图所示，当

火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度

大小为匕重力加速度为g,两轨所在平面的倾角为则（）

A.当火车质量改变时,规定的行驶速度大小也随之改变

B.当火车速率大于/时,外轨将受到轮缘的挤压

C.当火车速率大于/时，内轨将受到轮缘的挤压

D.该弯道的半径尸三

4.（2022重庆南开中学阶段练习）设计师设计了一个非常有创意的募捐箱,如图甲

所示,把硬币从投币口放入,接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位（如图丙所示，。

点为漏斗形口的圆心）滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不

同位置的运动都可以看成匀速圆周运动,摩擦阻力忽略不计,则关于某一枚硬币

通过a、6两处时运动和受力情况的说法正确的是（）

投币口4-

滚动的________.

甲乙丙

A.在a、6两处做圆周运动的圆心都为。点

B.向心力的大小凡=兄

C.角速度的大小3>3卜

D.向心加速度的大小aa<ab

题组三拱形桥、凹形路面模型

5.（2021宁夏银川一中期中）（多选）如图所示，一半径为〃的光滑半球固定在水平

地面上,其顶部有一小物体,今给小物体一个水平初速度v后顾,g为重力加速度。

则物体（）

A.到达地面之前只受到重力作用

B.先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动

C.立即离开半球做平抛运动,且水平位移x满足迎足*27?

D.立即离开半球做平抛运动,且水平位移一定为近〃

6.（2021天津耀华中学期中）如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过

山车情景，甲、乙两图的过山车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的过山车

在轨道的内侧做圆周运动，过山车上有安全锁（由三个轮子组成），把过山车套在

了轨道上，四个图中轨道的半径都为尺下列说法正确的是（）

甲乙

丙1

A.甲图中，当过山车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力

B.乙图中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力

C.丙图中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅给人的力一定小于人

的重力

D.丁图中，过山车过最高点的最小速度为^

7.（2022山西吕梁期中）如图所示，汽车以一定速度驶上拱形桥,拱形桥可视为g圆

周且两端点水平，当汽车通过拱形桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力大

小为车重的三当汽车通过拱形桥顶点的速度为20m/s时,取重力加速度差10

m/s；下列关于汽车运动情况的说法中正确的是（）

A.汽车离开拱形桥顶端后将做平抛运动

B.汽车离开拱形桥顶端后将做斜抛运动

C.汽车到达水平面时距拱形桥圆心的距离为40m

D.汽车到达水平面时距拱形桥圆心的距离为40&m

答案全解全析

基础过关练

1.D若火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处轨道的倾角为0.

根据牛顿第二定律得mgtan婚，解得片画而而，为了提高转弯的规定速度，可以增大倾角或增大转

弯半径，选D。

2.C匀速圆周运动是变加速曲线运动,合力指向圆心，故C正确,D错误;G与B不在同一直线上,则不是

平衡力，沿速度方向上尸尸危故A、B错误。

3.D向心力K=〃中=55x黑N=550N,则乘客在拐弯过程中所受到的列车给他的作用力为

F=个％+0g）2=、55。2+5502N=550>/2N,选D。

导师点睛

解答火车转弯问题的两个要点

⑴轨道平面及合外力的方向:火车转弯的圆周平面是水平面，火车的向心力即合外力沿水平面指向圆心。

⑵规定速度的唯一性:火车轨道转弯处的规定速率一旦确定则是唯一的,火车只有按规定的速率转弯，内、

外轨才不受火车轮缘的挤压作用。

4.D如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、牵引力、摩擦力，故A错误;

