20192020學(xué)年高中物理第五章7.生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)(含分析)新人教版必修220192020學(xué)年高中物理第五章7.生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)(含分析)新人教版必修211/11螃PAGE11羀肀薇蚅芅肇薂羈羀20192020學(xué)年高中物理第五章7.生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)(含分析)新人教版必修27.生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1.物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)軌跡()

必然是直線

必然是曲線

分析離心運(yùn)動(dòng)即物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),故其運(yùn)動(dòng)軌跡不能能是圓,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若F合為零,則物體將沿切線方向以直線軌跡遠(yuǎn)離圓心;若F合小于F向,則物體將沿曲線(夾在切線與圓周之間)遠(yuǎn)離圓

心,應(yīng)選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。答案D

2.(多項(xiàng)選擇)以下列圖,宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中處于完好失重狀態(tài),以下說(shuō)法正

確的是()

宇航員仍受重力的作用

宇航員受力平衡

分析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的宇航員,所受重力全部供應(yīng)其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,處于完好失

重狀態(tài),其實(shí)不是宇航員不受重力作用,選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。

答案AC

.

1

以下列圖,質(zhì)量相等的汽車甲和汽車乙,以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),汽車甲在汽車乙的外側(cè)。兩車沿半徑方向碰到的摩擦力分別為f甲和f乙。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()FFA.f甲小于f乙FFB.Ff甲等于Ff乙C.f甲大于f乙FFD.f甲和f乙的大小均與汽車速率沒關(guān)FF分析汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),摩擦力供應(yīng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,即f??2,由于向=m??rF=F甲>r乙f甲f乙,A正確。,則F<F答案A

4.

以下列圖,在較大的平直木板上相隔必然距離釘幾個(gè)釘子,將三合板波折成拱橋形卡入釘子內(nèi)形成

拱形橋,三合板上表面早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(lái)了。

把這套系統(tǒng)放在電子秤上做實(shí)驗(yàn),關(guān)于實(shí)驗(yàn)中電子秤的示數(shù)以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

玩具車靜止在拱橋頂端時(shí)的示數(shù)小一些

玩具車運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱橋頂端時(shí)的示數(shù)大一些

C.玩具車運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱橋頂端時(shí)處于超重狀態(tài)

D.玩具車運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱橋頂端時(shí)速度越大(未走開拱橋),示數(shù)越小

2

分析當(dāng)玩具車靜止在拱橋頂端時(shí),臺(tái)秤的示數(shù)等于整套系統(tǒng)的重力,運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱形橋的頂端時(shí),由于

玩具車做的是圓周運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,處于失重狀態(tài),臺(tái)秤的示數(shù)變小,且速度越大,示數(shù)越小。

答案D

5.如圖為模擬過(guò)山車的實(shí)驗(yàn)裝置,小球從左側(cè)的最高點(diǎn)釋放后能夠經(jīng)過(guò)豎直圓軌道而到達(dá)右側(cè)。若

豎直圓軌道的半徑為R,要使小球能順利經(jīng)過(guò)豎直圓軌道,則小球經(jīng)過(guò)豎直圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)的角速

度最小為()

A.√????√????????C.√D.√????

2??分析小球能經(jīng)過(guò)豎直圓軌道的最高點(diǎn)的臨界狀態(tài)為重力供應(yīng)向心力,即mg=mωR,解得ω=√??,選項(xiàng)C正確。

答案C

6.以下列圖,公路在經(jīng)過(guò)小型水庫(kù)泄洪閘的下游時(shí)常常要修建凹型橋,也叫“過(guò)水道面”。現(xiàn)有一

“過(guò)水道面”的圓弧半徑為50m,一輛質(zhì)量為800kg的小汽車駛過(guò)“過(guò)水道面”。當(dāng)小汽車經(jīng)過(guò)

“過(guò)水道面”的最低點(diǎn)時(shí)速度為5m/s。g取10m/s2,問(wèn)此時(shí)汽車對(duì)路面的壓力為多大?

