生活中的圓周運(yùn)動(dòng)同步練習(xí)-2022年【新教材】人教版高中物理（word版含答案）

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)一、單選題下列有關(guān)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，其中說法正確的是(????)A.公路在通過小型水庫(kù)泄洪閘的下游時(shí)，常常用修建凹形橋，也叫“過水路面”，汽車通過凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)橋的壓力小于汽車的重力

B.在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是減輕輪緣與外軌的擠壓

C.雜技演員表演“水流星”，當(dāng)“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用

D.洗衣機(jī)脫水桶的脫水原理是：水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出關(guān)于如圖a、圖b、圖c、圖d所示的四種圓周運(yùn)動(dòng)模型，下列說法不正確的是(????)A.圖a圓形橋半徑R，若最高點(diǎn)車速為gR時(shí)，車對(duì)橋面的壓力為零，車將做平拋運(yùn)動(dòng)

B.圖b中，在固定圓錐筒(內(nèi)壁光滑)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，受重力、彈力和向心力

C.圖c中，僅在重力和輕繩拉力作用下，繞另一固定端0在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的小球，最容易拉斷輕繩的位置一定是最低點(diǎn)

D.圖d中，火車以大于規(guī)定速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時(shí)，外軌對(duì)火車有側(cè)壓力，火車易脫軌做離心運(yùn)動(dòng)雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為1.6m的細(xì)繩的一端，系一個(gè)與水的總質(zhì)量為m=0.5kg的大小不計(jì)的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如下圖所示，若“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)的速率為4m/s，則下列說法正確的是(g取10m/s2)A.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，有水從容器中流出

B.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力及容器底部受到的壓力均為零

C.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用

D.“水流是”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5N

汽車在崎嶇不平的道路上以相同的速率行駛，假設(shè)道路如圖所示，汽車最容易爆胎的位置是

A.A處 B.B處 C.C處 D.D處如下圖所示，豎直光滑管形圓軌道半徑為R(管徑遠(yuǎn)小于R)，小球a、b大小相同，質(zhì)量均為m，其直徑略小于管徑﹐能在管中無摩擦運(yùn)動(dòng)．兩球先后以相同速度ν通過軌道最高點(diǎn)，且當(dāng)小球a在最低點(diǎn)時(shí)，小球b在最高點(diǎn)，下列說法正確的是(重力加速度為g)(

)A.小球b在最高點(diǎn)一定對(duì)外軌道有向上的壓力

B.小球b在最高點(diǎn)一定對(duì)內(nèi)軌道有向下的壓力

C.速度ν至少為gR，才能使兩球在管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)

D.小球a在最低點(diǎn)一定對(duì)外軌道有向下的壓力

如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球．當(dāng)汽車以某一速率在水平地面上勻速行駛時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，當(dāng)汽車以大小相同的速度勻速通過一個(gè)橋面為圓弧形的凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，下列選項(xiàng)中正確的是(

)A.L1=L2 B.L1>無縫鋼管的制作原理如圖所示，豎直平面內(nèi)，管狀模型置于兩個(gè)支承輪上，支承輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過摩擦力帶動(dòng)管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵水注入管狀模型后，由于離心作用，緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，冷卻后就得到無縫綱管．已知管狀模型內(nèi)壁半徑R，則下列說法正確的是(????)A.鐵水是由于受到離心力的作用才覆蓋在模型內(nèi)壁上

B.模型各個(gè)方向上受到的鐵水的作用力大小相等

C.若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，此時(shí)僅重力提供向心力

D.管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω最大為gR如下圖所示，A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)的水平圓盤面上，物體與盤面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，三物體的質(zhì)量分別為2m、m，m，它們離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R，R，2R.當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，若A、B、C三物體均相對(duì)圓盤靜止，則下列說法正確的是(????)A.A的向心加速度最大

B.B和C所受摩擦力大小相等

C.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速緩慢增大時(shí)，C比A先滑動(dòng)

D.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速緩慢增大時(shí)，B比A先滑動(dòng)如下圖所示，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，身體顛倒，若軌道半徑為R，要使體重為mg的乘客經(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.gR C.2gR D.3gR如下圖所示，半徑為r的豎直圓柱體轉(zhuǎn)筒，繞其豎直中心軸OO′以大小為ω的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體a靠在圓筒的內(nèi)壁上．物體與圓筒間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，若要使物體不下滑，則它與圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)至少為(????)A.gω2r