如果弯道是水平的，则由摩擦力的侧向分力提供汽车转弯所需向心力,汽车速度越大，所需要的向心力越

大,当需要的向心力大于摩擦力的侧向分力时，汽车做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的

指令应为让车速小一点，防止汽车发生侧滑而做离心运动，故B错误;如果弯道是倾斜的，为了防止汽车侧

滑，应让汽车所受重力和支持力的合力可以提供向心力，向心力指向圆心，所以道路应为外（西南）高内（东

北）低，故C错误,D正确。

导师点睛

高速公路的弯道处常设计成外高内低，使重力和支持力的合力能提供车辆转弯时的向心力，在安全的范

围内提高车辆转弯时的速度。

„2

5.B在飞机经过最低点时，对飞行员进行受力分析，在竖直方向上由牛顿第二定律有FN-mg=〃?7,其中

尺二5"吆,解得v=100m/s,选Bo

6.B在6、d处，卡车做圆周运动,加速度方向竖直向上，卡车处于超重状态，地面对卡车的支持力大于其

重力;在4、C处，卡车做圆周运动,加速度方向竖直向下，卡车处于失重状态，地面对卡车的支持力小于其

2

重力;在爪d处,根据牛顿第二定律有可知半径越小，尸N越大，越容易爆胎，故选B。

7.答案⑴7.5x103N,方向竖直向下(2)20m/s

„2

解析⑴设桥面对汽车的支持力为N,根据牛顿第二定律有mg-N*

解得N=7.5X1()3N

由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力的大小为7.5x103N,方向竖直向下。

⑵汽车刚好在该拱桥最高点腾空时桥面的支持力为。，有，咫=吟

解得vi=y[gr-20m/s

8.AC失重是指物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象，在太空中，物体的重

力并没有消失，太空中的航天员仍受重力的作用，且所受重力等于其做匀速圆周运动所需的向心力，故A、

C正确,D错误;航天员随飞船做匀速圆周运动，处于非平衡状态，故B错误。

易错分析

失重不能理解为不受重力作用，否则易错选D项。飞船内的任何物体都处于完全失重状态，是由于受到

重力作用才使飞船连同其中的航天员能环绕地球匀速转动。

9.D重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量重物的质量,A不符合题意;水杯中

的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中,B不符合题意;沙子和水均处于完全失重状态，不能通过

沉淀法将水和沙子分离,C不符合题意;小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力

作用下在竖直面内做圆周运动,D符合题意。

10.D当绳子突然断裂后，小球不再受绳子的拉力,在水平方向所受合外力为零，将沿切线方向做匀速直

线运动，即做离心运动，选D。

H.D链球运动员使链球高速旋转后松手，向心力突然消失,链球沿切线方向飞此属于离心现象，故A不

符合题意;汽车转弯速度过大时，放在座位上的物品所受摩擦力不足以提供向心力，被甩出座位，属于离心

现象，故B不符合题意;下雨用伞后，收伞时将雨伞旋转几圈，雨滴做离心运动被从伞上甩掉，属于离心现

象故C不符合题意;汽车突然加速时，人向后倾,这是因为惯性，不是离心现象故D符合题意。

能力提升练

1.BC根据公式为=苏「可知C物体的向心加速度最大，选项A错误;向心力由静摩擦力提供，有

R=4=加(02乙可知8物体受到的静摩擦力最小，选项B正确;当物体与圆台间的静摩擦力达到最大静摩擦

力时，物体相对圆台恰好不滑动，有〃机炉加苏厂,可得切=旧，由于C到轴的距离最大,A、8到轴的距离相

等，所以当转速增加时，角速度增大,C先滑动，然后A、8一起滑动，选项C正确,D错误。

2.B由图可以看出三种赛车行驶线路过弯时的位移不同，故A错误;乙赛车线路的半径最大，根据

„2

易知，为获得更大的过弯速度，应选择乙赛车线路，故B正确;赛车手过弯时有被向外甩的趋势，故

赛车手过弯时受到的合力指向弯道内侧，故C错误;因赛车过弯时的最大摩擦力大小相同,故三条赛车线

路的最大向心加速度大小相等，方向始终指向线路的圆心，故D错误。

„2

3.B火车以规定的速度转弯时，靠重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有mgfan族

„2.___________

解得片嵩炳石瓦可知规定的行驶速度与质量无关，故A、D错误;当火车速率大于v时，重力和支

持力的合力不足以提供向心力，此时轮缘挤压外轨，故C错误,B正确。

4.D在运动过程中，硬币做圆周运动的圆心应该在轨迹平面内且在过漏斗口圆心。点的竖直轴上，选项

A错误;设“、6所在弧在a、b两点的切线与水平方向的夹角分别为a、4,根据力的合成可得硬币通过

a处时向心力Fu=tngtana,硬币通过b处时向心力Fb=mgtan夕，而a＜夕，故向心力的大小&＜五物选项B错

误;由F-mror可得&)=因为F0＜Fb、所以皿＜助〃选项C错误;由于凡＜五加根据F-ma可知向心

加速度的大小&＜