生活中的圓周運動 課后練習 高中物理新人教版必修第二冊

6.4生活中的圓周運動課后練習

1.一輛轎車正在通過如圖所示的路段，關(guān)于該轎車在轉(zhuǎn)彎的過程中，正確的是

()

Q瓜

表示轉(zhuǎn)彎的交通標志

A.轎車的速度大小不一定變化

B.轎車處于平衡狀態(tài)

C.轎車加速度的方向一定沿運動路線的切線方向

D.轎車加速度的方向一定垂直于運動路線的切線方向

2.如圖所示,乘坐游樂園的翻滾過山車時,質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)

旋轉(zhuǎn)，重力加速度大小為g,下列說法正確的是()

A.過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就

會掉下來

B.人在最高點時對座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力

C.人在最低點時對座位的壓力等于mg

D.人在最低點時對座位的壓力大于〃吆

3.擺式列車是集電腦、自動控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車，如圖所

示.當列車轉(zhuǎn)彎時，在電腦控制下，車廂會自動傾斜，提供向心力；行走在直

線上時，車廂又恢復原狀，就像玩具"不倒翁"一樣.假設(shè)有一超高速列車在

水平面內(nèi)行駛，以360km/h的速度拐彎，拐彎半徑為1km,則質(zhì)量為50kg的

乘客，在拐彎過程中所受到的火車給他的作用力為()

A.500N

B.1000N

C.500V2N

D.0

4.如圖所示，在粗糙水平木板上放一個物塊，使水平木板和物塊一起在豎直平

面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運動，必為水平直徑，〃為豎直直徑，在運動過

程中木板始終保持水平，物塊相對木板始終靜止，貝?。?)

A.物塊始終受到三個力作用

B.只有在a、b、c、d四點，物塊受到的合外力才指向圓心

C.從a到"物塊所受的摩擦力先增大后減小

D.從8到a,物塊處于超重狀態(tài)

5.宇航員在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站中處于完全失重狀態(tài)，下列說法

正確的是（）

A.宇航員仍受重力的作用

B.宇航員受力平衡

C.宇航員所受重力等于所需的向心力

D.宇航員不受重力的作用

6.根據(jù)《日經(jīng)新聞》的報道，日本將在2020年東京奧運會開幕之前使"無人

駕駛"汽車正式上路并且投入運營.高度詳細的3D地圖技術(shù)能夠為"無人駕

駛"汽車提供大量可靠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過汽車內(nèi)部的機器學習系統(tǒng)進

行全面的分析，以執(zhí)行不同的指令.如下圖所示為一段公路拐彎處的3D地

圖，你認為以下說法正確的是（）

A.如果彎道是水平的，則"無人駕駛"汽車在拐彎時受到重力、支持力、摩

擦力和向心力

B.如果彎道是水平的，則"無人駕駛"汽車在拐彎時收到的指令應(yīng)讓車速小

一點，防止汽車作離心運動而發(fā)生側(cè)翻

C.如果彎道是傾斜的，3D地圖上應(yīng)標出內(nèi)（東）高外（西）低

D.如果彎道是傾斜的，3D地圖上應(yīng)標出外（西）高內(nèi)（東）低

7.如圖所示，小物體位于半徑為R的半球頂端，若給小物體以水平初速度V。

時，小物體對球頂恰好無壓力，則

—?^o

A.物體開始沿球面下滑

B.物體的初速度為%=標

C.物體落地時的水平位移為0R

D.物體著地時速度方向與地面成45。角

8.火車以一定的速率在半徑一定的軌道上轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)外軌道恰好對火車沒有側(cè)

向作用力，不考慮摩擦和其它阻力，如果火車以原來速率的兩倍轉(zhuǎn)彎時

()

