2023-2024学年高一物理人教版2019试题6.4生活中的圆周运动（基础达标练）-1

6.4生活中的圆周运动（基础达标练）（解析版）一、单选题（本大题共12小题）1.一质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力

B.汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104N

C.汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑

【答案】D

【解析】汽车做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，如果车速达到20 m/s，根据牛顿第二定律求出所需向心力，与侧向最大静摩擦力比较判断是否发生侧滑及求出最大的向心加速度。

关键找出向心力来源，将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较，若静摩擦力不足提供向心力，则车会做离心运动。

【解答】A、汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，在沿速度方向上还受牵引力与阻力的作用，故A错误；

B、如果车速达到20m/s，需要的向心力

F=mv2r=2.0×103×20280N=1.0×104N，故B错误；

C、最大静摩擦力f=1.4×1042.如图所示，图甲是A汽车在水平路面上转弯行驶，图乙是B汽车在倾斜路面上转弯行驶.关于两辆汽车的受力情况，以下说法正确的是(

)A.两车都受到路面竖直向上的支持力作用

B.两车都一定受平行于路面指向弯道内侧的摩擦力

C.A车可能不受平行于路面指向弯道内侧的摩擦力

D.B车可能受平行于路面指向弯道外侧的摩擦力【答案】D

【解析】汽车转弯可看作圆周运动，圆周运动需要向心力，在水平路面上向心力由指向弯道内侧的摩擦力提供，在倾斜路面上重力和支持力的合力可能指向圆心，以设定速度通过时可以不受地面指向弯道内侧的摩擦力作用。类似于火车转弯问题。

【解答】A.倾斜面上汽车受到的支持力与斜面垂直，故A错误；

BD.汽车转弯时的运动可看成圆周运动，向心力方向指向弯道内侧，令斜面的夹角为θ，当汽车速度满足m v2 r =mgtanθ，可知，v=grtanθ，汽车不受摩擦力作用，汽车在倾斜路面转弯，当速度小于grtanθ3.如图所示列车匀速驶入的圆弧弯道时，列车所受的合力(

)A.

为零 B.

指向运动方向 C.

指向轨道内侧 D.

指向轨道外侧【答案】C

【解析】匀速圆周运动，合力提供向心力，向心力始终指向圆心。本题考查匀速圆周运动和向心力的概念，基础题。【解答】列车匀速驶入圆弧弯道时，做匀速圆周运动，合力提供向心力，指向圆心，故C正确。

4.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

【解析】搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律结合向心力公式得出临界速度，然后进行求解。

【解答】A、路面是水平时，根据μmg=mv2R，解得v=μgR，要想不发生侧滑，速度不能超过μgR，与汽车重量无关，故A错误；

B、提高汽车转弯时的速度，如果超过μgR，会发生侧滑，故B错误；

C、将转弯半径设计小些，最大速度

5.摆式列车是集计算机技术、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，直线行驶时，车厢又恢复原状，实现高速行车，并能达到既安全又舒适的要求。假设有一高速列车在水平面内行驶，以50m/s的速度拐弯，由列车上的传感器测得一个质量为50kg的乘客在拐弯过程中所受合力为500NA.150m B.250m C.300【答案】B

【解析】车厢在拐弯过程中所受合力提供向心力，从而求半径。

解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。

【解答】180km/h=50m/s，由合外力提供向心力F=mv2r可得：6.如图所示，汽车以一定速率通过桥面为圆弧的拱形桥，当汽车通过桥顶时(

)A.汽车的速度越大，则汽车对桥面的压力也越大

B.汽车处于超重状态

C.汽车对桥面的压力等于汽车所受的重力

D.若汽车的速度大到一定程度，汽车对桥面的压力可能为0【答案】B

【解析】本题考查应用物理规律分析实际生活中圆周运动问题的能力，关键是分析向心力的来源。

对汽车受力分析，根据汽车需要向心力列式即可解答。【解答】汽车过拱形桥时，需要向心力，可得mg-FN=mv2R，

A、汽车的速度越大，则汽车受到的支持力越小，根据牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力也越小，故A错误；

B、汽车加速度向下，则汽车处于失重状态，故B错误；

7.汽车在过凹凸路面时，都会做减速操作，如图，A，B分别是一段凹凸路面的最高点和最低点，若把汽车视作质点，则下列说法正确的是(

)A.汽车行驶到B点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全

B.汽车行驶到A点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全

C.汽车行驶到B点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使汽车飞离路面

D.汽车行驶到A点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使车胎受到更大的压力【答案】B

【解析】解：AC、汽车经过B点时存在向上加速度，由牛顿第二定律可知支持力N大于汽车重力，超重状态，其中FN=mg+mv2R，v减小，压力减小，故AC错误。

BD、汽车经过A点时有向下的加速度，所以出于失重状态，有：FN=mg-m8.当飞船在地球附近运行时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面上测得的体重mg。由此可知(

)A.当绕行速度等于Rg时，航天员处于失重状态

B.当绕行速度等于Rg时，航天员处于超重状态

C.当绕行速度大于Rg时，航天员处于失重状态

D.当绕行速度小于Rg时，航天员处于超重状态【答案】A

【解析】解：AB、当飞船在地球附近运行时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面上测得的体重mg，若做匀速圆周运动，根据mg=mv2R，知v=gR，此时加速度指向地心，航天员处于失重状态，故A正确，B错误；

