2021-2022學年教科版2019必修第二冊-2.3圓周運動的實例分析-課時作業(yè)解析版

2021-2022學年教科版〔2021〕必修第二冊課時作業(yè)〔解析版〕1．以下哪些現(xiàn)象利用了離心現(xiàn)象〔〕A．工作的洗衣機脫水桶轉速很大 B．轉速很大的砂輪半徑做得不能太大C．在修建鐵路時，轉彎處內軌要低于外軌 D．汽車轉彎時要限制速度2．以下情境描述符合物理實際的是〔〕A．火車軌道在彎道處設計成外軌低內軌高，以便火車成功平安轉彎B．軌道上飛行的航天器是平衡狀態(tài)C．汽車通過拱形橋最高點時對橋的壓力小于汽車重力D．汽車通過凹形橋最低點時對橋的壓力小于汽車重力3．現(xiàn)在流行在自行車的氣門上裝“風火輪〞，它的主要元件是由七彩的LED燈與紐扣電池，以及內部的感應裝置開關組成。某興趣小組自己設計了一個“簡易風火輪〞，風火輪的感應裝置內部結構如圖乙所示，由一塊重物套在一根光滑的桿上，當車輪到達一定轉速時，重物上的觸點與固定在端的觸點接觸后就會被點亮。以下說法正確的選項是〔〕A．感應裝置的端離車輪軸心更近B．車速緩慢增加的過程中，風火輪轉至最高點時先亮C．感應裝置的原理是利用重物離心現(xiàn)象，使觸點接觸而點亮風火輪D．假設要在較低的轉速能點亮，那么可以減少重物質量或增大彈簧勁度系數4．以下說法中正確的選項是〔〕A．日常生活中遇到的離心運動都是有危害的，要防止任何離心運動的發(fā)生B．在勻速圓周運動中，向心加速度是恒定的C．汽車以一定的速率通過拱橋，在最高點汽車對橋的壓力小于汽車的重力D．雜技演員表演“水流星〞，當“水流星〞通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受重力作用5．如下圖，有一固定的且內壁光滑的半球面，球心為O，最低點為C，在其內壁上有兩個質量相同的小球〔可視為質點〕A和B，在兩個高度不同的水平面內做勻速圓周運動，A球的軌跡平面高于B球的軌跡平面，A、B兩球與O點的連線與豎直線OC間的夾角分別為α=53°和β=37°，那么〔sin37°=0.6，cos37°=0.8〕〔〕A．A、B兩球所受支持力的大小之比為4︰3B．A、B兩球運動的周期之比為4︰3C．A、B兩球的線速度之比為8︰5 D．A、B兩球的角速度之比為1︰16．如圖，當汽車通過拱橋頂點的速度為時，車對橋頂的壓力為車重的，如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時，對橋面的壓力為零，那么汽車通過橋頂的速度應為〔〕A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s7．如下圖的圓錐擺中，擺球A、B在同一水平面上做勻速圓周運動，關于A、B球的運動情況和受力情況，以下說法中正確的選項是〔〕A．擺球A受重力、拉力和向心力的作用B．擺球A所受的拉力小于擺球B所受的拉力C．擺球A的速度小于擺球B的速度D．A、B做勻速圓周運動的周期相等8．如下圖，光滑水平面上，質量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運動。假設小球運動到P點時，拉力F發(fā)生變化，以下關于小球運動情況的說法中正確的選項是〔〕A．假設拉力突然變小，小球將沿軌跡Pa做離心運動B．假設拉力突然變小，小球將沿軌跡Pb做向心運動C．假設拉力突然消失，小球將沿軌跡Pa做離心運動D．假設拉力突然變大，小球將沿軌跡Pc做向心運動9．如下圖，以下有關生活中圓周運動實例分析，其中說法正確的選項是〔〕A．甲圖中，汽車通過凹形橋的最低點時，速度越大橋面受到的壓力越大B．乙圖中，“水流星〞勻速轉動過程中，在最高點水對桶底的壓力最小C．丙圖中，火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，內軌對內輪緣會有擠壓作用D．丁圖中，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，那么在A、B兩位置小球角速度相等10．鐵路在彎道處的內外軌道高度是不同的，內外軌道平面與水平面傾角為θ，如下圖，彎道處的圓弧半徑為R，假設質量為m的火車轉彎時速度大于，那么〔〕A．內軌對內側車輪輪緣有擠壓B．外軌對外側車輪輪緣有擠壓C．