A.外側(cè)軌道受到擠壓

B.內(nèi)側(cè)軌道受到擠壓

C.為了保證軌道沒有側(cè)向作用力，內(nèi)外軌道的高度差變?yōu)樵瓉韮杀?/p>

D.軌道的作用力和重力的合力變?yōu)樵瓉淼?倍

9.用三合板模擬拱形橋來研究汽車通過橋的最高點時對橋的壓力.在拱橋上表

面事先鋪上一層牛仔布以增加摩擦，這樣玩具車就可以在橋面上跑起來了.把

這套系統(tǒng)放在電子秤上，關(guān)于電子秤的示數(shù)下列說法正確的是()

A.玩具車靜止在拱橋頂端時電子稱示數(shù)小一些

B.玩具車運動通過拱橋頂端時電子稱示數(shù)大一些

C.玩具車運動通過拱橋頂端時處于失重狀態(tài)

D.玩具車運動通過拱橋頂端時速度越大（未離開拱橋），電子稱示數(shù)越小

10.關(guān)于如圖所示的四種圓周運動模型，下列說法正確的是（）

圖a圖d

A.如圖a所示，汽車安全通過拱橋最高點時，車對橋面的壓力小于車的重力

B.如圖b所示，在光滑固定圓錐筒的水平面內(nèi)做勻速圓周運動的小球，受重

力、彈力和向心力

C.如圖c所示，輕質(zhì)細桿一端固定一小球，繞另一端。點在豎直面內(nèi)做圓周

運動，在最高點小球所受的彈力方向一定向上

D.如圖d所示，火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，車輪可能對內(nèi)外

軌均無側(cè)向壓力

11.如圖所示，光滑水平面上，小球〃?在拉力/作用下作勻速圓周運動。若小

球運動到P點時，拉力廠發(fā)生變化，關(guān)于小球運動情況的說法正確的是

A.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽E&作離心運動

B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽E&作離心運動

C.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽E即作近心運動

D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽E網(wǎng)"乍離心運動

12.如圖所示，洗衣機的脫水桶采用帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中正

確的是（）

A.脫水過程中，衣物是緊貼桶壁的

B.水會從桶中甩出是因為水滴受到的向心力很大的緣故

C.加快脫水桶轉(zhuǎn)動的角速度，脫水效果會更好

D.靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好

B.有一種叫作"魔盤"的娛樂設(shè)施，如圖所示。當"魔盤"轉(zhuǎn)動得很慢時，

盤上的人都可以隨"魔盤"一起轉(zhuǎn)動而不至于被甩開。當"魔盤”的轉(zhuǎn)速增大

時，盤上的人逐漸向邊緣滑去，離轉(zhuǎn)動中心越遠的人，這種滑動的趨勢越厲

害。設(shè)"魔盤"轉(zhuǎn)速為6r/min,一個體重為30kg的小孩坐在距離軸心1m處

（盤半徑大于1m）隨"魔盤"一起勻速轉(zhuǎn)動（沒有滑動\問：

（1）小孩需要的向心力是由什么提供的？這個向心力是多少？

（2）假設(shè)人與"魔盤"間的動摩擦因數(shù)〃=02,要使離軸心1m處的小孩不發(fā)

生滑動，求"魔盤”轉(zhuǎn)動的最大角速度（取人與"魔盤”間的最大靜摩擦力等

于滑動摩擦力，取重力加速度g=10m/s2X（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

14.如圖所示為汽車在水平路面做半徑為R的大轉(zhuǎn)彎的后視圖，懸吊在車頂?shù)?/p>

燈左偏了維，貝U：

(2)車速是多少?

(3)若⑵中求出的速度正是汽車轉(zhuǎn)彎時不打滑允許的最大速度，則車輪與地面的

動摩擦因數(shù)〃是多少?

15.某電視臺正在策劃的"快樂向前沖”節(jié)目的場地設(shè)施，如圖所示，A3為水

平直軌道，上面安裝有電動懸掛器，可以載人(人可看作質(zhì)點)運動，下方水

面上漂浮著一個勻速轉(zhuǎn)動的半徑為R=lm鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤軸心離平臺

的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差H=32m。選手抓住懸掛器

后，按動開關(guān)，在電動機的帶動下從A點沿軌道做初速度為零，加速度為。=2

m/s2的勻加速直線運動。起動后2s懸掛器脫落。已知人與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因

數(shù)為，HX2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g=10m/s2.

