2020高中物理 第六章 圓周運(yùn)動(dòng) 4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)（含解析）新人教版第二冊(cè)

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1、第六章 4生活中的圓周運(yùn)動(dòng) A組：合格性水平訓(xùn)練 1．(離心運(yùn)動(dòng)的理解)關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是(　　) A．物體一直不受外力作用時(shí)，可能做離心運(yùn)動(dòng) B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在外界提供的向心力突然變大時(shí)做離心運(yùn)動(dòng) C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，只要向心力的數(shù)值發(fā)生變化便將做離心運(yùn)動(dòng) D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)外界提供的向心力突然消失或數(shù)值變小時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng) 答案　D 解析　物體一直不受外力作用，物體應(yīng)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合外力等于向心力，當(dāng)外界提供的向心力增大時(shí)，物體所需的向心力并沒有增大，物體將做近心運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；

2、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力的數(shù)值發(fā)生變化，物體可能仍做圓周運(yùn)動(dòng)，例如變速圓周運(yùn)動(dòng)，也可能做近心運(yùn)動(dòng)或離心運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)的條件可知，D正確。 2．(航天器中的失重現(xiàn)象)(多選)航天飛機(jī)在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)于航天員，下列說法中正確的是(　　) A．航天員仍受重力作用 B．航天員受的重力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 C．航天員處于超重狀態(tài) D．航天員對(duì)座椅的壓力為零 答案　ABD 解析　航天飛機(jī)在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，依然受地球的吸引力，而且正是這個(gè)吸引力提供航天飛機(jī)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，航天員的加速度與航天飛機(jī)的相同，也是重力提供向心力，即mg＝

3、m，A、B正確；此時(shí)航天員不受座椅彈力，即對(duì)座椅無壓力，處于完全失重狀態(tài)，D正確，C錯(cuò)誤。 3．(豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng))秋千的吊繩有些磨損，在擺動(dòng)過程中，吊繩最容易斷裂的時(shí)候是秋千(　　) A．在下擺過程中 B．在上擺過程中 C．?dāng)[到最高點(diǎn)時(shí) D．?dāng)[到最低點(diǎn)時(shí) 答案　D 解析　當(dāng)秋千擺到最低點(diǎn)時(shí)速度最大，由F－mg＝m知，吊繩中拉力F最大，吊繩最容易斷裂，D正確。 4.(拱形橋問題)在較大的平直木板上相隔一定距離釘幾個(gè)釘子，將三合板彎曲成拱橋形卡入釘子內(nèi)形成拱形橋，三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增加摩擦，這樣玩具慣性車就可以在橋面上跑起來了。把這套系統(tǒng)放在電子秤上做實(shí)驗(yàn)，如圖

4、所示，關(guān)于實(shí)驗(yàn)中電子秤的示數(shù)，下列說法正確的是(　　) A．玩具車靜止在拱橋頂端時(shí)的示數(shù)小一些 B．玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)的示數(shù)大一些 C．玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)處于超重狀態(tài) D．玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)速度越大(未離開拱橋)，示數(shù)越小 答案　D 解析　玩具車運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，受向下的重力和向上的支持力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mg－FN＝m，即FN＝mg－m

5、D正確。 5.(汽車轉(zhuǎn)彎問題)在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些，汽車的運(yùn)動(dòng)可看做是半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)內(nèi)、外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L。已知重力加速度為g，要使車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進(jìn)方向)摩擦力等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　設(shè)路面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ＝m，又由數(shù)學(xué)知識(shí)可知tanθ＝，聯(lián)立解得v＝，B正確。 6.(輕繩模型)(多選)如圖所示，用長為l的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平

6、面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是(　　) A．小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力 B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零 C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則其在最高點(diǎn)的速率為 D．小球過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力 答案　CD 解析　小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)，向心力可能等于重力也可能等于重力與繩子的拉力之和，取決于小球的瞬時(shí)速度的大小，A錯(cuò)誤；小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)，如果向心力完全由重力充當(dāng)，則繩子的拉力為零，B錯(cuò)誤；小球剛好能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則在最高點(diǎn)，重力提供向心力，v＝，C正確；小球在圓周最低點(diǎn)時(shí)，具有豎直向上的向心加速度，處于超重狀態(tài)，拉力一定大于重

7、力，故D正確。 7.(輕繩模型)如圖所示，某公園里的過山車駛過軌道的最高點(diǎn)時(shí)，乘客在座椅里面頭朝下，人體顛倒，若軌道半徑為R，人體重為mg，要使乘客經(jīng)過軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力等于自身的重力，則過山車在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為(　　) A．0 B. C. D. 答案　C 解析　由題意知，乘客受到座椅的壓力F＝mg，則F＋mg＝2mg＝m，故最高點(diǎn)處速度大小v＝，C正確。 8．(拱形橋問題)城市中為了解決交通問題，修建了許多立交橋。如圖所示，橋面是半徑為R的圓弧形的立交橋AB橫跨在水平路面上，一輛質(zhì)量為m的小汽車，從A端沖上該立交橋，小汽車到達(dá)橋頂時(shí)的速度大小為v1，若小汽車在上

8、橋過程中保持速率不變，則(　　) A．小汽車通過橋頂時(shí)處于失重狀態(tài) B．小汽車通過橋頂時(shí)處于超重狀態(tài) C．小汽車在上橋過程中受到橋面的支持力大小為FN＝mg－m D．小汽車到達(dá)橋頂時(shí)的速度必須大于 答案　A 解析　由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)知，小汽車通過橋頂時(shí)，其加速度方向向下，由牛頓第二定律得mg－FN＝m，解得FN＝mg－m＜mg，故其處于失重狀態(tài)，A正確，B錯(cuò)誤；FN＝mg－m只在小汽車通過橋頂時(shí)成立，而在其上橋過程中不成立，C錯(cuò)誤；由mg－FN＝m，F(xiàn)N≥0，解得v1≤，D錯(cuò)誤。 9.(輕桿模型)如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在桿的一端，在豎直面內(nèi)繞桿的另一端O做圓周運(yùn)動(dòng)。小球運(yùn)動(dòng)

