2023-2024學(xué)年高一物理人教版2019試題6.4生活中的圓周運動（基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練）-1

6.4生活中的圓周運動（基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練）（解析版）一、單選題（本大題共12小題）1.一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過半徑為80?m的彎道時，下列判斷正確的是A.汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力

B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20?m/s時所需的向心力為1.4×104N

C.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20?m/s時汽車會發(fā)生側(cè)滑

【答案】D

【解析】汽車做圓周運動，重力與支持力平衡，側(cè)向靜摩擦力提供向心力，如果車速達(dá)到20?m/s，根據(jù)牛頓第二定律求出所需向心力，與側(cè)向最大靜摩擦力比較判斷是否發(fā)生側(cè)滑及求出最大的向心加速度。

關(guān)鍵找出向心力來源，將側(cè)向最大靜摩擦力與所需向心力比較，若靜摩擦力不足提供向心力，則車會做離心運動。

【解答】A、汽車在水平面轉(zhuǎn)彎時，做圓周運動，重力與支持力平衡，側(cè)向靜摩擦力提供向心力，在沿速度方向上還受牽引力與阻力的作用，故A錯誤；

B、如果車速達(dá)到20m/s，需要的向心力

F=mv2r=2.0×103×20280N=1.0×104N，故B錯誤；

C、最大靜摩擦力f=1.4×1042.如圖所示，圖甲是A汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎行駛，圖乙是B汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎行駛.關(guān)于兩輛汽車的受力情況，以下說法正確的是(

)A.兩車都受到路面豎直向上的支持力作用

B.兩車都一定受平行于路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力

C.A車可能不受平行于路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力

D.B車可能受平行于路面指向彎道外側(cè)的摩擦力【答案】D

【解析】汽車轉(zhuǎn)彎可看作圓周運動，圓周運動需要向心力，在水平路面上向心力由指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力提供，在傾斜路面上重力和支持力的合力可能指向圓心，以設(shè)定速度通過時可以不受地面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力作用。類似于火車轉(zhuǎn)彎問題。

【解答】A.傾斜面上汽車受到的支持力與斜面垂直，故A錯誤；

BD.汽車轉(zhuǎn)彎時的運動可看成圓周運動，向心力方向指向彎道內(nèi)側(cè)，令斜面的夾角為θ，當(dāng)汽車速度滿足m?v2?r?=mgtanθ，可知，v=grtanθ，汽車不受摩擦力作用，汽車在傾斜路面轉(zhuǎn)彎，當(dāng)速度小于grtanθ3.如圖所示列車勻速駛?cè)氲膱A弧彎道時，列車所受的合力(

)A.

為零 B.

指向運動方向 C.

指向軌道內(nèi)側(cè) D.

指向軌道外側(cè)【答案】C

【解析】勻速圓周運動，合力提供向心力，向心力始終指向圓心。本題考查勻速圓周運動和向心力的概念，基礎(chǔ)題。【解答】列車勻速駛?cè)雸A弧彎道時，做勻速圓周運動，合力提供向心力，指向圓心，故C正確。4.公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，為了減少交通事故的發(fā)生，以下措施可行的是(

)

A.增大汽車的重量 B.提高汽車轉(zhuǎn)彎時的速度

C.將轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計小些 D.將路面修成外側(cè)路基比內(nèi)側(cè)路基高些【答案】D

【解析】搞清向心力的來源，運用牛頓第二定律結(jié)合向心力公式得出臨界速度，然后進(jìn)行求解。

【解答】A、路面是水平時，根據(jù)μmg=mv2R，解得v=μgR，要想不發(fā)生側(cè)滑，速度不能超過μgR，與汽車重量無關(guān)，故A錯誤；

B、提高汽車轉(zhuǎn)彎時的速度，如果超過μgR，會發(fā)生側(cè)滑，故B錯誤；

C、將轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計小些，最大速度5.擺式列車是集計算機技術(shù)、自動控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車。如圖所示，當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時，在電腦控制下，車廂會自動傾斜，直線行駛時，車廂又恢復(fù)原狀，實現(xiàn)高速行車，并能達(dá)到既安全又舒適的要求。假設(shè)有一高速列車在水平面內(nèi)行駛，以50m/s的速度拐彎，由列車上的傳感器測得一個質(zhì)量為50kg的乘客在拐彎過程中所受合力為500A.150m B.250m C.300【答案】B