B.gωr

C.火車以半徑r=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8×105kg，軌道寬為l=1.4m，外軌比內(nèi)軌高?=14cm，則下列說法中正確的是(

)(當(dāng)角度很小時(shí)，可以認(rèn)為其正弦值近似等于正切值，重力加速度gA.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為40m/s，外軌對(duì)車輪有向內(nèi)的側(cè)壓力

B.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30m/s，內(nèi)軌對(duì)車輪有向外的側(cè)壓力

C.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30m/s，外軌對(duì)車輪有向內(nèi)的側(cè)壓力

D.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為25m/s，外軌對(duì)車輪有向內(nèi)的側(cè)壓力如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在長(zhǎng)為l的細(xì)輕桿的一端，繞細(xì)桿的另一端O在豎直平面上做圓周運(yùn)動(dòng)．球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)A時(shí)，線速度的大小為gl2，此時(shí)(????)A.桿受到0.5mg的拉力 B.桿受到0.5mg的壓力

C.桿受到1.5mg的拉力 D.桿受到1.5mg的壓力二、多選題(多選)如下圖所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是(重力加速度為g)(????)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.小球過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力

D.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gL

(多選)在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為m，A為終端皮帶輪，如圖所示，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑，當(dāng)小物體被水平拋出時(shí)(????)A.皮帶的最小速度為gr

B.皮帶的最小速度為gr

C.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是12πg(shù)r

D.(多選)鐵路在彎道處的內(nèi)、外軌道高度是不同的，已知軌道所在平面與水平面的夾角為θ，如圖所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度小于gRtanθ，則

(

)A.內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓

B.外軌對(duì)外側(cè)車輪輪緣有擠壓

C.這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力等于mgcosθ

D.(多選)如下圖所示，半徑為R的光滑半球固定在水平地面上，一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊沿半球表面運(yùn)動(dòng)到半球頂點(diǎn)時(shí)速度為ν0，重力加速度為g，下列說法正確的是(

)A.若v0=gR，則滑塊對(duì)半球頂點(diǎn)無壓力

B.若v0=gR，則滑塊對(duì)半球頂點(diǎn)壓力大小為mg

C.若ν0=如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說法正確的是(????)A.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=g(R+r)

B.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=0

C.小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無作用力

三、計(jì)算題一細(xì)繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如下圖所示，水的質(zhì)量m=0.5kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l=50cm.(g取10m/s2)(1)若在最高點(diǎn)水不流出來，求桶的最小速率；(2)若在最高點(diǎn)水桶的速率ν=3m/s，求水對(duì)桶底的壓力大?。?/p>

如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離0.1m處有一質(zhì)量為m=1kg的小物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止．物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.8(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，盤面與水平面的夾角為37°(已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)．(1)若ω=1rad/s，求當(dāng)小物體通過最高點(diǎn)時(shí)所受摩擦力的大??；(2)若ω=1rad/s，求當(dāng)小物體通過與圓心等高處時(shí)所受摩擦力的大??；(保留兩位有效數(shù)字)(3)求符合條件的ω的最大值．

如圖所示，水流星是中國(guó)傳統(tǒng)雜技的保留項(xiàng)目，是中華文化的重要傳承．結(jié)實(shí)的繩子系著裝有水的水桶，使水桶在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，為了研究問題方便，可以把水桶當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)，設(shè)桶內(nèi)水的質(zhì)量為0.5kg，水桶做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=0.4m，重力加速度g=10m/s2．(1)若在最高點(diǎn)時(shí)水不流出，求此時(shí)水桶的最小速率；(2)若在最高點(diǎn)時(shí)水桶的速率為4m/s，求此時(shí)水對(duì)桶底的壓力；(3)若在最低點(diǎn)時(shí)桶底承受的壓力為桶內(nèi)水重力的6倍，求此時(shí)水桶的速率．

長(zhǎng)L=0.5m的輕桿，其一端連接著一個(gè)零件A，A的質(zhì)量m=2kg.現(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如下圖所示．在A通過最高點(diǎn)時(shí)，(g=10m/s2)求下列兩種情況下A對(duì)桿的作用力大?。?1)A的速率為1m/s；(2)A的速率為4m/s．

答案和解析1.【答案】B【解析】解：

A、汽車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，具有向上的加速度(向心加速度)，超重，故對(duì)橋的壓力大于重力，故A錯(cuò)誤；

