人教版2019必修第二册高中物理同步练习6.4生活中的圆周运动(原卷版+解析)

6.4生活中的圆周运动同步练习一、单选题1．（2022·全国·高一假期作业）火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘（如图所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图中所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。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侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（）A．该弯道的半径R=B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变C．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压D．分别按规定速度v和大于速度v行驶时，火车所受的支持力不相等2．（2023·高一课时练习）公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，为了减少交通事故的发生，以下措施可行的是（）A．增大汽车的重量B．提高汽车转弯时的速度C．将转弯半径设计小些D．将路面修成外侧路基比内侧路基高些3．（2022秋·湖南湘西·高三阶段练习）（多选）火车速度的提高易使外轨受损，提速后为解决火车转弯时对外轨的磨损问题，下列可行的措施有（

）A．减小弯道半径 B．增大弯道半径C．适当减小内、外轨道的高度差 D．适当增大内、外轨道的高度差4．（2023秋·江苏淮安·高一淮阴中学校考期末）铁路弯道处，外轨比内轨高。当火车以规定速度v0通过弯道时，所需的向心力完全由火车重力和轨道支持力的合力提供。若列车通过弯道的速度大于vA．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为v0B．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为v0C．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力与速度为v0D．内轨与轮缘间产生侧压力，支持力与速度为v05．（2022秋·河南开封·高三阶段练习）（多选）从高速公路下来需要通过一段转弯半径较小的匝道，由于车速较大，匝道的路面都不是水平的。图示为某一段匝道的俯视示意图，当汽车行驶的速率为v0A．匝道外侧较低，内侧较高B．以相同的速度经过匝道时，质量大的汽车不容易打滑C．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0D．当车速高于v06．（2021·辽宁·抚顺县高级中学校高三阶段练习）如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨组成的轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（）A．B．若火车速度大于v时，火车将受到外轨侧压力作用，其方向平行轨道平面向外C．为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可以适当增大弯道半径或适当增加内外轨的高度差D．无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力7．（2021·湖南·嘉禾县第一中学高一阶段练习）圆周运动在生活中处处可见。下面四幅图用圆周运动知识来描述，其中正确的是（）A．图甲表示荡秋千。人在竖直平面内做圆周运动，由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力B．图乙表示一列拐弯的火车。火车拐弯时速度越小，对铁路路基磨损就一定越小C．图丙表示一座拱形桥。若有一车以一定速度安全过桥，桥受到车的压力一定小于车受到的重力D．图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动。将运动员和自行车看做一个整体时其受四个力作用8．（2021·西藏昌都市第三高级中学高二期中）石拱桥是中国传统的桥梁四大基本形式之一。假设如图所示拱形桥形状为半径为R的圆的一部分，一辆汽车以速度v匀速通过该桥，图中拱形桥的最高点为Q，重力加速度为g，汽车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（）

A．汽车运动到Q点时处于超重状态B．汽车运动到Q点时牵引力大于阻力C．汽车从上桥到下驶的速度D．上桥到下桥过程，牵引力先增大后减小9．（2021·湖北·高三阶段练习）如图是一个学员驾着教练车在水平路面上匀速转弯时的情形，考虑空气阻力，则下列说法中正确的是（）

A．教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相反B．教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相同C．教练车所受地面的摩擦力指向弯道内侧且偏向小车前进的方向D．教练车所受地面的摩擦力垂直小车前进的方向且指向弯道内侧10．（2022·全国·高一期末）如图所示，完全相同的两车在水平面同心圆弧道路上转弯，甲行驶在内侧、乙行驶在外侧，它们转弯时速度大小相等，则两车在转弯时，下列说法正确的是（）A．角速度B．向心加速度a甲>a乙C．地面对车的径向摩擦力f甲＜f乙D．若两车转弯速度过大，则乙车更容易发生侧滑二、多选题11．（2021·广东广州·高三阶段练习）如图是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴转动速度慢慢变快，高速转动时衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则（）A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会做近心运动B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水会做离心运动C．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由衣服所受摩擦力提供D．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由桶壁对衣服的弹力提供12．（2021·云南·弥勒市第二中学高一期中）汽车通过拱形桥时的运动可以看作圆周运动，如图所示。质量为m的汽车以速度v通过半径为R的拱形桥最高点时，下列说法正确的是（）

A．桥对汽车的支持力等于汽车对桥的压力 B．汽车对桥的压力大小为mgC．桥对汽车的支持力大小为 D．无论汽车的速度有多大，汽车对桥始终有压力三、解答题13．（2021·山东潍坊·高一期中）汽车转弯时容易发生侧滑，为了保障汽车转弯时的安全，公路的转弯处往往外侧比内侧要高一些。一质量为m的小汽车匀速率行驶在半径为R的等高圆弧弯道上，路面的倾角为，轮胎与路面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求（1）汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率；（2）汽车在转弯处无侧滑时的最大速率。