這時鐵軌對火車的支持力不等于D．車輪對內外側均沒有擠壓11．石拱橋是中國傳統(tǒng)的橋梁四大根本形式之一、假設某拱形橋為圓的一局部，半徑為。一輛質量為的汽車以速度勻速通過該橋，圖中為拱形橋的最高點，圓弧所對的圓心角為，P、S關于對稱，重力加速度為。以下說法正確的選項是〔〕A．汽車所受合力始終為0B．汽車運動到點時牽引力大于阻力C．汽車運動到點時，橋面對汽車的支持力小于汽車重力D．汽車從點運動到點所用的時間為12．如下圖，勻速轉動的水平圓盤上放有質量分別為1kg和2kg的小物體A、B，A、B間用細線沿半徑方向相連。它們到轉軸的距離分別為rA=、rB=。A、B與盤面間的最大靜摩擦力均為重力的0.3倍。g取10m/s2，現(xiàn)緩慢地增大圓盤的角速度，那么以下說法正確的選項是〔〕A．當A到達最大靜摩擦力時，B受到的摩擦力大小為6NB．當A恰好到達最大靜摩擦力時，圓盤的角速度約為2rad/sC．當細線上開始有彈力時，圓盤的角速度大于rad/sD．在細線上有彈力后的某時刻剪斷細線，A將做向心運動，B將做離心運動13．如下圖，在長為l的細繩下端拴一個質量為m的小球，捏住繩子的上端，使小球在水平面內做圓周運動，細繩就沿圓錐面旋轉，這樣就成了一個圓錐擺。當繩子跟豎直方向的夾角為時，小球運動的向心加速度的大小為多少？通過計算說明：要增大夾角，應該增大小球運動的角速度。14．一細繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與水一起以細繩的另一端點為圓心在豎直平面內做圓周運動，如下圖，水的質量m=，水的重心到轉軸的距離l=50cm，g取10m/s2?！?〕假設在最高點水不流出來，求桶的最小速率；〔結果保存根號〕〔2〕假設在最低點水桶的速率v=8m/s，求水對桶底的壓力大小。15．如下圖，一光滑的半徑為R的半圓形軌道固定在水平面上，一個質量為m的小球以某一速度沖上軌道，然后小球從軌道上端B點飛出，最后落在水平面上，小球落地點C距B點的距離為，求〔1〕小球經過軌道B點時，小球的速度大??；〔2〕小球對軌道上端B點的壓力的大小。16．如下圖，斜面體固定在水平面上，它由光滑斜面和光滑圓弧面組成且兩局部平滑連接，是圓弧的半徑，長為L，且與垂直，豎直，斜面傾角。質量為m的小球在斜面底端A點由靜止開始在水平恒定風力F的作用下沿斜面運動，運動到C點時對圓弧的壓力剛好為零，重力加速度為g。，。(1)求水平恒定風力F的大小；(2)假設小球從C點拋出的一瞬間，風力大小不變，方向反向，試判斷小球下落過程中是否會碰到，并說明理由。參考答案1．A【詳解】A．洗衣機的離心泵工作時利用了離心運動，故A正確；B．轉速很大的砂輪半徑做得不能太大是為了防止由于離心現(xiàn)象而使砂輪斷裂，故B錯誤；C．在修建鐵路時，轉彎處內軌要低于外軌是為了防止火車由于離心現(xiàn)象而出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象，故C錯誤；D．汽車轉彎時要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防止離心運動，故D錯誤。應選A。2．C【詳解】A．火車軌道在彎道處設計成外軌高內軌低，以減小火車對軌道的側向作用力，以便火車成功平安轉彎，選項A錯誤；B．軌道上飛行的航天器做曲線運動，不是平衡狀態(tài)，選項B錯誤；C．汽車通過拱形橋最高點時對橋的壓力即小于汽車重力，選項C正確；D．汽車通過凹形橋最低點時對橋的壓力即大于汽車重力，選項D錯誤。應選C。3．C【詳解】A．當車輪到達一定轉速時，重物上的觸點與固定在端的觸點接觸后就會被點亮，那么速度越大需要的向心力越大，觸點N越容易與M點接觸，所以感應裝置的端離車輪軸心更近，A錯誤；B．車速緩慢增加的過程中，風火輪轉至最高點時，彈力最小，在最低點時彈力最大，所以風火輪轉至最低點時先亮，B錯誤；C．感應裝置的原理是利用重物的離心現(xiàn)象，使觸點接觸而點亮風火輪，C正確；D．轉速較小時，向心力較小，那么可以增加重物質量或減小彈簧的勁度系數，增大轉動半徑，從而點亮風火輪，D錯誤；應選C。4．C【詳解】A．日常生活中遇到的離心運動并不都是有危害的，如洗衣機的脫水，無縫鋼管的鑄造等都是利用離心運動的例子，故A錯誤；B．在勻速圓周運動中，向心加速度的方向是不斷變化的，所以不是恒定的，B錯誤；C．