B、當(dāng)火車按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，由重力和支持力的合力完全提供向心力，從而減輕輪緣對(duì)外軌的擠壓，故B正確；

C、演員表演“水流星”，當(dāng)“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，仍然受重力的作用，故C錯(cuò)誤；

D、衣機(jī)脫水桶的脫水原理是：是水滴需要的向心力大于可以提供向心力，所以做離心運(yùn)動(dòng)，從而沿切線方向甩出，故D錯(cuò)誤。

2.【答案】B

【解答】

A.圖a中，在最高點(diǎn)，汽車受重力及橋面的支持力，若由重力提供向心力，則有：mg=mv2R，解得v=gR，故此時(shí)車對(duì)橋面的壓力為零，車將做平拋運(yùn)動(dòng)，故A正確；

B.由于向心力是球所受的幾個(gè)力的合力，是效果力，故對(duì)球受力分析可知，圖b中，在固定圓錐筒(內(nèi)壁光滑)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，只受重力、彈力，故B錯(cuò)誤；

C.圖c中，球在最低點(diǎn)，其向心力豎直向上，由牛頓第二定律可得：F?mg=mv2R，可得繩對(duì)球的拉力：【解答】ABD.當(dāng)水對(duì)桶底壓力為零時(shí)有：mg=mv2r，解得：v=gr=4m/s，“水流星”通過最高點(diǎn)的速度為4m/s，知水對(duì)桶底壓力為零，不會(huì)從容器中流出；對(duì)水和桶分析，有：T+Mg=mv2C.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，僅受重力，處于完全失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤。

故選B。

4.【答案】C

【解答】

汽車在A位置，由圖可知其所需的向心力向右下方，由重力沿徑向的分力與路面的支持力的合力提供向心力，可知路面對(duì)其的支持力大小小于其重力沿徑向的分力；

汽車在B位置，由圖可知，其向心力向下，設(shè)路面對(duì)其的支持力為F，由其受力結(jié)合牛頓第二定律可得：mg?F=mv2R，由表達(dá)式可知力F小于車的重力大小；

在C點(diǎn)，由圖可知，其需要的向心力向上，由牛頓第二定律可得：F′?mg=mv2R，由表達(dá)式可知地面對(duì)車的支持力大于車的重力；

而在D點(diǎn)，由于車勻速直線行駛，故地面對(duì)車的支持力等于車的重力大小。

由以上分析及牛頓第三定律可知在C處汽車對(duì)路面及輪胎的壓力較大，容易爆胎，故C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選【解答】AB.小球b在最高點(diǎn)，可能外軌道對(duì)小球的彈力向下、內(nèi)軌道對(duì)小球的彈力向上、為零，根據(jù)牛頓第三定律知，小球b在最高點(diǎn)可能對(duì)外軌道有向上的壓力，也可能對(duì)內(nèi)軌道有向下的壓力，還可能無壓力，故AB錯(cuò)誤；C.要使兩球在管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球能通過最高點(diǎn)的最小速度為零，故C錯(cuò)誤；D.小球a在最低點(diǎn)，彈力和重力的合力提供向心力，合力向上，根據(jù)牛頓第二定律知，外軌道對(duì)小球有向上的彈力，根據(jù)牛頓第三定律知，小球a在最低點(diǎn)一定對(duì)外軌道有向下的壓力，故D正確。故選D。

6.【答案】B

【解答】

當(dāng)汽車在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，勁度系數(shù)為k，根據(jù)平衡得：mg=k(L1?L0)

解得：L1=mgk+L0

當(dāng)汽車以同一勻速率通過一個(gè)橋面為圓弧形凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得：mg?k(L2?L0)=mv2R

解得：L2=mgk+L0?mv2kR

兩式比較可得：L1>L2，故ACD錯(cuò)誤，B正確。

故選B。

7.【答案】C

【解答】

A、鐵水做圓周運(yùn)動(dòng)，重力和彈力的合力提供向心力，沒有離心力，故A錯(cuò)誤;

B、鐵水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由彈力和重力的徑向分力提供，不同的點(diǎn)若重力的徑向分力大小不同則彈力大小不同，即模型各個(gè)方向上受到的鐵水的作用力大小不相同，故B錯(cuò)誤;

C、若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，則是重力恰好提供向心力，故C正確;