【解析】車廂在拐彎過程中所受合力提供向心力，從而求半徑。

解決本題的關(guān)鍵搞清向心力的來源，運用牛頓第二定律進(jìn)行求解。

【解答】180km/h=50m/s，由合外力提供向心力F=mv2r可得：6.如圖所示，汽車以一定速率通過橋面為圓弧的拱形橋，當(dāng)汽車通過橋頂時(

)A.汽車的速度越大，則汽車對橋面的壓力也越大

B.汽車處于超重狀態(tài)

C.汽車對橋面的壓力等于汽車所受的重力

D.若汽車的速度大到一定程度，汽車對橋面的壓力可能為0【答案】B

【解析】本題考查應(yīng)用物理規(guī)律分析實際生活中圓周運動問題的能力，關(guān)鍵是分析向心力的來源。

對汽車受力分析，根據(jù)汽車需要向心力列式即可解答。【解答】汽車過拱形橋時，需要向心力，可得mg-FN=mv2R，

A、汽車的速度越大，則汽車受到的支持力越小，根據(jù)牛頓第三定律可知汽車對橋面的壓力也越小，故A錯誤；

B、汽車加速度向下，則汽車處于失重狀態(tài)，故B錯誤；7.汽車在過凹凸路面時，都會做減速操作，如圖，A，B分別是一段凹凸路面的最高點和最低點，若把汽車視作質(zhì)點，則下列說法正確的是(

)A.汽車行駛到B點時，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全

B.汽車行駛到A點時，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全

C.汽車行駛到B點時，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會使汽車飛離路面

D.汽車行駛到A點時，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會使車胎受到更大的壓力【答案】B

【解析】解：AC、汽車經(jīng)過B點時存在向上加速度，由牛頓第二定律可知支持力N大于汽車重力，超重狀態(tài)，其中FN=mg+mv2R，v減小，壓力減小，故AC錯誤。

BD、汽車經(jīng)過A點時有向下的加速度，所以出于失重狀態(tài)，有：FN=mg-m8.當(dāng)飛船在地球附近運行時，它的軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面上測得的體重mg。由此可知(

)A.當(dāng)繞行速度等于Rg時，航天員處于失重狀態(tài)

B.當(dāng)繞行速度等于Rg時，航天員處于超重狀態(tài)

C.當(dāng)繞行速度大于Rg時，航天員處于失重狀態(tài)

D.當(dāng)繞行速度小于Rg時，航天員處于超重狀態(tài)【答案】A

【解析】解：AB、當(dāng)飛船在地球附近運行時，它的軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面上測得的體重mg，若做勻速圓周運動，根據(jù)mg=mv2R，知v=gR，此時加速度指向地心，航天員處于失重狀態(tài)，故A正確，B錯誤；

CD、當(dāng)繞行速度大于Rg時或小于gR，說明存在其他力，具體受力不確定，加速度方向不確定，不能確定是超重還是失重，故CD錯誤。

故選：A。9.如圖所示，豎直平面上，質(zhì)量為m的小球在重力和拉力F作用下做勻速圓周運動。若小球運動到最高點P點時，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運動情況說法中正確的是(

)A.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動

B.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動

C.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動

D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做向心運動【答案】C

【解析】本題考查離心現(xiàn)象產(chǎn)生原因以及運動軌跡，當(dāng)向心力突然消失或變小時，物體會做離心運動，運動軌跡可是直線也可以是曲線，要根據(jù)受力情況分析。

此題要理解離心運動的條件，結(jié)合力與運動的關(guān)系，當(dāng)合力為零時，物體做勻速直線運動?！窘獯稹緽C.在豎直平面上，拉力和重力的合力提供小球所需的向心力。在最高點，當(dāng)拉力消失，物體只受重力，將做平拋運動，故C正確，B錯誤；

D.當(dāng)拉力減小時，將做離心運動，故D錯誤；

A.當(dāng)拉力增大時，將沿pc軌道做近心運動，故A錯誤。10.洗衣機的脫水筒采用帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中不正確的是(

)A.脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的

B.加快脫水筒轉(zhuǎn)動角速度，脫水效果會更好

C.水會從桶中甩出是因為水滴受到向心力很大的緣故

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】C

【解析】解：A、脫水過程中，衣物做離心運動而甩向桶壁。故A正確。

B、F=ma=mω2R，ω增大會使向心力F增大，而轉(zhuǎn)筒有洞，不能提供足夠大的向心力，水滴就會被甩出去，增大向心力，會使更多水滴被甩出去。故B正確。

C、水滴依附的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運動所需的向心力大于該附著力時，水滴被甩掉。故C錯誤。

D、中心的衣服，R比較小，角速度ω一樣，所以向心力小，脫水效果差。故D正確。

本題選錯誤的，故選：C。

A、水滴依附的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運動所需的向心力大于該附著力時，水滴被甩掉．

B、F=ma=mω211.如圖所示，一個杯子放在水平餐桌的轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤作勻速圓周運動，下列說法正確的是(

)A.杯子受到桌面的摩擦力指向轉(zhuǎn)盤中心

B.杯子受重力、支持力、向心力作用

C.

