－教科版必修2 2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 作業(yè) (2).doc

2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 作業(yè)1如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1，當(dāng)汽車以同一速度通過一個(gè)橋面為弧形的拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l2，則()al1l2 bl1l2cl1l2 d前三種情況均有可能答案b解析汽車在水平面上時(shí)，kl1mg；汽車在拱形橋最高點(diǎn)時(shí)，kl2l2.2半徑為r的光滑半圓球固定在水平面上(如圖所示)，頂部有一小物體a，今給它一個(gè)水平初速度v0，則物體將()a沿球面下滑至m點(diǎn)b沿球面下滑至某一點(diǎn)n，便離開球面做斜下拋運(yùn)動(dòng)c沿半徑大于r的新圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng)d立即離開半圓球做平拋運(yùn)動(dòng)答案d解析當(dāng)v0時(shí)，所需向心力fmmg，此時(shí)，物體與半球面頂部接觸但無彈力作用，物體只受重力作用，故做平拋運(yùn)動(dòng)3質(zhì)量為m的飛機(jī)，以速率v在水平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，空氣對(duì)飛機(jī)作用力的大小等于()am bm cm dmg答案a解析空氣對(duì)飛機(jī)的作用力有兩個(gè)作用效果，其一：豎直方向的作用力使飛機(jī)克服重力作用而升空；其二：水平方向的作用力提供向心力，使飛機(jī)可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)飛機(jī)的受力情況進(jìn)行分析，如圖所示飛機(jī)受到重力mg、空氣對(duì)飛機(jī)的作用力f升，兩力的合力為f，方向沿水平方向指向圓心由題意可知，重力mg與f垂直，故f升，又fm，聯(lián)立解得f升m .4如圖所示，一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球p，細(xì)線的上端固定在金屬塊q上，q放在帶小孔的水平桌面上小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圓錐擺)現(xiàn)使小球在一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圖上未畫出)，兩次金屬塊q都保持在桌面上靜止則后一種情況與原相比較，下面的判斷中正確的是()a小球p運(yùn)動(dòng)的周期變大b小球p運(yùn)動(dòng)的線速度變大c小球p運(yùn)動(dòng)的角速度變大dq受到桌面的支持力變大答案bc解析對(duì)小球受力分析知，小球的合力為f合mgtan ，因?yàn)閙gtan m2lsin ，所以 ，當(dāng)小球在一個(gè)更高的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)變大，則變大，又因?yàn)閠，所以周期變小，故a錯(cuò)，c對(duì)在更高的水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)半徑變大，由vr知v變大，b正確；繩子的拉力在豎直方向的分力總等于小球p的重力，故q受到桌面的支持力總等于p、q的重力和，d錯(cuò)誤5質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿p插在桌面上，桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為，如圖4所示，則桿的上端受到的作用力大小為()am2r b.c. d不能確定答案c解析小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心，如圖所示用力的合成法可得桿對(duì)球的作用力：n，根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)U的上端的作用力nn，c正確6有一種叫“飛椅”的游樂項(xiàng)目如圖所示，長(zhǎng)為l的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為，不計(jì)鋼繩的重力，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與夾角的關(guān)系答案 解析分析座椅的受力情況如圖所示，座椅做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑rrlsin 座椅做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為重力和鋼繩拉力的合力f合mgtan 則由牛頓第二定律得：mgtan m2r 由此得： 7火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為v，則下列說法中正確的是()a當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí)，火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力b當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí)，火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提供向心力c當(dāng)速度大于v時(shí)，輪緣擠壓外軌d當(dāng)速度小于v時(shí)，輪緣擠壓外軌答案ac解析當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí)，向心力由火車的重力和軌道的支持力的合力提供，a對(duì)，b錯(cuò)；當(dāng)速度大于v時(shí)，火車的重力和軌道的支持力的合力小于向心力，外軌對(duì)輪緣有向內(nèi)的彈力，輪緣擠壓外軌，c對(