⑴求人隨懸掛器水平運動的位移大小和懸掛器脫落時人的速率；

⑵若選手恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上，求L的大??；

⑶假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱悖瑸楸ＷC他落在任何位置

都不會被甩下轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的角速度3應(yīng)限制在什么范圍？

參考答案

1.A

【詳解】

由圖可知汽車要繞轉(zhuǎn)盤做圓周運動，受力不平衡，可以是勻速圓周運動，也可

以是非勻速圓周運動，速度的大小不一定變化，故A正確.由于速度方向一定

變化，速度在變化，所以轎車處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤.若是勻速圓周運

動，則加速度方向指向圓心，不可能沿運動路線的切線方向；若不是勻速圓周

運動,則加速度方向不指向圓心，故CD錯誤.

故選A.

2.D

【詳解】

A.過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，但是向心力是靠重力與坐椅的支持力

提供，速度越大支持力越大，所以沒有保險帶，人也不會掉下來，則A錯誤；

B.人在最高點時，由牛頓第二定律可得

當速度為咤歷時，支持力為mg,由牛頓第三定律可得，人在最高點時對座

位可以產(chǎn)生大小為mg的壓力，所以B錯誤；

CD.人在最低點時，由牛頓第二定律可得

則人在最低點時對座位的壓力大于〃吆,所以C錯誤；D正確；

故選D。

3.C

【詳解】

360km/h=100m/s.根據(jù)牛頓第二定律知，七=加匕=50乂黑N=500N，根據(jù)平

r1UUU

行四邊形定則得，N=J七2+(sg)2=j50()2+50()2=500亞N.故C正確，ABD錯

誤.

故選C.

4.D

【詳解】

A.在。、d兩點處，物塊只受重力和支持力，在其他位置處物塊受到重力、支

持力、靜摩擦力三個作用力，選項A錯誤；

B.物塊做勻速圓周運動，合外力提供向心力，所以合外力始終指向圓心，選

項B錯誤；

C.從。運動到以物塊的加速度的方向始終指向圓心，水平方向的加速度先減

小后反向增大，根據(jù)牛頓第二定律知，物塊所受木板的摩擦力先減小后增大，

選項C錯誤；

D.從匕運動到。，向心加速度有向上的分量，則物塊處于超重狀態(tài)，選項D

正確。

故選D。

5.AC

【詳解】

BC.宇航員隨空間站做勻速圓周運動，重力全部提供所需的向心力，不是平衡

狀態(tài)，故B錯誤，C正確；

AD.宇航員處于完全的失重狀態(tài)時，其重力沒有消失，宇航員仍然受到重力的

作用，故A正確，D錯誤.

故選AC.

6.BD

【詳解】

試題分析："無人駕駛"汽車在拐彎時受到重力、支持力、摩擦力，A錯誤；如

果彎道是水平的，則靜摩擦力提供向心力，當達到最大靜摩擦力時對應(yīng)一最大

速度，超過這個速度，將發(fā)生離心運動而側(cè)翻，B正確；如果彎道傾斜，則要

使重力的分力提供向心力，所以應(yīng)標出外（西）高內(nèi)（東）低，C錯誤：D正

確：

故選BD.

7.BC

【詳解】

A、物體僅受重力,有水平初速度，做平拋運動，故A錯誤；

BC、根據(jù)牛頓第二定律得，〃吆=吟,貝U%=廊.由尺=會產(chǎn)得:仁杼,

則水平位移x=W=府?愣=&R.故BC正確；

D、落地時豎直方向上的速度5=郎=師,設(shè)落地時速度與地面的夾角為6,

有tan"F=0，故D錯誤.