D、為了使鐵水緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不能小于臨界角速度，由mg=mRω2，可得ω=gR，所以ω至少為gR，故D錯(cuò)誤。

故選C。

8.【答案】C

【解答】

A.由于C物體的半徑最大，依據(jù)an=ω2r，所以C物體的向心加速度最大，故A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B、C三個(gè)物體相對(duì)圓盤靜止，它們的角速度相同，向心力最小的是B物體，由于靜摩擦力提供向心力。所以靜摩擦力B物體最小。故B錯(cuò)誤；

C.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速增大時(shí)，仍由靜摩擦力提供向心力。當(dāng)向心力大于最大靜摩擦力時(shí)，物體開始滑動(dòng)?？傻卯?dāng)半徑越大時(shí)，需要的向心力越大。所以C比【解析】解：設(shè)當(dāng)圓筒以ω的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體在豎直方向恰好不下滑，此時(shí)物體與圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)最小，則在豎直方向上有mg=μminFN，在水平方向上有FN′=mω2r，根據(jù)牛頓第三定律有FN=FN′，解得μ【解析】【分析】

火車拐彎時(shí)不受輪緣的擠壓時(shí)，靠重力和支持力的合力提供向心力。由牛頓第二定律、向心力和數(shù)學(xué)知識(shí)求解規(guī)定速度，若速度小于規(guī)定速度，內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力，若速度大于規(guī)定速度，外軌對(duì)火車有側(cè)壓力。

解決本題的關(guān)鍵知道火車拐彎時(shí)對(duì)內(nèi)外軌均無壓力，此時(shí)靠重力和支持力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。

【解答】

火車拐彎時(shí)不受輪緣的擠壓時(shí)，靠重力和支持力的合力提供向心力，其受力如圖，

根據(jù)牛頓第二定律得，mgtanθ=mv2r因θ很小，則有tanθ≈sinθ=?l

聯(lián)立得v=g?rl=10×0.14×9001.4m/s=30m/s。

A.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為40m/s，大于規(guī)定速度，僅外軌對(duì)車輪有側(cè)壓力，故A正確；

BC.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30m/s，內(nèi)、外軌對(duì)車輪都無側(cè)壓力，故BC錯(cuò)誤；

D.若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為25m/s，小于規(guī)定速度，僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力，故【解析】解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，進(jìn)行受力分析，受重力mg和桿的作用力N，合力提供向心力，有：mg+N=mv2l=12mg，得：N=?12mg，負(fù)號(hào)說明小球受向上的支持力作用，由牛頓第三定律可知，桿受到小球的壓力作用，大小為N′=N=12mg，所以選項(xiàng)B正確，ACD錯(cuò)誤

13.【答案】CD

【解答】

A.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，故A錯(cuò)誤；

B.小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)，當(dāng)v=gL時(shí)，繩子的拉力為零，故B錯(cuò)誤；

C.在最低點(diǎn)，拉力和重力的合力提供向心力，則拉力一定大于重力，故C正確；

D.若小球剛好能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)繩子的拉力為零，根據(jù)【解答】AB.

當(dāng)物體恰好被水平拋出時(shí)，在皮帶輪上最高點(diǎn)時(shí)由重力提供向心力，則由牛頓第二定律：mg=mv2r，得皮帶的最小速度為：v=gr，故CD.由v=2πrn得：n=v2πr=12πg(shù)r，A故選AC。

15.【答案】AD

【解答】

AB.火車的重力和軌道對(duì)火車的支持力的合力恰好提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力時(shí)，

滿足mgtanθ=mv2R，解得v=gRtanθ。當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度小于gRtanθ時(shí)，需要的向心力減小，內(nèi)軌對(duì)火車產(chǎn)生一個(gè)向外的力，因此此時(shí)內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.當(dāng)內(nèi)、外軌沒有擠壓時(shí)，只受重力和支持力，則有FN=mgcos【解析】解：A、在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得，mg?N=mv02R，若v0=gR，解得N=0，即滑塊對(duì)半球頂點(diǎn)無壓力，故A正確，B錯(cuò)誤．

C、在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得，mg?N=mv02R，若v0=12gR，解得N=34mg，即滑塊對(duì)半圓頂點(diǎn)的壓力大小為34mg，故C錯(cuò)誤，D正確．

17.【答案】BC

【解答】

AB.在最高點(diǎn)，由于外管或內(nèi)管都可