汽車以一定的速率通過拱橋的最高點時，汽車受到的重力與支持力的合力提供向心力，由于合力的方向向下，結合牛頓第三定律可知，在最高點時汽車對橋的壓力小于汽車的重力，C正確；D．地球附近的任何物體都要受到重力作用，所以當“水流星〞通過最高點時，即便其處于完全失重狀態(tài)，也要受重力作用，故D錯誤。應選C。5．A【詳解】A．兩小球均受到重力和支持力作用，有那么，A、B兩球所受支持力的大小之比為故A正確；BCD．合力沿水平方向提供向心力，有解得故A、B兩球運動的周期之比為A、B兩球的線速度之比為A、B兩球的角速度之比為故BCD錯誤。應選A。6．B【詳解】當汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s時，車對橋頂的壓力為車重的，根據牛頓第二定律可得當汽車通過拱橋頂點對橋面的壓力為零時，根據牛頓第二定律可得聯(lián)立兩式可得v2=2v1=20m/s應選B。7．D【詳解】A．向心力是效果力，在受力分析時不能說物體受到了向心力，擺球A受重力、繩拉力的作用，它們的合力提供擺球做勻速圓周運動所需向心力，故A錯誤；B．擺球在同一水平面上做勻速圓周運動，設繩與豎直方向夾角為，可得繩的拉力大小滿足由于不知道擺球A、B的質量大小關系，故擺球A所受的拉力與擺球B所受的拉力大小關系不能確定，故B錯誤；CD．根據牛頓第二定律可知可知擺球A、B做勻速圓周運動的周期相等，根據由于所以故C錯誤，D正確。應選D。8．CD【詳解】AB．當拉力減小時，將沿Pb軌道做離心運動，故AB錯誤；C．當拉力消失，物體受力合為零，將沿切線方向沿軌跡Pa做離心運動，故C正確。D．在水平面上，細繩的拉力提供m所需的向心力，當拉力突然變大，小球將沿軌跡Pc做向心運動。故D正確；應選CD。9．AB【詳解】A．汽車通過凹形橋最低點時，具有向上的加速度〔向心加速度〕，，，那么速度越大支持力越大，橋面受到的壓力越大，故A正確；B．演員表演“水流星〞，當“水流星〞通過最高點時，有解得在最低點，有解得可見“水流星〞勻速轉動過程中，在最高點水對桶底的壓力最小，故B正確；C．火車轉彎時，剛好由重力和支持力的合力提供向心力時，有解得火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，圓周運動所需要的向心力增大，大于重力和支持力的合力，有向外運動的趨勢，那么外軌對外輪緣會有擠壓作用，故C錯誤；D．小球在兩位置做勻速圓周運動，由其合力提供向心力，設圓錐的傾角為，那么由牛頓第二定律可得因為在兩位置的半徑不同，RA＞RB，所以，故D錯誤。應選AB。10．BC【詳解】ABD．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，此時火車的速度正好是，當時重力和支持力的合力不夠提供向心力，那么火車拐彎時會擠壓外軌，故AD錯誤B正確；C．當內外軌沒有擠壓力時，受重力和支持力但此時外軌對外側車輪輪緣有擠壓，所以鐵軌對火車的支持力不等于，故C正確。應選BC。11．CD【詳解】A．汽車做勻速圓周運動，那么所受的合力不為零，A錯誤；B．汽車在豎直面內做勻速圓周運動，運動到點〔圓弧最高點〕時牽引力等于阻力，B錯誤；C．由于汽車在豎直面內做勻速圓周運動，沿半徑方向有向心加速度，所以汽車運動到點時可知橋面對汽車的支持力小于汽車重力，C正確；D．汽車從點運動到點所用的時間為D正確。應選CD。12．AC【詳解】A．增大圓盤的角速度，B先到達最大靜摩擦力，所以A到達最大靜摩擦力時，B受到的摩擦力大小為FB=kmBg=6NA正確；B．設小物體A到達最大靜摩擦力時，圓盤的角速度為ω1，此時細線的拉力為T，那么對A：對B：得B錯誤；C．當細線上開始有彈力時，對B解得C正確；D．剪斷細線，A隨圓盤做圓周運動，B將做離心運動，D錯誤。應選AC。13．見解析所示【詳解】根據對小球的受力分析，可得小球的向心力根據牛頓第二定律可得小球運動的向心加速度根據幾何關系可知小球做圓周運動的半徑可得從此式可以看出，當小球運動的角速度增大時，夾角也隨之增大。因此，要增大夾角，應該增大小球運動的角速度。14．〔1〕；〔2〕69N【詳解】(1)最高點處，水的重力恰好作為向心力解得桶的最小速度為(2)最低點處，桶中水受到水桶支持力與重力的作用代入數據解得FN=69N，根據牛頓第