9、到最高點(diǎn)時(shí)速度為v＝，L是球心到O點(diǎn)的距離，則球?qū)U的作用力是(　　) A.mg的拉力 B.mg的壓力 C．零 D.mg的壓力 答案　B 解析　當(dāng)重力完全充當(dāng)向心力時(shí)，球?qū)U的作用力為零，mg＝m，解得v′＝，而 <時(shí)，故桿對(duì)球是支持力，即mg－FN＝m，解得FN＝mg，由牛頓第三定律，球?qū)U的壓力為mg，故選B。 10.(拱形橋問題)如圖所示，是一座半徑為40 m的圓弧形拱形橋。一質(zhì)量為1.0×103 kg的汽車，行駛到拱形橋頂端時(shí)，汽車運(yùn)動(dòng)速度為10 m/s，則此時(shí)汽車運(yùn)動(dòng)的向心加速度為多大？向心力為多大？汽車對(duì)橋面的壓力是多少？(取g＝10 m/s2) 答案　

10、2.5 m/s2　2.5×103 N　7.5×103 N 解析　汽車的向心加速度 an＝＝ m/s2＝2.5 m/s2。 汽車的向心力 Fn＝ma＝1.0×103×2.5 N＝2.5×103 N。 在橋的最高點(diǎn)，汽車的向心力由重力和橋的支持力的合力提供，如圖所示，F(xiàn)n＝mg－FN， 則FN＝mg－Fn＝1.0×103×10 N－2.5×103 N＝7.5×103 N， 根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋的壓力 F壓＝FN＝7.5×103 N。 11．(汽車轉(zhuǎn)彎問題)某游樂場里的賽車場地為圓形，半徑為100 m，一賽車和車手的總質(zhì)量為100 kg，輪胎與地面間的最大靜摩擦力為600

11、 N。(g取10 m/s2) (1)若賽車的速度達(dá)到72 km/h，這輛車在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑？ (2)若將場地建成外高內(nèi)低的圓形，且傾角為30°，賽車的速度多大時(shí)，車手感覺不到自己有相對(duì)車側(cè)向運(yùn)動(dòng)的趨勢？ 答案　(1)不會(huì)側(cè)滑　(2)24 m/s 解析　(1)賽車在場地上做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由靜摩擦力提供。賽車做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力為Fn＝m＝400 N<600 N，所以賽車在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生側(cè)滑。 (2)由題意得車手不受座椅側(cè)向的摩擦力，于是車手只受支持力和重力，由牛頓第二定律知mgtanθ＝m，解得v＝≈24 m/s。 B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練 12.(火車轉(zhuǎn)彎問題)(多

12、選)火車轉(zhuǎn)彎可近似看成是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)火車以規(guī)定速度通過時(shí)，內(nèi)外軌道均不受側(cè)向擠壓，如圖。現(xiàn)要降低火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的規(guī)定速度，須對(duì)鐵路進(jìn)行改造，從理論上講以下措施可行的是(　　) A．減小內(nèi)外軌的高度差 B．增加內(nèi)外軌的高度差 C．減小彎道半徑 D．增大彎道半徑 答案　AC 解析　當(dāng)火車以規(guī)定速度通過彎道時(shí)，火車的重力和支持力的合力提供向心力，如圖所示：即Fn＝mgtanθ＝m，故v＝，若使火車經(jīng)過彎道時(shí)的速度v減小，則可以減小傾角θ，即減小內(nèi)外軌的高度差，或者減小彎道半徑R，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤。 13.(輕桿模型)(多選)如圖所示，小球m在豎直放置的光滑的圓形管

13、道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是 B．小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零 C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球一定無作用力 D．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力 答案　BD 解析　圓形管外側(cè)、內(nèi)側(cè)都可以對(duì)小球提供彈力，故小球通過最高點(diǎn)的最小速度為零，A錯(cuò)誤，B正確。小球在水平線ab以下時(shí)，合外力必須有指向圓心方向的分力提供向心力，故外側(cè)管壁一定對(duì)小球有作用力，C錯(cuò)誤，D正確。 14.(輕桿模型)長L＝0.5 m的輕桿，其一端連接著一個(gè)零件A，A的質(zhì)量m＝2 kg?，F(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞輕桿另一端O

14、點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。在A通過最高點(diǎn)時(shí)，求下列兩種情況下A對(duì)桿的作用力大小。(g＝10 m/s2) (1)A的速率為1 m/s； (2)A的速率為4 m/s。 答案　(1)16 N　(2)44 N 解析　以A為研究對(duì)象，設(shè)其受到桿的拉力為F， 則有mg＋F＝m。 (1)代入數(shù)據(jù)v1＝1 m/s， 可得F1＝m＝2× N＝－16 N， 即A受到桿的支持力為16 N。 根據(jù)牛頓第三定律可得A對(duì)桿的作用力為壓力，大小為16 N。 (2)代入數(shù)據(jù)v2＝4 m/s， 可得F2＝m＝2× N＝44 N， 即A受到桿的拉力為44 N。 根據(jù)牛頓第三定律可得A對(duì)桿的作用力為拉力，大小為44 N。 - 8 -