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

1.物體做離心運動時,其運動軌跡()

必然是直線

必然是曲線

分析離心運動即物體做遠離圓心的運動,故其運動軌跡不能能是圓,選項C錯誤;若F合為零,則物體將沿切線方向以直線軌跡遠離圓心;若F合小于F向,則物體將沿曲線(夾在切線與圓周之間)遠離圓

心,應選項D正確,選項A、B錯誤。答案D

2.(多項選擇)以下列圖,宇航員在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站中處于完好失重狀態,以下說法正

確的是()

宇航員仍受重力的作用

宇航員受力平衡

分析做勻速圓周運動的空間站中的宇航員,所受重力全部供應其做圓周運動的向心力,處于完好失

重狀態,其實不是宇航員不受重力作用,選項A、C正確,選項B、D錯誤。

答案AC

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1

以下列圖,質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動,汽車甲在汽車乙的外側。兩車沿半徑方向碰到的摩擦力分別為f甲和f乙。以下說法正確的選項是()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FF分析汽車在水平面內做勻速圓周運動,摩擦力供應做勻速圓周運動的向心力,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釘子,將三合板波折成拱橋形卡入釘子內形成

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了。

把這套系統放在電子秤上做實驗,關于實驗中電子秤的示數以下說法正確的選項是()

玩具車靜止在拱橋頂端時的示數小一些

玩具車運動經過拱橋頂端時的示數大一些

C.玩具車運動經過拱橋頂端時處于超重狀態

D.玩具車運動經過拱橋頂端時速度越大(未走開拱橋),示數越小

2

分析當玩具車靜止在拱橋頂端時,臺秤的示數等于整套系統的重力,運動經過拱形橋的頂端時,由于

玩具車做的是圓周運動,加速度方向向下,處于失重狀態,臺秤的示數變小,且速度越大,示數越小。

答案D

5.如圖為模擬過山車的實驗裝置,小球從左側的最高點釋放后能夠經過豎直圓軌道而到達右側。若

豎直圓軌道的半徑為R,要使小球能順利經過豎直圓軌道,則小球經過豎直圓軌道的最高點時的角速

度最小為()

A.√????√????????C.√D.√????

2??分析小球能經過豎直圓軌道的最高點的臨界狀態為重力供應向心力,即mg=mωR,解得ω=√??,選項C正確。

答案C

6.以下列圖,公路在經過小型水庫泄洪閘的下游時常常要修建凹型橋,也叫“過水道面”。現有一

“過水道面”的圓弧半徑為50m,一輛質量為800kg的小汽車駛過“過水道面”。當小汽車經過

“過水道面”的最低點時速度為5m/s。g取10m/s2,問此時汽車對路面的壓力為多大?

分析汽車在“過水道面”的最低點時受力以下列圖。

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??汽車對路面的壓力FN'=FN=8400N。

答案8400N

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3

以下列圖,一傾斜的勻質圓圍繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度ω轉動,盤面上離轉軸距離2.5m處有一小物體與圓盤向來保持相對靜止。物體與盤面間的動摩擦因數為√3(設最大靜摩擦力2等于滑動摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,取10m/s2。g求ω的最大值。分析當小物體轉動到最低點時為臨界點,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.在世界一級方程式錦標賽中,賽車在水平路面上轉彎時,常常在彎道上沖出跑道,其原因是()

A.賽車行駛到彎道時,運動員未能及時轉動方向盤

B.賽車行駛到彎道時,沒有及時加速

C.賽車行駛到彎道時,沒有及時減速

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,摩擦力供應向心力,而且速度越大,需要的向心力越大,如不及時減

速,當摩擦力不足以供應向心力時,賽車就會做離心運動,沖出跑道,應選項C正確。答案C

2.(多項選擇)

4

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

若質量為m的火車以速度v經過某彎道時,內、外軌道均不受側壓力作用,下面分析正確的選項是()

??2A.軌道半徑R=??

B.v=√????tan??