CD、当绕行速度大于Rg时或小于gR，说明存在其他力，具体受力不确定，加速度方向不确定，不能确定是超重还是失重，故CD错误。

故选：A。9.如图所示，竖直平面上，质量为m的小球在重力和拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到最高点P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况说法中正确的是(

)A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动

B.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动

C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb做离心运动

D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做向心运动【答案】C

【解析】本题考查离心现象产生原因以及运动轨迹，当向心力突然消失或变小时，物体会做离心运动，运动轨迹可是直线也可以是曲线，要根据受力情况分析。

此题要理解离心运动的条件，结合力与运动的关系，当合力为零时，物体做匀速直线运动。【解答】BC.在竖直平面上，拉力和重力的合力提供小球所需的向心力。在最高点，当拉力消失，物体只受重力，将做平抛运动，故C正确，B错误；

D.当拉力减小时，将做离心运动，故D错误；

A.当拉力增大时，将沿pc轨道做近心运动，故A错误。

10.洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中不正确的是(

)A.脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的

B.加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好

C.水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故

D.靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好【答案】C

【解析】解：A、脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁。故A正确。

B、F=ma=mω2R，ω增大会使向心力F增大，而转筒有洞，不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，增大向心力，会使更多水滴被甩出去。故B正确。

C、水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉。故C错误。

D、中心的衣服，R比较小，角速度ω一样，所以向心力小，脱水效果差。故D正确。

本题选错误的，故选：C。

A、水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉．

B、F=ma=mω211.如图所示，一个杯子放在水平餐桌的转盘上随转盘作匀速圆周运动，下列说法正确的是(

)A.杯子受到桌面的摩擦力指向转盘中心

B.杯子受重力、支持力、向心力作用

C.

转盘转速一定时，杯子越靠近中心越容易做离心运动

D.转盘转速一定时，杯子里装满水比空杯子更容易做离心运动【答案】A

【解析】杯子做匀速圆周运动，竖直方向受到重力和支持力，水平方向受到静摩擦力提供向心力。注意向心力是效果力，不能说受到向心力。

根据牛顿第二定律结合向心力公式分析。【解答】AB.根据题意，对杯子受力分析，受重力、支持力和摩擦力，桌面的摩擦力提供杯子做匀速圆周运动的向心力，则指向转盘中心，故B错误，A正确；C.根据公式ω=2πn和F=mω2rD.根据题意可知，当转盘转速一定时，杯子和桌面间的最大静摩擦力不足以提供杯子做圆周运动的向心力时，杯子发生离心运动，则有μmg<m⋅4π2n故选A。

12.如图所示，长为l的细线一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，让小球在水平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，摆线与竖直方向成θ角，小球运动的相关物理量表达式正确的是(

)A.an=gtanθ B.【答案】D

【解析】小球在水平面内做匀速圆周运动，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求解向心加速度，根据线速度与角速度的关系表示线速度；根据周期与角速度的关系表示周期。

本题是圆锥摆问题，分析受力，作好受力分析图是基础，同时要掌握向心加速度的不同的表达式形式。

【解答】

A.对摆球做受力分析如图所示，

绳的拉力和重力的合力为F合=mgtanθ，F合充当向心力，则根据牛顿第二定律有：mgtanθ=man，解得小球转动的向心加速度为：an=gtanθ，故A错误；

B.小球做圆周运动的轨道半径为：r=lsinθ，根据线速度与角速度的关系有：v=ωr=ωlsinθ，故B错误；

C.根据周期与角速度的关系有：二、计算题（本大题共3小题）13.经验丰富的司机一般不会在弯道上超车，因为汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑危险。图中后方车辆质量m=2.0×103kg，行驶速度为v0=15m/s，水平弯道所在圆弧的半径是R=60m，汽车和地面的动摩擦因数μ=0.54(1)求这辆汽车转弯时需要的向心力大小F；(2)若司机想提速到v1【答案】解：(1)汽车转弯时需要的向心力为F(2)汽车转弯时，静摩擦力提供向心力，汽车受到的最大静摩擦力为F若司机想提速到v1=20m/s汽车会发生侧滑。14.我们常常在公园和古村洛中见到拱形桥，如图甲所示。一辆质量为1.2×103kg的小车，以10m/sm/s的速度经过半径为40m的拱形桥最高点，如图乙所示，取g=9.8m/s2。求：

(1)桥对小车支持力的大小；

(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力；

(3)【答案】解：(1)根据牛顿第二定律G-FN=mv2r，解得FN=9000N

(2)根据牛顿第二定律mg=mv2r，解得v'=20m/s

(3)由mg=mv2r，将地球半径代入，解得v=8.0×103m/s

答：(1)【解析】(1)根据向心力公式可以计算出桥对汽车的支持力；

(2)当桥面对小车的支持力为零时，汽车的速度最大；

(3)当桥面对汽车的支持力为零时，根据重力提供向心力求得汽车要在桥面腾空的速度。本题考查的是竖直面内圆周运动在最高点的运动情况，当汽车在经过桥顶时的最大速度时，仅有重力提供向心力，若超过这个速度，汽车将飞离桥面。

15.游乐场的悬空旋转椅可以抽象为如图所示的模型：一质量m=20kg的球通过长L=10m的轻绳悬于竖直面内的直角杆上，水平杆长L'=10m，整个装置绕竖直杆转动，绳子与竖直方向成θ角。当θ=37∘时，(取g=10m/s2，(1)