分析汽車在“過(guò)水道面”的最低點(diǎn)時(shí)受力以下列圖。

由牛頓第二定律得N????2,解得N??2800×10800×25N8400N,依照牛頓第三定律,??50??汽車對(duì)路面的壓力FN'=FN=8400N。

答案8400N

.

3

以下列圖,一傾斜的勻質(zhì)圓圍繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物體與圓盤向來(lái)保持相對(duì)靜止。物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為√3(設(shè)最大靜摩擦力2等于滑動(dòng)摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,取10m/s2。g求ω的最大值。分析當(dāng)小物體轉(zhuǎn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)為臨界點(diǎn),由牛頓第二定律知,cos30°sin30°2μmg-mg=mωr得ω=1.0rad/s

答案1.0rad/s

能力提升

1.在世界一級(jí)方程式錦標(biāo)賽中,賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí),常常在彎道上沖出跑道,其原因是()

A.賽車行駛到彎道時(shí),運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤

B.賽車行駛到彎道時(shí),沒有及時(shí)加速

C.賽車行駛到彎道時(shí),沒有及時(shí)減速

D.在彎道處汽車碰到的摩擦力比在直道上小

分析賽車在水平彎道上行駛時(shí),摩擦力供應(yīng)向心力,而且速度越大,需要的向心力越大,如不及時(shí)減

速,當(dāng)摩擦力不足以供應(yīng)向心力時(shí),賽車就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),沖出跑道,應(yīng)選項(xiàng)C正確。答案C

2.(多項(xiàng)選擇)

4

鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同樣的,已知內(nèi)外軌道對(duì)水平面傾角為θ,彎道處的圓弧半徑為R,

若質(zhì)量為m的火車以速度v經(jīng)過(guò)某彎道時(shí),內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用,下面分析正確的選項(xiàng)是()

??2A.軌道半徑R=??

B.v=√????tan??

C.若火車速度小于v時(shí),外軌將碰到側(cè)壓力作用,其方向平行軌道平面向內(nèi)

D.若火車速度大于v時(shí),外軌將碰到側(cè)壓力作用,其方向平行軌道平面向外

分析

火車轉(zhuǎn)彎時(shí)受力以下列圖,火車轉(zhuǎn)彎的向心力由重力和支持力的合力供應(yīng),則tan??2,故轉(zhuǎn)彎mgθ=m??半徑??2;轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度tan;若火車速度小于v時(shí),需要的向心力減小,此時(shí)內(nèi)軌對(duì)R=??tan??v=√??????車輪產(chǎn)生一個(gè)向外的作用力,即車輪擠壓內(nèi)軌;若火車速度大于v時(shí),需要的向心力變大,外軌對(duì)車

輪產(chǎn)生一個(gè)向里的作用力,即車輪擠壓外軌。

答案BD

3.(多項(xiàng)選擇)如圖甲所示,在圓滑水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一木塊A,用細(xì)繩的一端系住木塊A,另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)中

心的圓滑小孔O懸掛另一木塊B。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A恰能隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起做勻速圓周運(yùn)

動(dòng),圖乙為其俯視圖,則()

A.當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5ω時(shí),木塊A將沿圖乙中的a方向運(yùn)動(dòng)

B.當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5ω時(shí),木塊A將沿圖乙中的b方向運(yùn)動(dòng)

5

C.當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5ω時(shí),木塊A將沿圖乙中的b方向運(yùn)動(dòng)

D.當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5ω時(shí),木塊A將沿圖乙中的c方向運(yùn)動(dòng)

分析木塊A以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力由細(xì)繩的拉力供應(yīng),大小等于木塊B所受的重

力,而木塊B所受重力不變,因此轉(zhuǎn)臺(tái)角速度增大時(shí),木塊A需要的向心力大于B所受的重力,A做離心運(yùn)動(dòng),故B正確;轉(zhuǎn)臺(tái)角速度減小時(shí),木塊A需要的向心力小于木塊B所受的重力,故D正確。

