6.4　生活中的圆周运动同步练2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

新人教版高中物理必修第二册PAGEPAGE1生活中的圆周运动基础过关1.下列哪种现象利用了物体的离心运动()A.车转弯时要限制速度B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D.离心水泵工作时解析车辆转弯时限速和修筑铁路时弯道处内轨低于外轨都是为了防止因为离心运动而产生侧翻危险，转速很高的砂轮半径不能做得太大也是为了防止因离心运动而将砂轮转坏，离心水泵工作是运用了水的离心运动规律，选项D正确。答案D2.如图所示，汽车以速度v通过一弧形的拱桥顶端时，关于汽车所需向心力的说法正确的是()A.汽车的向心力就是它所受的重力B.汽车所受的重力与支持力的合力提供向心力，方向指向圆心C.汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用D.以上说法均不正确解析汽车在拱桥顶端时所受到的合外力提供向心力，而合外力就是重力与支持力的合力，故选项B正确，A、C错误；因为物体的向心力是物体所受力的合力，并不是单独的一个力。答案B3.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067公里，共有23个弯道，如图所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是()A.是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B.是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的C.是由于赛车行驶到弯道时.运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的D.由公式F＝mω2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道解析赛车在水平路面上转弯时，静摩擦力提供向心力，最大静摩擦力与重力成正比，而需要的向心力为eq\f(mv2,R)。赛车在转弯前速度很大，转弯时做圆周运动的半径就需要大，运动员没有及时减速就会造成赛车冲出跑道，选项B正确，A、C、D错误。答案B4.如图所示，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，两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙。以下说法正确的是()A.f甲小于f乙B.f甲等于f乙C.f甲大于f乙D.f甲和f乙的大小均与汽车速率无关解析汽车在水平面内做匀速圆周运动，摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，即f＝F向＝meq\f(v2,r)，由于r甲＞r乙，则f甲＜f乙，选项A正确。答案A5.有一运输西瓜的汽车，以5m/s的速率通过一个半径为R＝10m的凹形桥，车经凹形桥最低点时，车中间一个质量为6kg的大西瓜受到周围西瓜对它的作用力大小为(g取10m/s2)()A.60N B.75NC.45N D.0N解析车中间一个质量为6kg的大西瓜受到周围西瓜对它的作用力和重力的作用，其合力提供做圆周运动的向心力，即F－mg＝meq\f(v2,r)，所以F＝mg＋meq\f(v2,r)＝75N，选项A、C、D错误，B正确。答案B6.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θ，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eq\r(gRtanθ)，则()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eq\f(mg,cosθ)D.这时铁轨对火车的支持力大于eq\f(mg,cosθ)解析由牛顿第二定律F合＝meq\f(v2,R)，解得F合＝mgtanθ，此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，FNcosθ＝mg，则FN＝eq\f(mg,cosθ)，内、外轨道对火车均无侧压力，故选项C正确，A、B、D错误。答案C7.飞机在做俯冲拉起运动时，可以看作是圆周运动。如图所示，若在最低点附近做半径为R＝180m的圆周运动，飞行员的质量为m＝70kg，飞机经过最低点P点时的速度为v＝360km/h，试计算一下飞行员对座位的压力约是多大？(g取10m/s2)解析飞行员在最低点受重力和座位的支持力，向心力由此二力的合力提供。所以，FN－mg＝meq\f(v2,R)，FN＝mg＋eq\f(mv2,R)，代入数据得，FN＝70×10N＋70×eq\f(1002,180)N≈4590N。根据牛顿第三定律可知，飞行员对座位的压力也为4590N。答案4590N能力提升8.实验室模拟拱形桥来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力。在较大的平整木板上相隔一定的距离钉4个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉内，三合板上表面事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，关于电子秤的示数下列说法正确的是()A.玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些B.玩具车运动通过拱桥顶端时的示数大C.玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态D.玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥)，示数越小解析玩具车在最高点时，受向下的重力和向上的支持力作用，根据牛顿第二定律得mg－FN＝meq\f(v2,R)，即FN＝mg－meq\f(v2,R)＜mg，根据牛顿第三定律得玩具车对桥面的压力FN′＝FN，所以玩具车运动通过拱桥顶端时，速度越大(未离开拱桥)，示数越小，选项D正确。答案D9.如图所示为一辆厢式货车的后视图。该厢式货车在水平路面上做转弯测试，圆弧形弯道的半径R＝8m，车轮与路面间的最大径向摩擦力为车对路面压力的0.8。货车内顶部用细线悬挂一个小球P，在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速运动时，传感器的示数F＝4N。取重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。(1)货车向左转弯还是右转弯？(2)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，为了防止侧滑，车的最大速度vmax是多大？(3)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数为F′＝5N，此时细线与竖直方向的夹角θ是多大？货车的速度v′有多大？解析(1)货车向左转弯。(2)货车的总质量为M，转弯时不发生侧滑有μMg≥eq\f(Mveq\o\al(2,max),R)解得vmax≤eq\r(μgR)＝8m/s(3)车匀速运动时F0＝mg＝4N，m＝0.4kg此次转弯时小球受绳的拉力F′＝5N，分析有cosθ＝eq\f(mg,F′)＝0.8