14．（2021·山西·高三阶段练习）某铁路转弯处的圆弧半径是R，一质量为m的机车（俗称火车头）通过该弯道，机车转弯时可以简化为质点做圆周运动。若弯道处的铁轨铺设在倾斜路基上，路基的倾角θ，如图所示，为了使铁轨对车轮没有侧向弹力（g为已知，忽略车轮与轨道间的摩擦）。（1）求机车通过这个弯道的速度v为多大？（2）若机车以kv的速度匀速转弯（已知k>1，v为第1问中的速度），求在垂直于路基的方向上轨道对火车的支持力？6.4生活中的圆周运动同步练习一、单选题1．（2022·全国·高一假期作业）火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘（如图所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图中所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。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侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（）A．该弯道的半径R=B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变C．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压D．分别按规定速度v和大于速度v行驶时，火车所受的支持力不相等【答案】D【详解】A．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，有mg解得R=v2B．根据v=gRC．当火车速率小于v时，火车有向心运动的趋势，则对内轨有挤压，C错误；D．按规定速度行驶时，支持力为N=mgcosθ，则支持力大于重力，大于速度v2．（2023·高一课时练习）公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，为了减少交通事故的发生，以下措施可行的是（）A．增大汽车的重量B．提高汽车转弯时的速度C．将转弯半径设计小些D．将路面修成外侧路基比内侧路基高些【答案】D【详解】ABC．汽车转弯时需要向心力，根据公式F=m可知，增大汽车的重量、提高汽车转弯时的速度、或者将转弯半径设计小些，都将导致汽车需要更大的向心力，当路面提供的摩擦力不足以提供向心力时，将导致汽车冲向公路外侧的严重事故，故ABC提供的措施不可行；D．将路面修成外侧路基比内侧路基高些，将使路面的支持力偏向公路内侧；在合适的弯道半径和行驶速度下，汽车所受的重力和支持力将指向公路内侧，恰好提供汽车所需要的向心力，使汽车安全驶过弯道，故D提供的措施可行。故选D。3．（2022秋·湖南湘西·高三阶段练习）（多选）火车速度的提高易使外轨受损，提速后为解决火车转弯时对外轨的磨损问题，下列可行的措施有（

）A．减小弯道半径 B．增大弯道半径C．适当减小内、外轨道的高度差 D．适当增大内、外轨道的高度差【答案】BD【详解】火车转弯时为减小外轨所受压力，可使外轨略高于内轨，使轨道形成斜面，若火车速度合适，内外轨均不受挤压。此时，重力与支持力的合力提供向心力，如图所示F=mgv=当火车速度增大时，应适当增大转弯半径或增加内外轨道的高度差。故选BD。4．（2023秋·江苏淮安·高一淮阴中学校考期末）铁路弯道处，外轨比内轨高。当火车以规定速度v0通过弯道时，所需的向心力完全由火车重力和轨道支持力的合力提供。若列车通过弯道的速度大于vA．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为v0B．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为v0C．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力与速度为v0D．内轨与轮缘间产生侧压力，支持力与速度为v0【答案】B【详解】当火车以规定速度v0竖直方向有F若列车通过弯道的速度大于v0竖直方向有F可知列车通过弯道的速度大于v0时，支持力比速度为v5．（2022秋·河南开封·高三阶段练习）（多选）从高速公路下来需要通过一段转弯半径较小的匝道，由于车速较大，匝道的路面都不是水平的。图示为某一段匝道的俯视示意图，当汽车行驶的速率为v0A．匝道外侧较低，内侧较高B．以相同的速度经过匝道时，质量大的汽车不容易打滑C．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0D．当车速高于v0【答案】CD【详解】A．当汽车行驶的速率为v0BC．根据A分析可知，内侧较低，外侧较高，设倾角为θ，靠重力和支持力的合力提供向心力，则有mg可知，汽车是否容易打滑与汽车的质量无关，与速度有关，则有v=可知，当路面结冰时，与未结冰时相比，v0D．当车速高于v06．（2021·辽宁·抚顺县高级中学校高三阶段练习）如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨组成的轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（）A．B．若火车速度大于v时，火车将受到外轨侧压力作用，其方向平行轨道平面向外C．为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可以适当增大弯道半径或适当增加内外轨的高度差D．无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力【答案】C【详解】A．火车做圆周运动的向心力由重力及轨道对它的支持力的合力提供根据牛顿第二定律得联立得故A错误；B．若火车速度大于v时，火车有做离心运动的趋势，火车将受到外轨侧压力作用，压力方向平行轨道平面向内，故B错误；C．根据可知，要提高速度，一方面可以增大半径，另一方面可以增大θ，即内外轨的高度差，故C正确。D．如果火车以的速度经过弯道，则对内外轨都没有侧向压力，故D错误。故选C。7．（2021·湖南·嘉禾县第一中学高一阶段练习）圆周运动在生活中处处可见。下面四幅图用圆周运动知识来描述，其中正确的是（）A．图甲表示荡秋千。人在竖直平面内做圆周运动，由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力B．图乙表示一列拐弯的火车。火车拐弯时速度越小，对铁路路基磨损就一定越小C．图丙表示一座拱形桥。若有一车以一定速度安全过桥，桥受到车的压力一定小于车受到的重力D．图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动。将运动员和自行车看做一个整体时其受四个力作用【答案】C【详解】A．荡秋千时，绳子拉力和重力在沿绳方向上分力的合力提供向心力，故A错误；B．火车转弯时，如果速度，是由重力与支持力的合力提供向心力，火车的速度小于该值时，火车拐弯时速度越小，则铁路路基磨损就越大，故B错误；C．车过拱形桥有桥受到车的压力一定小于车的重力，故C正确。D．在室内自行车比赛中，自行车在赛道上做匀速圆周运动，将运动员和自行车看作一个整体，受重力、支持力以及摩擦力三个力作用，故D错误。故选C。8．（2021·西藏昌都市第三高级中学高二期中）石拱桥是中国传统的桥梁四大基本形式之一。假设如图所示拱形桥形状为半径为R的圆的一部分，一辆汽车以速度v匀速通过该桥，图中拱形桥的最高点为Q，重力加速度为g，汽车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（）

