2021-2022学年高中人教版物理必修2训练：第五章　7-生活中的圆周运动 WORD版含解析.docx

1、7.生活中的圆周运动课后篇巩固提升基础巩固1.物体做离心运动时,其运动轨迹()A.一定是直线B.一定是曲线C.可能是一个圆D.可能是直线也可能是曲线解析离心运动即物体做远离圆心的运动,故其运动轨迹不可能是圆,选项C错误;若F合为零,则物体将沿切线方向以直线轨迹远离圆心;若F合小于F向,则物体将沿曲线(夹在切线与圆周之间)远离圆心,故选项D正确,选项A、B错误。答案D2.(多选)如图所示,宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态,下列说法正确的是()A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员所受重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用解析做匀速圆周运动的空间站中的宇

2、航员,所受重力全部提供其做圆周运动的向心力,处于完全失重状态,并非宇航员不受重力作用,选项A、C正确,选项B、D错误。答案AC3.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Ff甲和Ff乙。以下说法正确的是()A.Ff甲小于Ff乙B.Ff甲等于Ff乙C.Ff甲大于Ff乙D.Ff甲和Ff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Ff=F向=mv2r,由于r甲r乙,则Ff甲Ff乙,A正确。答案A4.如图所示,在较大的平直木板上相隔一定距离钉几个钉子,将三合板弯

3、曲成拱桥形卡入钉子内形成拱形桥,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做实验,关于实验中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一些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),示数越小解析当玩具车静止在拱桥顶端时,台秤的示数等于整套系统的重力,运动通过拱形桥的顶端时,由于玩具车做的是圆周运动,加速度方向向下,处于失重状态,台秤的示数变小,且速度越大,示数越小。答案D5.如图为模拟过山车的实验装置,小球从左侧的最高点释放

4、后能够通过竖直圆轨道而到达右侧。若竖直圆轨道的半径为R,要使小球能顺利通过竖直圆轨道,则小球通过竖直圆轨道的最高点时的角速度最小为()A.gRB.2gRC.gRD.Rg解析小球能通过竖直圆轨道的最高点的临界状态为重力提供向心力,即mg=m2R,解得=gR,选项C正确。答案C6.如图所示,公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹型桥,也叫“过水路面”。现有一“过水路面”的圆弧半径为50 m,一辆质量为800 kg的小汽车驶过“过水路面”。当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5 m/s。g取10 m/s2,问此时汽车对路面的压力为多大?解析汽车在“过水路面”的最低点时受力如图所示。由牛顿第

5、二定律得FN-mg=mv2r,解得FN=mg+mv2r=80010+8002550N=8400N,根据牛顿第三定律,汽车对路面的压力FN=FN=8400N。答案8 400 N7.如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30,g取10 m/s2。求的最大值。解析当小物体转动到最低点时为临界点,由牛顿第二定律知,mgcos30-mgsin30=m2r得=1.0rad/s答案1.0 rad/s能力提升1.在世界一级方程式锦标赛中

6、,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,其原因是()A.赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘B.赛车行驶到弯道时,没有及时加速C.赛车行驶到弯道时,没有及时减速D.在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小解析赛车在水平弯道上行驶时,摩擦力提供向心力,而且速度越大,需要的向心力越大,如不及时减速,当摩擦力不足以提供向心力时,赛车就会做离心运动,冲出跑道,故选项C正确。答案C2.(多选)铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车以速度v通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,下面分析正确的是()A.轨道半径R=v2gB.v=g

7、RtanC.若火车速度小于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内D.若火车速度大于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外解析火车转弯时受力如图所示,火车转弯的向心力由重力和支持力的合力提供,则mgtan=mv2R,故转弯半径R=v2gtan;转弯时的速度v=gRtan;若火车速度小于v时,需要的向心力减小,此时内轨对车轮产生一个向外的作用力,即车轮挤压内轨;若火车速度大于v时,需要的向心力变大,外轨对车轮产生一个向里的作用力,即车轮挤压外轨。答案BD3.(多选)如图甲所示,在光滑水平转台上放一木块A,用细绳的一端系住木块A,另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。