答案BD

4.(多項(xiàng)選擇)在云南省某些地方到現(xiàn)在還要依靠滑鐵索過(guò)江(如圖甲),若把滑鐵索過(guò)江簡(jiǎn)化成圖乙的模

型,鐵索的兩個(gè)固定點(diǎn)A、B在同一水平面內(nèi),AB間的距離為L(zhǎng)=80m,繩子的最低點(diǎn)離AB間的垂直

距離為h=8m,若把繩子看作是圓弧,已知一質(zhì)量m=52kg的人借助滑輪(滑輪質(zhì)量不計(jì))滑到最低點(diǎn)的速度為2),那么()10m/s(g取10m/s

人在整個(gè)繩子上運(yùn)動(dòng)可看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B.可求得繩子的圓弧半徑為104m

C.人在滑到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩子的壓力為570N

D.在滑到最低點(diǎn)時(shí)人處于失重狀態(tài)

分析依照題意,2??2()2,得104m。在最低點(diǎn)??2,得570N。此時(shí)人處于超重狀態(tài),2??選項(xiàng)B、C正確。

答案BC

5.(多項(xiàng)選擇)以下列圖,用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),圓周半徑為R。則以下

說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

6

A.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩子張力能夠?yàn)榱?/p>

小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零

C.小球恰好過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度是√????

D.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),繩子對(duì)小球的作用力能夠與球所受的重力方向相反

分析小球在最高點(diǎn)時(shí),受重力mg、繩子豎直向下的拉力F(注意:繩子不能夠產(chǎn)生豎直向上的支持力),

??2向心力為F向=mg+F,依照牛頓第二定律得mg+F=m。可見,v越大,F越大;v越小,F越小。當(dāng)F=0??

??2時(shí),mg=m,得v臨界=√????。因此,選項(xiàng)A、C正確。??

答案AC

6.以下列圖,小球P用兩根長(zhǎng)度相等、不能伸長(zhǎng)的細(xì)繩系于豎直桿上,隨桿轉(zhuǎn)動(dòng)。若轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為

ω,則以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()

A.ω只有高出某一值時(shí),繩子AP才有拉力

B.繩子BP的拉力隨ω的增大而增大

C.繩子BP的張力必然大于繩子AP的張力

D.當(dāng)ω增大到必然程度時(shí),繩子AP的張力大于繩子BP的張力

分析小球P的重力、繩子BP的張力及繩子AP中可能存在的張力的合力供應(yīng)小球P做勻速圓周運(yùn)

動(dòng)的向心力。用正交分解法求出小球P分別在水平、豎直兩個(gè)方向碰到的合力????合、????合,由牛

頓運(yùn)動(dòng)定律列方程,????合=mrω2,????合=0,分析談?wù)摽芍狝、B、C正確,D錯(cuò)誤。

答案D

7.一輛質(zhì)量為800kg的汽車在圓弧半徑為50m的拱橋上行駛。(g取10m/s2)

(1)若汽車到達(dá)橋頂時(shí)速度為v1=5m/s,汽車對(duì)橋面的壓力是多大?

7

汽車以多大速度經(jīng)過(guò)橋頂時(shí),恰好對(duì)橋面沒有壓力?

(3)汽車對(duì)橋面的壓力過(guò)小是不安全的,因此汽車過(guò)橋時(shí)的速度不能夠過(guò)大。關(guān)于同樣的車速,拱橋圓

弧的半徑大些比較安全,還是小些比較安全?

若是拱橋的半徑增大到與地球半徑同樣大,汽車要在橋面上騰空,速度最少為多大?(已知地球半徑為6400km)

分析以下列圖,汽車到達(dá)橋頂時(shí),碰到重力mg和橋面對(duì)它的支持力FN的作用。

(1)汽車對(duì)橋面的壓力大小等于橋面對(duì)汽車的支持力FN。汽車過(guò)橋時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng),重力和支持

力的合力供應(yīng)向心力,

??12依照牛頓第二定律有mg-FN=m??

??12因此FN=mg-m??=7600N

故汽車對(duì)橋面的壓力為7600N。

汽車經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)恰好對(duì)橋面沒有壓力,則FN=0,即汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完好由其自己重

??2力來(lái)供應(yīng),因此有mg=m?