2019-2020學年新教材高中物理第六章圓周運動第4節(jié)生活中的圓周運動練習含解析新人教版必修第二冊

PAGEPAGE6第4節(jié)生活中的圓周運動(建議用時：30分鐘)A組學業(yè)達標練1．(多選)(2019·江蘇鹽城期末)下列現(xiàn)象中，利用離心現(xiàn)象的是()A．用洗衣機脫水B．汽車轉(zhuǎn)彎時要減速C．用離心沉淀器分離物質(zhì)D．轉(zhuǎn)動雨傘，可以去除雨傘上的一些水解析：選ACD.用洗衣機脫水，是利用了離心現(xiàn)象，故A正確．汽車轉(zhuǎn)彎時要減速，是防止離心現(xiàn)象，故B錯誤．用離心沉淀器分離物質(zhì)，是利用了離心現(xiàn)象，故C正確．轉(zhuǎn)動雨傘，可以去除雨傘上的一些水，是利用了離心現(xiàn)象，故D正確．2．(2019·北京西城區(qū)期末)如圖將紅、綠兩種顏色的石子放在水平圓盤上，圍繞圓盤中心擺成半徑不同的兩個同心圓圈(r紅<r綠)．圓盤在電機帶動下由靜止開始轉(zhuǎn)動，角速度緩慢增加．每個石子的質(zhì)量都相同，石子與圓盤間的動摩擦因數(shù)μ均相同．則下列判斷正確的是()A．綠石子先被甩出B．紅、綠兩種石子同時被甩出C．石子被甩出的軌跡一定是沿著切線的直線D．在沒有石子被甩出前，紅石子所受摩擦力大于綠石子的解析：選A.對石子受力分析，在沒有被甩出之前，受重力、支持力、圓盤的靜摩擦力三個力的作用，靜摩擦力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有f＝mω2r，當角速度增大時，兩石子所受靜摩擦力也在增大，當靜摩擦力達到最大靜摩擦力時，石子將發(fā)生相對運動，即被甩出，由題意可知綠石子的半徑大于紅石子的半徑，所以綠石子所受摩擦力大于紅石子所受摩擦力，而兩石子與圓盤的最大靜摩擦力均為fm＝μmg，則可知綠石子先被甩出，故A正確，B、D錯誤；石子被甩出后，其所受合外力不等于零，而是等于圓盤對它的滑動摩擦力，石子做離心運動，所以軌跡是沿著切線的曲線，故C錯誤．3．(2019·江蘇淮安期末)如圖所示，當汽車以12m/s通過拱形橋頂時，對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3,4).如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時，對橋面的壓力恰好為零，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葹?)A．3m/s B．10m/sC．12m/s D．24m/s解析：選D.根據(jù)牛頓第二定律得：mg－N＝meq\f(v2,R)，其中N＝eq\f(3,4)mg，解得：R＝57.6m．當車對橋頂無壓力時，有：mg＝eq\f(mv′2,R)，代入數(shù)據(jù)解得：v′＝24m/s，選項D正確．4．(2019·安徽宣城期末)在室內(nèi)自行車比賽中，運動員以速度v在傾角為θ的賽道上做勻速圓周運動．已知運動員的質(zhì)量為m，做圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．運動員做圓周運動的角速度為vRB．如果運動員減速，運動員將做離心運動C．運動員做勻速圓周運動的向心力大小是meq\f(v2,R)D．將運動員和自行車看作一個整體，則整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用解析：選C.運動員做圓周運動的角速度為ω＝eq\f(v,R)，選項A錯誤；如果運動員減速，運動員將做近心運動，選項B錯誤；運動員做勻速圓周運動的向心力大小是meq\f(v2,R)，選項C正確；將運動員和自行車看作一個整體，則整體受重力、支持力、摩擦力的作用，三個力的合力充當向心力，選項D錯誤．5．飛機俯沖拉起時，飛行員處于超重狀態(tài)，此時座位對飛行員的支持力大于所受的重力，這種現(xiàn)象叫過荷．過荷過重會造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，暫時失明，甚至昏厥．受過專門訓練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的支持力影響．取g＝10m/s2，則當飛機在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖速度為100m/s時，圓弧軌道的最小半徑為()A．100m B．111mC．125m D．250m解析：選C.由題意知，9mg－mg＝meq\f(v2,R)，代入數(shù)值得R＝125m．選項C正確．6．在較大的平直木板上相隔一定距離釘幾個釘子，將三合板彎曲成拱橋形卡入釘子內(nèi)形成拱形橋，三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增大摩擦，這樣玩具慣性車就可以在橋面上跑起來了．把這套系統(tǒng)放在電子秤上做實驗，如圖所示，關于實驗中電子秤的示數(shù)下列說法正確的是()A．玩具車靜止在拱形橋頂端時的示數(shù)小一些B．玩具車運動通過拱形橋頂端時的示數(shù)大一些C．玩具車運動通過拱形橋頂端時處于超重狀態(tài)D．玩具車運動通過拱形橋頂端時速度越大(未離開拱形橋)，示數(shù)越小解析：選D.玩具車運動到最高點時，受向下的重力和向上的支持力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mg－FN＝meq\f(v2,R)，即FN＝mg－meq\f(v2,R)<mg，根據(jù)牛頓第三定律可知玩具車對橋面的壓力大小與FN相等，所以玩具車通過拱形橋頂端時速度越大(未離開拱形橋)，示數(shù)越小，選項D正確．7．(多選)(2019·廣東潮州期末)2018年珠海航展，我國五代戰(zhàn)機“殲-20”再次閃亮登場．