8、当转台以角速度匀速转动时,A恰能随转台一起做匀速圆周运动,图乙为其俯视图,则()A.当转台的角速度变为1.5时,木块A将沿图乙中的a方向运动B.当转台的角速度变为1.5时,木块A将沿图乙中的b方向运动C.当转台的角速度变为0.5时,木块A将沿图乙中的b方向运动D.当转台的角速度变为0.5时,木块A将沿图乙中的c方向运动解析木块A以角速度做匀速圆周运动时的向心力由细绳的拉力提供,大小等于木块B所受的重力,而木块B所受重力不变,所以转台角速度增大时,木块A需要的向心力大于B所受的重力,A做离心运动,故B正确;转台角速度减小时,木块A需要的向心力小于木块B所受的重力,故D正确。答案BD4.(多选)在

9、云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图甲),若把滑铁索过江简化成图乙的模型,铁索的两个固定点A、B在同一水平面内,AB间的距离为L=80 m,绳索的最低点离AB间的垂直距离为h=8 m,若把绳索看作是圆弧,已知一质量m=52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点的速度为10 m/s(g取10 m/s2),那么()A.人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动B.可求得绳索的圆弧半径为104 mC.人在滑到最低点时对绳索的压力为570 ND.在滑到最低点时人处于失重状态解析根据题意,R2=L22+(R-h)2,得R=104m。在最低点F-mg=mv2R,得F=570N。此时人处于超重状态

10、,选项B、C正确。答案BC5.(多选)如图所示,用细绳拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,圆周半径为R。则下列说法正确的是()A.小球过最高点时,绳子张力可以为零B.小球过最高点时的最小速度为零C.小球刚好过最高点时的速度是RgD.小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反解析小球在最高点时,受重力mg、绳子竖直向下的拉力F(注意:绳子不能产生竖直向上的支持力),向心力为F向=mg+F,根据牛顿第二定律得mg+F=mv2R。可见,v越大,F越大;v越小,F越小。当F=0时,mg=mv2R,得v临界=Rg。因此,选项A、C正确。答案AC6.如图所示,小球P用两根长度相等

11、、不可伸长的细绳系于竖直杆上,随杆转动。若转动角速度为,则下列说法错误的是()A.只有超过某一值时,绳子AP才有拉力B.绳子BP的拉力随的增大而增大C.绳子BP的张力一定大于绳子AP的张力D.当增大到一定程度时,绳子AP的张力大于绳子BP的张力解析小球P的重力、绳子BP的张力及绳子AP中可能存在的张力的合力提供小球P做匀速圆周运动的向心力。用正交分解法求出小球P分别在水平、竖直两个方向受到的合力Fx合、Fy合,由牛顿运动定律列方程,Fx合=mr2,Fy合=0,分析讨论可知A、B、C正确,D错误。答案D7.一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱桥上行驶。(g取10 m/s2)(1)

12、若汽车到达桥顶时速度为v1=5 m/s,汽车对桥面的压力是多大?(2)汽车以多大速度经过桥顶时,恰好对桥面没有压力?(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的,因此汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速,拱桥圆弧的半径大些比较安全,还是小些比较安全?(4)如果拱桥的半径增大到与地球半径一样大,汽车要在桥面上腾空,速度至少为多大?(已知地球半径为6 400 km)解析如图所示,汽车到达桥顶时,受到重力mg和桥面对它的支持力FN的作用。(1)汽车对桥面的压力大小等于桥面对汽车的支持力FN。汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有mg-FN=mv12R所以FN=mg-mv12R=7600N故汽车对桥面的压力为7600N。(2)汽车经过桥顶时恰好对桥面没有压力,则FN=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有mg=mv2R解得v=gR22.4m/s。(3)由(2)问可知,当FN=0时,汽车会发生类似平抛的运动,这是不安全的,所以对于同样的车速,拱桥圆弧的半径大些比较安全。(4)由(2)问可知,若拱桥的半径增大到与地球半径一样大,汽车要在桥面上腾空,速度至少为v=gR=106.4106m/s=8000m/s。答案(1)7 600 N(2)22.4 m/s(3)半径大些比较安全(4)8 000 m/s