生活中的圓周運動-高一物理人教版（2019）必修二課時優(yōu)化訓(xùn)練

6.4生活中的圓周運動——高一物理人教版（2019）必修二課時優(yōu)化訓(xùn)練1.如圖，小球（可視作質(zhì)點）和兩根細(xì)繩相連，兩繩分別固定在細(xì)桿上兩點，其中b繩長，小球隨桿一起在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)兩繩都拉直時，兩繩和細(xì)桿的夾角。若兩繩始終張緊，則小球運動的線速度大小可能是()A.3.5m/s B.4m/s C.4.5m/s D.5m/s2.如圖所示，一內(nèi)表面光滑的半圓形凹槽放在粗糙的水平地面上，物塊（可看做質(zhì)點）靜置于槽內(nèi)最底部的A點處?，F(xiàn)用一方向不變的斜向上的推力F把物塊從A點沿著半圓形凹槽緩慢推至B點，整個過程中，凹槽始終保持靜止。設(shè)物塊受到凹槽的彈力為，則在上述過程中下列說法正確的是()A.F和都一直增大B.F一直增大，先減小后增大C.地面對凹槽的支持力不變D.地面對凹槽的摩擦力一直變大3.公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，在該彎道處()A.路面外側(cè)低，內(nèi)側(cè)高B.車速只要低于，汽車便會向內(nèi)側(cè)滑動C.車速雖然高于，但只要不超出某一限度，汽車便不會向外側(cè)滑動D.路面結(jié)冰與未結(jié)冰時相比，的值變小4.鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的，其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定。已知軌道平面與水平地面的夾角為θ，彎道處的圓弧半徑為R，當(dāng)火車通過此彎路時()A.若火車轉(zhuǎn)彎時速度等于，則火車所受的重力與軌道平面支持力的合力提供向心力B.若火車轉(zhuǎn)彎時速度等于，則火車輪緣與內(nèi)、外軌無側(cè)向作用力C.若火車轉(zhuǎn)彎時速度大于，則火車輪緣對內(nèi)軌有側(cè)向作用力D.若火車轉(zhuǎn)彎時速度小于，則火車輪緣對內(nèi)軌有側(cè)向作用力5.如圖所示，下列有關(guān)生活中的圓周運動實例分析，其中說法正確的是()A.甲圖中汽車通過凹形橋的最低點時，汽車對橋的壓力大于汽車的重力B.乙圖中在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是讓火車以設(shè)計速度行駛時，輪緣與軌道間無擠壓C.丙圖中雜技演員表演“水流星”，當(dāng)“水流星”通過最高點時處于完全失重狀態(tài)，不受重力作用D.丁圖中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6.半徑為r和的光滑半圓形槽，其圓心均在同一水平面上，如圖所示，質(zhì)量相等的兩小球分別自半圓形槽左邊緣的最高點無初速地釋放，在以后的運動過程中兩小球()A.機(jī)械能總是相等的 B.經(jīng)過最低點時動能相等C.在最低點時重力的功率不相等 D.在最低點時對軌道的壓力不相等7.如圖光滑水平面上放置兩個相互接觸的四分之一圓形光滑曲面A、B，A固定B可自由滑動，小滑塊C靜置于曲面B最低端，小滑塊D由距曲面A最低端高的地方自由滑下，與C發(fā)生彈性正碰，已知小滑塊C質(zhì)量，小滑塊D質(zhì)量，曲面B質(zhì)量，重力加速度。則滑塊C、D所能達(dá)到的最大高度之比為()A.2:1 B.1:2 C.3:1 D.1:38.如圖，一輛汽車以速率行駛在某公路的圓弧彎道處，汽車恰好沒有向公路內(nèi)、外兩側(cè)滑動的趨勢。則在該彎道處()A.路面內(nèi)、外側(cè)可能一樣高B.若車速低于，汽車一定會向內(nèi)側(cè)滑動C.若車速高于，汽車一定會向外側(cè)滑動D.當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰相比，的值不變9.2022年2月，我國成功舉辦冬季奧運會。在冬奧會的比賽項目上，最具有觀賞性的比賽之一是短道速滑。運動員最擔(dān)心的是在比賽中會滑出賽道，特別是在轉(zhuǎn)彎時。下列關(guān)于運動員的相關(guān)描述，正確的是()A.在轉(zhuǎn)彎時，速率一定，轉(zhuǎn)彎半徑越大，就越容易滑出賽道B.在轉(zhuǎn)彎時，半徑一定，速率越小，就越容易滑出賽道C.在轉(zhuǎn)彎時，速率一定，轉(zhuǎn)彎半徑越小，就越容易滑出賽道D.在轉(zhuǎn)彎時，是否滑出賽道，與速度和轉(zhuǎn)彎半徑無關(guān)，由運動員的技術(shù)完全決定10.