C.若火車速度小于v時,外軌將碰到側壓力作用,其方向平行軌道平面向內

D.若火車速度大于v時,外軌將碰到側壓力作用,其方向平行軌道平面向外

分析

火車轉彎時受力以下列圖,火車轉彎的向心力由重力和支持力的合力供應,則tan??2,故轉彎mgθ=m??半徑??2;轉彎時的速度tan;若火車速度小于v時,需要的向心力減小,此時內軌對R=??tan??v=√??????車輪產生一個向外的作用力,即車輪擠壓內軌;若火車速度大于v時,需要的向心力變大,外軌對車

輪產生一個向里的作用力,即車輪擠壓外軌。

答案BD

3.(多項選擇)如圖甲所示,在圓滑水平轉臺上放一木塊A,用細繩的一端系住木塊A,另一端穿過轉臺中

心的圓滑小孔O懸掛另一木塊B。當轉臺以角速度ω勻速轉動時,A恰能隨轉臺一起做勻速圓周運

動,圖乙為其俯視圖,則()

A.當轉臺的角速度變為1.5ω時,木塊A將沿圖乙中的a方向運動

B.當轉臺的角速度變為1.5ω時,木塊A將沿圖乙中的b方向運動

5

C.當轉臺的角速度變為0.5ω時,木塊A將沿圖乙中的b方向運動

D.當轉臺的角速度變為0.5ω時,木塊A將沿圖乙中的c方向運動

分析木塊A以角速度ω做勻速圓周運動時的向心力由細繩的拉力供應,大小等于木塊B所受的重

力,而木塊B所受重力不變,因此轉臺角速度增大時,木塊A需要的向心力大于B所受的重力,A做離心運動,故B正確;轉臺角速度減小時,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.(多項選擇)在云南省某些地方到現在還要依靠滑鐵索過江(如圖甲),若把滑鐵索過江簡化成圖乙的模

型,鐵索的兩個固定點A、B在同一水平面內,AB間的距離為L=80m,繩子的最低點離AB間的垂直

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

人在整個繩子上運動可看作是勻速圓周運動

B.可求得繩子的圓弧半徑為104m

C.人在滑到最低點時對繩子的壓力為570N

D.在滑到最低點時人處于失重狀態

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

答案BC

5.(多項選擇)以下列圖,用細繩拴著質量為m的物體,在豎直平面內做圓周運動,圓周半徑為R。則以下

說法正確的選項是()

6

A.小球過最高點時,繩子張力能夠為零

小球過最高點時的最小速度為零

C.小球恰好過最高點時的速度是√????

D.小球過最高點時,繩子對小球的作用力能夠與球所受的重力方向相反

分析小球在最高點時,受重力mg、繩子豎直向下的拉力F(注意:繩子不能夠產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F=0??

??2時,mg=m,得v臨界=√????。因此,選項A、C正確。??

答案AC

6.以下列圖,小球P用兩根長度相等、不能伸長的細繩系于豎直桿上,隨桿轉動。若轉動角速度為

ω,則以下說法錯誤的選項是()

A.ω只有高出某一值時,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ω增大到必然程度時,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小球P做勻速圓周運

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

頓運動定律列方程,????合=mrω2,????合=0,分析談論可知A、B、C正確,D錯誤。

答案D

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

(1)若汽車到達橋頂時速度為v1=5m/s,汽車對橋面的壓力是多大?

7

汽車以多大速度經過橋頂時,恰好對橋面沒有壓力?

(3)汽車對橋面的壓力過小是不安全的,因此汽車過橋時的速度不能夠過大。關于同樣的車速,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,汽車到達橋頂時,碰到重力mg和橋面對它的支持力FN的作用。

(1)汽車對橋面的壓力大小等于橋面對汽車的支持力FN。汽車過橋時做圓周運動,重力和支持

力的合力供應向心力,

??12依照牛頓第二定律有mg-FN=m??

??12因此FN=mg-m??=7600N

故汽車對橋面的壓力為7600N。

汽車經過橋頂時恰好對橋面沒有壓力,則FN=0,即汽車做圓周運動的向心力完好由其自己重

??2力來供應,因此有mg=m?