A．汽车运动到Q点时处于超重状态B．汽车运动到Q点时牵引力大于阻力C．汽车从上桥到下驶的速度D．上桥到下桥过程，牵引力先增大后减小【答案】C【详解】A.汽车运动到Q点时，由于加速度向下，因此处于失重状态，A错误；B.由于匀速率行驶，汽车运动到Q点时牵引力等于阻力，B错误；C.在最高点时，最容易脱离桥面，在最高点时最大速度为v，则可得C正确；D.到达桥顶时，牵引力最小，故上桥到下桥过程，牵引力先减小后增大，D错误。故选C。9．（2021·湖北·高三阶段练习）如图是一个学员驾着教练车在水平路面上匀速转弯时的情形，考虑空气阻力，则下列说法中正确的是（）

A．教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相反B．教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相同C．教练车所受地面的摩擦力指向弯道内侧且偏向小车前进的方向D．教练车所受地面的摩擦力垂直小车前进的方向且指向弯道内侧【答案】C【详解】因为教练车做匀速圆周运动，其所受地面的摩擦力是静摩擦力，方向指向弯道内侧且偏向小车前进的方向，其切线分量与空气阻力平衡，沿着半径方向的分量充当向心力，故选C。10．（2022·全国·高一期末）如图所示，完全相同的两车在水平面同心圆弧道路上转弯，甲行驶在内侧、乙行驶在外侧，它们转弯时速度大小相等，则两车在转弯时，下列说法正确的是（）A．角速度B．向心加速度a甲>a乙C．地面对车的径向摩擦力f甲＜f乙D．若两车转弯速度过大，则乙车更容易发生侧滑【答案】B【详解】A．由于题中已知二者线速度大小相等，即v甲=v乙，由于R甲＜R乙，根据可知二者角速度大小关系为故A错误；B．向心加速度可知二者向心加速度大小关系为故B正确；C．地面对车的径向摩擦力提供向心力由于甲、乙两辆车的质量相等，二者地面对车的径向摩擦力故C错误；D．由向心力由于，所以当两车的速度大小相等时，甲需要的向心力大，当摩擦力不足以提供向心力时，就会发生侧滑，所以若两车转弯速度过大，则甲车更容易发生侧滑，故D错误。故选B。二、多选题11．（2021·广东广州·高三阶段练习）如图是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴转动速度慢慢变快，高速转动时衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则（）A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会做近心运动B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水会做离心运动C．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由衣服所受摩擦力提供D．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由桶壁对衣服的弹力提供【答案】BD【详解】A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会随衣服做圆周运动，选项A错误；B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水的附着力不能提供做圆周运动的向心力时会做离心运动，选项B正确；CD．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由筒壁对衣服的弹力提供，竖直方向摩擦力与重力平衡，选项C错误，D正确。故选BD。12．（2021·云南·弥勒市第二中学高一期中）汽车通过拱形桥时的运动可以看作圆周运动，如图所示。质量为m的汽车以速度v通过半径为R的拱形桥最高点时，下列说法正确的是（）

A．桥对汽车的支持力等于汽车对桥的压力 B．汽车对桥的压力大小为mgC．桥对汽车的支持力大小为 D．无论汽车的速度有多大，汽车对桥始终有压力【答案】AC【详解】A．根据牛顿第三定律，桥对汽车的支持力与汽