在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌，當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的側(cè)向擠壓，為了提高轉(zhuǎn)彎速度，僅改變一個下列可行的措施是()A.減小火車質(zhì)量 B.增大火車質(zhì)量C.減小轉(zhuǎn)彎半徑 D.增大軌道傾斜角11.如圖所示，火車軌道轉(zhuǎn)彎處外高內(nèi)低，當(dāng)火車行駛速度等于規(guī)定速度時，所需向心力僅由重力和軌道支持力的合力提供，此時火車對內(nèi)，外軌道無側(cè)向擠壓作用。已知火車內(nèi)，外軌之間的距離為1435mm，高度差為143.5mm，轉(zhuǎn)彎半徑為400m，由于內(nèi).外軌軌道平面的傾角θ很小，可近似認(rèn)為，重力加速度g取，則在這種情況下，火車轉(zhuǎn)彎時的規(guī)定速度為()A.36km/h B.54km/h C.72km/h D.98km/h12.一輛小汽車勻速行駛上圓弧拱橋時()A.對橋的壓力大小與車總質(zhì)量無關(guān) B.速度越大，對橋的壓力越大C.對橋的壓力大于車總重力 D.對橋的壓力小于車總重力13.某同學(xué)騎自行車在水平地面轉(zhuǎn)彎時發(fā)現(xiàn)，自行車與豎直方向有一定的夾角才不會傾倒。查閱有關(guān)資料得知，只有當(dāng)水平地面對自行車的支持力和摩擦力的合力方向與自行車的傾斜方向相同時自行車才不會傾倒。若該同學(xué)某次騎自行車時的速率為8m/s，轉(zhuǎn)彎的半徑為10m，取重力加速度大小。則自行車與豎直方向的夾角的正切值為()A. B. C. D.114.如圖所示，質(zhì)量為M、內(nèi)有半徑R的半圓形軌道的槽體放在光滑的平臺上，左端緊靠一臺階，質(zhì)量為m的小球從槽頂端A點由靜止釋放，若槽內(nèi)光滑。忽略一切摩擦，求：（1）小球滑到圓弧最低點時，槽體對其支持力的大??；（2）小球在槽右端上升的最大高度h。15.如圖所示，一輛質(zhì)量為1噸的汽車靜止在一座半徑為50m的圓弧形拱橋頂部（），求：（1）此時汽車對圓弧形拱橋的壓力是多大；（2）如果汽車以10m/s的速度經(jīng)過拱橋的頂部，則汽車對圓弧形拱橋的壓力是多大；（3）汽車以多大速度通過拱橋的頂部時，汽車對圓弧形拱橋的壓力恰好為零。

答案以及解析1.答案：CD解析：當(dāng)a繩恰好拉直，但時，球的轉(zhuǎn)動線速度為，有解得當(dāng)b繩恰好拉直，但時，球的轉(zhuǎn)動線速度為，有解得要使兩繩都拉緊故C、D選項正確。2.答案：BD解析：AB.物塊從A點沿著半圓形凹槽緩慢推至B點的過程中，在重力、支持力和外力作用下保持動態(tài)平衡，其中重力始終不變，外力F的方向不變，支持力的方向與豎直方向夾角不斷增大，作出一系列矢量三角形，如圖所示由矢量三角形圖可知，外力F一直增大，先減小后增大，故A錯誤，B正確；CD.設(shè)凹槽和物塊的總重力為Mg，地面對凹槽的支持力為，摩擦力為f，對凹槽和物塊整體根據(jù)平衡條件得所以當(dāng)F一直增大時，一直減小，f一直增大，故C錯誤，D正確。故選BD。3.答案：C解析：路面應(yīng)建成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低的形式，以規(guī)定速度行駛時，汽車的重力和路面對汽車的支持力的合力提供汽車做圓周運動的向心力，A錯誤；車速低于，所需的向心力減小，此時摩擦力指向外側(cè)，減小車速汽車不一定會向內(nèi)側(cè)滑動，B錯誤；車速高于時，徑向摩擦力指向內(nèi)側(cè)，只要速度不超過某一限度，汽車就不會向外側(cè)滑動，C正確；由牛頓第二定律可求出在彎道處的規(guī)定速度，可知與路面是否結(jié)冰無關(guān)，故當(dāng)路面結(jié)冰與未結(jié)冰時相比，的值不變，D錯誤.4.答案：ABD解析：AB.火車的重力和軌道對火車的支持力的合力恰好等于需要的向心力時，根據(jù)牛頓第二定律可得解得此時火車的速度正好是此時火車輪緣與內(nèi)、外軌無側(cè)向作用力，選項AB正確；CD.當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎的速度小于，需要的向心力減小，而重力與支持力的合力不變，所以合力大于了需要的向心力，內(nèi)軌就要對火車產(chǎn)生一個向外的力來抵消多余的力，所以此時內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓。同理當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎的速度大于時火車輪緣對外軌有側(cè)向作用力，故D正確，C錯誤。故選ABD。5.答案：AB解析：題圖甲中汽車通過凹形橋的最低點時，具有豎直向上的向心加速度，處于超重狀態(tài)，結(jié)合牛頓第三定律可知汽車對橋的壓力大于汽車的重力，A正確；題圖乙中在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，當(dāng)火車按設(shè)計速度轉(zhuǎn)彎時，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此時輪緣與軌道間無擠壓，B正確；題圖丙中“水流星”在最高點時不一定處于完全失重狀態(tài)，且“水流星”始終受重力作用，C錯誤；題圖丁中衣服對水滴的附著力小于水滴做圓周運動所需要的向心力，因此水滴做離心運動，D錯誤.6.答案：A解析：兩小球初態(tài)機(jī)械能相等，在以后的運動過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以兩小球機(jī)械能總是相等的，A正確；對左側(cè)小球的下滑過程分析，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，同理，對右側(cè)小球的下滑過程分析，可得因為，則，B錯誤；滑到最低點，重力與速度夾角為90°，重力方向上的速度為0，根據(jù)可知，兩小球在最低點時，重力的瞬時功率均為零，重力的功率相等，C錯誤；設(shè)左側(cè)小球在最低點時，軌道對小球的支持力為，對左側(cè)小球在最低點時受力分析，由牛頓第二定律可得，解得。同理可得，右側(cè)小球在最低點時，軌道對小球的支持力為。據(jù)牛頓第三定律可得，在最低點兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟?，D錯誤。故選A。7.答案：B解析：小滑塊D沿曲面A滑下，設(shè)末速度，由機(jī)械能守恒定律得解得滑塊D與C發(fā)生彈性正碰，取向右為正，碰后C、D速度分別為、，由動量守恒定律得由機(jī)械能守恒定律得聯(lián)立解得由機(jī)械能守恒定律可得解得小滑塊D能達(dá)到的最大高度滑塊C與曲面B相互作用過程有聯(lián)立解得所以滑塊C、D所能達(dá)到的最大高度之比為故選B。8.答案：D解析：A.汽車恰好沒有向公路內(nèi)、外兩側(cè)滑動的趨勢，即重力和支持力提供汽車轉(zhuǎn)彎的向心力，由此可知，路面外側(cè)高于路面內(nèi)側(cè)，A錯誤；B.當(dāng)車速小于時，若汽車受到重力、支持力和指向道路外側(cè)的摩擦力的合力滿足可以提供向心力時，車輛便不會向內(nèi)側(cè)滑動，B錯誤；C.當(dāng)車速大于時，重力和支持力的合力將不足以提供向心力，若此時車速不超出某一最高限度，使得汽車受到重力、支持力和指向道路內(nèi)側(cè)的摩擦力的合力滿足可以提供向心力時，車輛便不會向外側(cè)滑動，C錯誤；D.設(shè)彎道圓弧半徑為R，路面傾角為θ，根據(jù)力的合成與分解和牛頓第二定律有解得由上式可知，的值與路面是否結(jié)冰無關(guān)，D正確。故選D。9.答案：C解析：運動員在水平面上轉(zhuǎn)彎時，摩擦力提供向心力，對質(zhì)量一定、冰面的光滑程度確定的情況下，最大摩擦力可以認(rèn)為是一個定值，根據(jù)可知轉(zhuǎn)彎半徑越小，速率越大，所需的向心力越大，則運動員越容易滑出賽道。故選C。10.答案：D解析：火車拐彎時不側(cè)向擠壓車輪輪緣，靠重力和支持力的合力提供向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處斜面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得解得為了提高轉(zhuǎn)彎速度，可以增大傾角或增大轉(zhuǎn)彎半徑。故選D。11.答案：C解析：在規(guī)定速度下，火車轉(zhuǎn)彎時只受重力和支持力作用，由牛頓第二定律有可得ABD錯誤，C正確。故選C。12.答案：D解析：A.小汽車的總質(zhì)量越大對橋的壓力也越大，A錯誤；B.由牛頓第二定律可知速度越大，對橋的壓力越小，B錯誤；CD.由牛頓第二定律可知小汽車對橋的壓力小于車總重力，C錯誤，D正確；故選D。13.答案：B解析：自行車（含該同學(xué)）受力如圖所示由牛頓第二定律得其中解得自行車與豎直方向的夾角的正切值為故B正確，ACD錯誤。故選B。14.答案：（1）；（2）解析：（1）根據(jù)題意，設(shè)小球由A落至圓弧最低點時的速度為v，取圓弧最低點為勢能零點，由機(jī)械能守