表演中，戰(zhàn)機先水平向右，再沿曲線ab向上(如圖)，最后沿陡斜線直入云霄．設飛行路徑在同一豎直面內(nèi)，飛行速率不變．則沿ab段曲線飛行時，戰(zhàn)機()A．所受合外力大小為零B．所受合外力方向不斷變化C．豎直方向的分速度逐漸增大D．水平方向的分速度不變解析：選BC.戰(zhàn)機做曲線運動，運動狀態(tài)發(fā)生變化，合外力不為零，故A錯誤；戰(zhàn)機飛行速率不變，合力方向始終與速度方向垂直，即指向圓心，故B正確；飛機速度大小不變，與水平方向的傾角θ增大，則vy＝vsinθ增大，即豎直方向的分速度逐漸增大，故C正確；飛機速度大小不變，與水平方向的傾角θ增大，則vx＝vcosθ減小，即水平方向的分速度減小，故D錯誤．8．(多選)在如圖所示光滑軌道上，小球滑下經(jīng)平直部分沖上半圓弧部分的最高點A時，對圓弧的壓力為mg，已知圓弧的半徑為R，則()A．在最高點A，小球受重力和向心力B．在最高點A，小球受重力和圓弧的壓力C．在最高點A，小球的速度為eq\r(gR)D．在最高點A，小球的向心加速度為2g解析：選BD.小球在最高點受重力和壓力，由牛頓第二定律得FN＋mg＝ma＝meq\f(v2,R)，又FN＝mg，所以a＝2g，v＝eq\r(2gR)，選項B、D正確．9．(2019·安徽滁州期末)一輛汽車以恒定速率駛上一座拱形橋，已知拱橋面的圓弧半徑為50m，g＝10m/s2.(1)若要求汽車在經(jīng)過最高點后不離開橋面，則它的速度不能超過多少？(2)若汽車的速率為10m/s，則質(zhì)量為50kg的乘客對座位的壓力多大？解析：(1)當汽車對最高點壓力剛好為零時，有：mg＝meq\f(veq\o\al(2,m),R)解得：vm＝eq\r(gR)＝eq\r(10×50)m/s＝10eq\r(5)m/s可知汽車的速度不能超過10eq\r(5)m/s.(2)對乘客分析，根據(jù)牛頓第二定律得，m′g－FN＝m′eq\f(v2,R)解得FN＝m′g－m′eq\f(v2,R)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(500－50×\f(100,50)))N＝400N根據(jù)牛頓第三定律知，質(zhì)量為50kg的乘客對座位的壓力為400N.答案：(1)10eq\r(5)m/s(2)400NB組素養(yǎng)提升練10．(2019·湖南五市十校期末)如圖所示，輕質(zhì)細桿OA長為1m，A端固定一個質(zhì)量為5kg的小球，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速率為3m/s，g＝10m/s2，細桿受到()A．5N的壓力 B．5N的拉力C．95N的壓力 D．95N的拉力解析：選A.小球以O點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當在最高點小球與細桿無彈力作用時，小球的速度為v1，則有：mg＝eq\f(mveq\o\al(2,1),L)得：v1＝eq\r(gL)＝eq\r(10)m/s，因為eq\r(10)m/s>3m/s，所以小球受到細桿的支持力，小球在最高點受力分析：受到重力與支持力，mg－F＝meq\f(veq\o\al(2,2),L)，則F＝mg－meq\f(veq\o\al(2,2),L)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(50－5×\f(32,1)))N＝5N，所以由牛頓第三定律知細桿受到壓力，大小為5N，選項A正確．11．(多選)一個質(zhì)量為m的物體(體積可忽略)，在半徑為R的光滑半球頂點處以水平速度v0運動，如圖所示，則下列說法正確的是()A．若v0＝eq\r(gR)，則物體對半球頂點無壓力B．若v0＝eq\f(1,2)eq\r(gR)，則物體對半球頂點的壓力為eq\f(1,2)mgC．若v0＝0，則物體對半球頂點的壓力為mgD．若v0＝0，則物體對半球頂點的壓力為零解析：選AC.設物體受到的支持力為FN，若v0＝eq\r(gR)，則mg－FN＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)，得FN＝0，則物體對半球頂點無壓力，A正確．若v0＝eq\f(1,2)eq\r(gR)，則mg－FN＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)，得FN＝eq\f(3,4)mg，則物體對半球頂點的壓力為eq\f(3,4)mg，B錯誤．若v0＝0，根據(jù)牛頓第二定律mg－FN＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)＝0，得FN＝mg，物體對半球頂點的壓力為mg，C正確，D錯誤．12．(2019·河南駐馬店期末)中國已經(jīng)成功擁有世界最先進的高鐵集成技術、施工技術、裝備制造技術和運營管理技術．中國高速列車保有量世界最多、種類最全．高速列車轉(zhuǎn)彎時可認為是在水平面做圓周運動．為了讓列車順利轉(zhuǎn)彎，同時避免車輪和鐵軌受損，在修建鐵路時會讓外軌高于內(nèi)軌，選擇合適的內(nèi)外軌高度差，以使列車以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力完全由重力和支持力的合力來提供，如圖所示，已知某段彎道內(nèi)外軌道的傾角為θ，彎道的半徑為R，重力加速度為g.(1)若質(zhì)量為m的一高速列車以規(guī)定速度通過上述彎道時，求該列車對軌道的壓力大小．(2)求上述彎道的規(guī)定速度v的大?。?3)若列車在彎道上行駛的速度大于規(guī)定速度，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象或造成什么后果(請寫出三條)?解析：(1)如圖所示，有Ncosθ＝mg得N＝eq\f(mg,cosθ)，由牛頓第三定律知，列車對軌道的壓力大小為：N′＝eq\f(m