故選BC。

8.AD

【詳解】

火車以一定的速率轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)外軌與車輪之間均沒有側(cè)壓力，此時火車拐彎的

向心力由重力和鐵軌的支持力的合力提供，火車速度加倍后，速度大于規(guī)定速

度，重力和支持力的合力不夠提供拐彎圓周運動的向心力，所以此時外軌對火

車有指向圓心方向的支持力以補充拐彎的向心力，即此時外軌對火車車輪有側(cè)

壓力，故A正確，B錯誤；火車以某一速度-通過某彎道時，內(nèi)、外軌道均不

受側(cè)壓力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如圖所示，由圖可

F^=mgtan0,合力等于向心力，故得：mgtdnO=m^-,此時tan。々sin，=),聯(lián)

AL

立解得軌道高度差為：,當速度變?yōu)?V后，若內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力

作用，所需的向心力為：F=,聯(lián)立以上可得：尸=4色tan。,根據(jù)牛頓

R

第二定律：/%gtan，=〃/2),此時tanWsin"：,聯(lián)立可得：,即

"=4/7,故C錯誤，D正確.

故選AD.

9.CD

【詳解】

AB.玩具車靜止在拱橋頂端時壓力等于玩具車的重力，當玩具車以一定的速度

通過最高達時，合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：mg-N=m^,解得

N=mg-m^<mg,所以玩具車運動通過拱橋頂端時的示數(shù)小，故AB錯誤；

A

c.玩具運動通過拱橋頂端時，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，故c正確；

根

D.據(jù)N=〃吆可知，玩具運動通過拱橋頂端時速度越大（未離開拱橋）,示

數(shù)越小，故D正確.

故選CD。

10.AD

【詳解】

A.圖a汽車安全通過拱橋最高點時，重力和支持力的合力提供向心力，方向

豎直向下，所以支持力小于重力，根據(jù)牛頓第三定律，車對橋面的壓力小于車

的重力，故A正確；

B.圖b沿固定圓推筒內(nèi)做勻速圓周運動的小球，受重力和彈力作用，向心力

是二者的合力，故B錯誤；

C.圖c中輕質(zhì)細桿一端固定的小球，當小球在最高點壓力為零時，重力提供

向心力，有

v2

tng=m~

解得「=病，當速度小于V時，桿對小球有支持力，方向豎直向上；當速度大

于V時，桿對小球有拉力，方向豎直向下，故c錯誤；

D.圖d中火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，受到的重力和軌道的支

持力的合力恰好等于向心力時，車輪對內(nèi)外軌均無側(cè)向壓力，故D正確。

故選AD。

11.AD

【詳解】

A.若拉力突然消失，小球做離心運動，因為不受力，將沿軌跡Pa運動，故A

正確；

BD.若拉力變小，拉力不夠提供向心力，做半徑變大的離心運動，即沿P力運

動，故B錯誤，D正確；

C.若拉力變大，則拉力大于向心力，沿軌跡Pc做近心運動，故C錯誤。

故選ADO

12.ACD

【詳解】

A.脫水過程中，衣物做離心運動而甩向桶壁，所以衣物是緊貼桶壁的，故A

正確；

B.水滴依附的附著力是一定的，當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B錯誤；

C.由Fn=mu/R,就曾大會使所需向心力及增大，直到水滴的附著力不足以提

供所需的向心力，水滴就會被甩出去，因此增大3,會使更多水滴被甩出去，

故C正確；

D.靠近中心的衣服，做圓周運動的半徑比較小，當角速度”目同時所需的向心

力小，因此脫水效果差，故D正確。

故選ACD。

13.(1)靜摩擦力,H.8N;(2)1.41rad/s

【詳解】

(1)小孩隨"魔盤"一起做圓周運動時，小孩受到重力、支持力和靜摩擦力作

用，小孩做圓周運動所需的向心力是由小孩與"魔盤”之間的靜摩擦力提供。

〃魔盤〃轉(zhuǎn)動時的角速度為

U)-2TUZ=0.2Tcrad/s

由牛頓第二定律可得向心力為

(2)小孩受到的最大靜摩擦力為

fmax=/Jmg

由牛頓第二定律可得

fmax-^lfCOmax

聯(lián)立可得

U)max=桓rad/su1.41rad/s

14.(1)向右轉(zhuǎn)彎；(2)同