duì)，d錯(cuò)8如圖所示，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)兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為f甲和f乙以下說法正確的是()af甲小于f乙bf甲等于f乙cf甲大于f乙df甲和f乙的大小均與汽車速率無關(guān)答案a解析汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦力提供做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即ff向m，由于r甲r乙，則f甲f乙，a正確9賽車在傾斜的軌道上轉(zhuǎn)彎如圖所示，彎道的傾角為，半徑為r，則賽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是(設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑水平)()a. b.c. d.答案c解析設(shè)賽車的質(zhì)量為m，賽車受力分析如圖所示，可見：f合mgtan ，而f合m，故v.10中央電視臺(tái)今日說法欄目曾報(bào)道過發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某公路上的離奇交通事故：在公路轉(zhuǎn)彎處外側(cè)的李先生家門口，三個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生了八次大卡車側(cè)翻的交通事故經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖所示為了避免事故再次發(fā)生，很多人提出了建議，下列建議中不合理的是()a在進(jìn)入轉(zhuǎn)彎處設(shè)立限速標(biāo)志，提醒司機(jī)不要超速轉(zhuǎn)彎b改進(jìn)路面設(shè)計(jì)，增大車輪與路面間的摩擦c改造此段彎路，使彎道內(nèi)側(cè)低、外側(cè)高d改造此段彎路，使彎道內(nèi)側(cè)高、外側(cè)低答案d11人們常見的以下現(xiàn)象中，屬于離心現(xiàn)象的是()a舞蹈演員在表演旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，裙子會(huì)張開b在雨中轉(zhuǎn)動(dòng)一下傘柄，傘面上的雨水會(huì)很快地沿傘面運(yùn)動(dòng)，到達(dá)邊緣后雨水將沿切線方向飛出c滿載黃沙或石子的卡車，在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，部分黃沙或石子會(huì)被甩出d守門員把足球踢出后，球在空中沿著弧線運(yùn)動(dòng)答案abc解析裙子張開屬于離心現(xiàn)象，傘上的雨水受到的力由于不足以提供向心力導(dǎo)致水滴做離心運(yùn)動(dòng)，黃沙或石子也是因?yàn)槭艿降牧Σ蛔阋蕴峁┫蛐牧Χ鲭x心運(yùn)動(dòng)，守門員踢出足球，球在空中沿著弧線運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樽闱蛟诹Φ淖饔孟逻\(yùn)動(dòng)，不是離心現(xiàn)象12洗衣機(jī)的脫水筒采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，如圖所示，下列說法中正確的是()a脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的b水會(huì)從桶中甩出是因?yàn)樗问艿较蛐牧艽蟮木壒蔯加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，脫水效果會(huì)更好d靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好答案acd解析脫水過程中，衣物做離心運(yùn)動(dòng)而甩向桶壁，故a正確水滴依附的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于該附著力時(shí)，水滴被甩掉，故b錯(cuò)fmam2r，增大會(huì)使向心力f增大，而轉(zhuǎn)筒有洞，不能提供足夠大的向心力，水滴會(huì)被甩出，增大向心力，會(huì)使更多水滴被甩出去故c正確靠近中心的衣服，r比較小，角速度一樣，所以向心力小，脫水效果差，故d正確13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)，常常會(huì)在彎道上沖出跑道，則以下的說法正確的是()a是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才造成賽車沖出跑道的b是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒有及時(shí)加速才造成賽車沖出跑道的c是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒有及時(shí)減速才造成賽車沖出跑道的d由公式fm2r可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道答案c解析賽車行駛到彎道時(shí)，由于速度過大，使賽車受到靜摩擦力不足以提供所需的向心力，所以賽車將沿切線方向沖出跑道，選項(xiàng)c符合題意故選c.14如圖所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道半徑r100 m，汽車的質(zhì)量m1 500 kg，重力加速度g10 m/s2.(1)當(dāng)汽車以v110 m/s的速率行駛時(shí)，其所需的向心力為多大？(2)若汽車輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力若路面是水平的，問汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)(離心現(xiàn)象)所允許的最大速率vm為多少？當(dāng)汽車速度超過vm時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？