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時，杯子越靠近中心越容易做離心運動

D.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時，杯子里裝滿水比空杯子更容易做離心運動【答案】A

【解析】杯子做勻速圓周運動，豎直方向受到重力和支持力，水平方向受到靜摩擦力提供向心力。注意向心力是效果力，不能說受到向心力。

根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合向心力公式分析?！窘獯稹緼B.根據(jù)題意，對杯子受力分析，受重力、支持力和摩擦力，桌面的摩擦力提供杯子做勻速圓周運動的向心力，則指向轉(zhuǎn)盤中心，故B錯誤，A正確；ω=2πn和F=mω2rD.根據(jù)題意可知，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時，杯子和桌面間的最大靜摩擦力不足以提供杯子做圓周運動的向心力時，杯子發(fā)生離心運動，則有μmg<m?4π2n故選A。12.如圖所示，長為l的細(xì)線一端固定在O點，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，讓小球在水平面內(nèi)做角速度為ω的勻速圓周運動，擺線與豎直方向成θ角，小球運動的相關(guān)物理量表達(dá)式正確的是(

)A.an=gtanθ B.【答案】D

【解析】小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，由重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，由牛頓第二定律求解向心加速度，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系表示線速度；根據(jù)周期與角速度的關(guān)系表示周期。

本題是圓錐擺問題，分析受力，作好受力分析圖是基礎(chǔ)，同時要掌握向心加速度的不同的表達(dá)式形式。

【解答】

A.對擺球做受力分析如圖所示，

繩的拉力和重力的合力為F合=mgtanθ，F(xiàn)合充當(dāng)向心力，則根據(jù)牛頓第二定律有：mgtanθ=man，解得小球轉(zhuǎn)動的向心加速度為：an=gtanθ，故A錯誤；

B.小球做圓周運動的軌道半徑為：r=lsinθ，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系有：v=ωr=ωlsinθ，故B錯誤；

C.根據(jù)周期與角速度的關(guān)系有：二、計算題（本大題共3小題）13.經(jīng)驗豐富的司機一般不會在彎道上超車，因為汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大，容易發(fā)生側(cè)滑危險。圖中后方車輛質(zhì)量m=2.0×103kg，行駛速度為v0=15m/s，水平彎道所在圓弧的半徑是R=60m，汽車和地面的動摩擦因數(shù)(1)求這輛汽車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力大小F；(2)若司機想提速到v1【答案】解：(1)汽車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力為F(2)汽車轉(zhuǎn)彎時，靜摩擦力提供向心力，汽車受到的最大靜摩擦力為F若司機想提速到v1=20m/s汽車會發(fā)生側(cè)滑。14.我們常常在公園和古村洛中見到拱形橋，如圖甲所示。一輛質(zhì)量為1.2×103kg的小車，以10m/sm/s的速度經(jīng)過半徑為40m的拱形橋最高點，如圖乙所示，取g=9.8m/s2。求：

(1)橋?qū)π≤囍С至Φ拇笮。?/p>

(2)汽車以多大速度經(jīng)過橋頂時恰好騰空，對橋沒有壓力；

(3)【答案】解：(1)根據(jù)牛頓第二定律G-FN=mv2r，解得FN=9000N

(2)根據(jù)牛頓第二定律mg=mv2r，解得v'=20m/s

(3)由mg=mv2r，將地球半徑代入，解得v=8.0×103m/s

答：(1)【解析】(1)根據(jù)向心力公式可以計算出橋?qū)ζ嚨闹С至Γ?/p>

(2)當(dāng)橋面對小車的支持力為零時，汽車的速度最大；

(3)當(dāng)橋面對汽車的支持力為零時，根據(jù)重力提供向心力求得汽車要在橋面騰空的速度。本題考查的是豎直面內(nèi)圓周運動在最高點的運動情況，當(dāng)汽車在經(jīng)過橋頂時的最大速度時，僅有重力提供向心力，若超過這個速度，汽車將飛離橋面。

15.游樂場的懸空旋轉(zhuǎn)椅可以抽象為如圖所示的模型：一質(zhì)量m=20kg的球通過長L=10m的輕繩懸于豎直面內(nèi)的直角桿上，水平桿長L'=10m，整個裝置繞豎直桿轉(zhuǎn)動，繩子與豎直方向成θ角。當(dāng)θ=37°時，(取g=10m/s2，(1)繩