高中物理 第5章 第7节 生活中的圆周运动课时练案 新人教版必修2

一、火车转弯类问题1.铁路转弯处的圆弧半径为R，内侧和外侧的高度差为h，L为两轨间的距离，且L<h。如果列车转弯速率大于，则（）A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压B.内、外铁轨与轮缘间均无挤压C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压D.内、外铁轨与轮缘间均有挤压图5-7-152.赛车在倾斜的轨道上转弯，如图5-7-15所示，弯道的倾角为θ，半径为r，则赛车完全不靠摩擦力转弯的速率是（设转弯半径水平）（）图5-7-15A. B.C. D.3.高速公路转弯处弯道圆半径R=100m,汽车轮胎与路面间的动摩擦因数为0.25，若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动（离心运动）所许可的最大速度为多大？当超过了这个速度时，会出现什么现象？（g取10）4.铁路转弯处的圆弧半径是300m,轨距是1435mm，规定火车通过该弯道时的速度是72km/h，求内外轨的高度差该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压。图5-7-16图5-7-16二、拱形桥5.如图5-7-16所示，一质量为m的汽车保持恒定的速率运动，若通过凸形路面最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，则（）A．>mg B．=mgC．>mg =mg6.一质量kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60m,如果桥面承受的压力不超过N，则：（1）汽车允许的最大速率是多少？（2）若以所求的速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？（g取10）三、航天器中的失重现象和离心现象7.如果航天员要在飞船稳定飞行时做一些物理实验，下面的实验仪器可以正常使用的是。①密度计②水银气压计③物理天平④电流计⑤电子秤⑥摆钟⑦水银温度计8.下列现象中，不能用离心现象解释的是（）A.拍掉衣服表面的灰尘B.洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干C.使用离心机可迅速将悬浊液中的颗粒沉淀D.在汽车转弯时，要用力拉紧扶手，以防摔倒图5-7-179.半径为r的圆筒绕竖直中心轴AB转动，小物块a靠在圆筒内壁上，如图5-7-17所示。它与圆筒的动摩擦因数为μ，现要使物块不下落，则圆筒转动的角速度至少为多少？图5-7-17四、综合题组图5-7-1810.质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图5-7-18所示。已知小球以速度v通过最高点时对圆管外壁的压力恰好为mg,则小球以速度通过圆管的最高点时（）图5-7-18A.小球对圆管内、外壁均无压力B.小球对圆管外壁的压力等于C.小球对圆管内壁的压力等于D.小球对圆管内壁的压力等于mg11.一根长l＝0.625m的细绳，一端拴一质量m=0.4kg的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动（g取10），求：（1)小球通过最高点时的最小速度；（2)若小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了，小球将如何运动?12.如图5-7-19所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量为0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3倍时，细线断开，线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N。求：（重力加速度g取10）图5-7-19（1）线断开前的瞬间，线的拉力大小。图5-7-19（2）线断开的瞬间，小球运动的线速度大小。

参考答案1.A解析：列车正常转弯时的向心力为mgtanθ=m，由于θ很小，故tanθ≈sinθ=，解得v=。图5-7-20当v>时，列车需要更大的向心力，所以轮缘挤压外轨。图5-7-202.C解析：设赛车的质量为m,赛车受力分析如图5-7-20所示，可见,=mgtanθ,而=m，故v=。3.15.8m/s离心运动解析：当由最大静摩擦力提供向心力时，汽车有最大转弯速度，设为，则μmg=，解得=5m/s≈15.8m/s。当超过这个速度时，汽车将做离心运动。图5-7-214.0.20m解析：设内外轨高度差为h，轨道倾角为θ，如图5-7-21所示，则sinθ=①图5-7-21火车转弯对内、外轨均无侧压力时：mgtanθ=②当θ很小时，tanθ≈sinθ③将L=1.435m,v=72km/h=20m/s，R=300m，g=9.8,代入①②③解得h=0.20m。5.C解析：在凸形路面最高处：=，<mg，由牛顿第三定律知＝,<mg；在凹形路面最低处：-mg=，>mg，由牛顿第三定律知，>mg,故选项C正确。6.（1）17.3m/sN解析：（1）在凹形桥最低点：-mg=，得==10m/s≈17.3m/s。在凸形桥最高点：<mg，其安全速度满足mg=，得==10m/s≈24.5m/s故允许的最大速率为17.3m/s。（2）当以17.3m/s行驶在凸形桥最高点时，对桥面压力最小设为F，则mg-F=，解得N。7.④⑦解析：飞船在绕地球飞行时，轨道舱中的一切物体都处于完全失重状态，凡是使用原理与重力有关的均不能使用，如仪器①②③⑤⑥；而仪器④⑦的工作原理和重力无关，故可以正常使用。点拨：物体在竖直平面内做圆周运动时，在最高点处于失重状态；在最低点处于超重状态，此时依靠重力工作的仪器不能使用或不能正常使用。8.A9.解析：当=mg且r时，圆筒有最小转动角速度，解以上两式得ω=。10.C解析：设小球做圆周运动的半径为r，小球以速度v通过最高点时，由牛顿第二定律得2mg=m①小球以速度通过圆管的最高点时，设小球受向下的压力,有=②由①②得=-，该式表明，小球受到向上的支持力，由牛顿第三定律知小球对圆管内壁有向下的压力，大小为，选项C正确。11.（1）2.5m/s（2）1.76N,离心运动解析：（1）小球通过圆周最高点时，受到的重力G=mg必须全部作为向心力，否则重力G中的多余部分将把小球拉进圆内，而不能实现沿竖直圆周运动，所以小球通过圆周最高点的条件应为≥mg,当=mg时，即小球受到的重力刚好全部作为通过圆周最高点的向心力，绳对小球恰好不施加拉力，此时小球的速度就是通过圆周最高点的最小速度，由向心力公式有:mg=m解得==m/s=2.5m/s。（2）小球通过圆周最高点时，若速度v大于最小速度，所需的向心力将大于重力G，这时绳对小球要施加拉力F，如图5-7-22所示，此时有F+mg=m图5-7-22解得：F=m-mg=N=1.76N图5-7-22若在最高点时绳子突然断了，则提供的向心力mg小于需要的向心力m，小球将沿切线方向飞出做离心运动（实际上是平抛运动）。12.（