2024-2025學(xué)年新教材高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)第四節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE1-第四節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)eq\f(合格考訓(xùn)練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共7小題，每題7分，共49分)1．由上海飛往美國(guó)洛杉磯的飛機(jī)在飛越太平洋上空的過(guò)程中，假如保持飛行速度的大小和距離海平面的高度均不變，則以下說(shuō)法中正確的是(C)A．飛機(jī)做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)B．飛機(jī)上的乘客對(duì)座椅的壓力略大于地球?qū)Τ丝偷囊．飛機(jī)上的乘客對(duì)座椅的壓力略小于地球?qū)Τ丝偷囊．飛機(jī)上的乘客對(duì)座椅的壓力為零解析：由于人同飛機(jī)一同做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)θ说囊妥螌?duì)人的支持力的合力供應(yīng)人做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即F引－F支＝meq\f(v2,R)。由此可以知道F引>F支，由牛頓第三定律F支＝F壓，所以C項(xiàng)正確。2．如圖所示，當(dāng)汽車通過(guò)拱橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時(shí)，車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3,4)。假如要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時(shí)，不受摩擦力作用，則汽車通過(guò)橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為(g取10m/s2)(B)A．15m/s B．20m/sC．25m/s D．30m/s解析：當(dāng)v＝10m/s時(shí)，mg－eq\f(3,4)mg＝meq\f(v2,R)①當(dāng)FN＝0時(shí)，mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)②由①②解得v1＝20m/s。3．飛機(jī)俯沖拉起時(shí)，飛行員處于超重狀態(tài)，此時(shí)座位對(duì)飛行員的支持力大于所受的重力，這種現(xiàn)象叫過(guò)荷。過(guò)荷過(guò)重會(huì)造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，短暫失明，甚至昏厥。受過(guò)特地訓(xùn)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(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖速度為100m/s時(shí)，圓弧軌道的最小半徑為(C)A．100m B．111mC．125m D．250m解析：由題意知，8mg＝meq\f(v2,R)代入數(shù)值得R＝125m。4．(2024·內(nèi)蒙古林東一中高一下學(xué)期期中)鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高度是不同的，已知內(nèi)外軌道平面與水平面的夾角為θ，如圖所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于eq\r(gRtanθ)，則(C)A．內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B．外軌對(duì)外側(cè)車輪輪緣有擠壓C．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力等于eq\f(mg,cosθ)D．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力大于eq\f(mg,cosθ)解析：由牛頓其次定律F合＝meq\f(v2,R)，解得F合＝mgtanθ，此時(shí)火車受重力和鐵路軌道的支持力作用，如圖所示，F(xiàn)Ncosθ＝mg，則FN＝eq\f(mg,cosθ)，內(nèi)、外軌道對(duì)火車均無(wú)側(cè)壓力，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。5．在高速馬路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低。如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些。汽車的運(yùn)動(dòng)可看作是做半徑為R的在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)內(nèi)外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L(zhǎng)。已知重力加速度為g。要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進(jìn)方向)等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于(B)A．eq\r(\f(gRh,L)) B．eq\r(\f(gRh,d))C．eq\r(\f(gRL,h)) D．eq\r(\f(gRd,h))解析：由題意知當(dāng)mgtanθ＝meq\f(v2,R)時(shí)其橫向摩擦力等于零所以v＝eq\r(gRtanθ)＝eq\r(\f(gRh,d))。6．(多選)(2024·黑龍江大慶十中高一下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生改變，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)狀況的說(shuō)法正確的是(ACD)A．若拉力突然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)B．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)C．若拉力突然變小，小球?qū)⒖赡苎剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)D．若拉力突然變大，小球?qū)⒖赡苎剀壽EPc做近心運(yùn)動(dòng)解析：由F＝eq\f(mv2,R)知，拉力變小，F(xiàn)供應(yīng)的向心力不足，R變大，小球做離心運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確B錯(cuò)誤；反之，F(xiàn)變大，小球做近心運(yùn)動(dòng)，D正確；當(dāng)F突然消逝時(shí)，小球?qū)⒀刂本€運(yùn)動(dòng)，A正確。7．(多選)2013年6月11日至26日，“神舟十號(hào)”飛船圓滿完成了太空之行，期間還勝利進(jìn)行了人類歷史上其次次太空授課，女航天員王亞平做了大量失重狀態(tài)下的精致物理試驗(yàn)。如圖所示為處于完全失重狀態(tài)下的陀螺，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．陀螺仍受重力的作用B．陀螺受力平衡C．陀螺所受重力等于所需的向心力D．陀螺不受重力的作用解析：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的物體，所受重力全部供應(yīng)其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，處于完全失重狀態(tài)，并非不受重力作用，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。二、非選擇題8．(11分)汽車若在起伏不平的馬路上行駛時(shí)，應(yīng)限制車速，以避開(kāi)造成危急，如圖所示為起伏不平的馬路簡(jiǎn)化的模型圖：設(shè)馬路為若干段半徑r為50m的圓弧相切連接，其中A、C為最高點(diǎn)，B、D為最低點(diǎn)，一質(zhì)量為2000kg的汽車(作質(zhì)點(diǎn)處理)行駛在馬路上，(g取10m/s2)試求：(1)當(dāng)汽車保持大小為20m/s的速度在馬路上行駛時(shí)，路面的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)受到壓力各為多大。(2)速度為多大時(shí)可使汽車在最高點(diǎn)對(duì)馬路的壓力為零。(3)簡(jiǎn)要回答為什么汽車通過(guò)拱形橋面時(shí)，速度不宜太大。答案：(1)4000N,36000N(2)22.4m/s(3)見(jiàn)解析解析：(1)以汽車為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律有：最高點(diǎn)：mg－F1＝meq\f(v2,r)，得：F1＝mg－meq\f(v2,r)＝4000N由牛頓第三定律知，汽車對(duì)路面的壓力F1′＝F1＝4000N最低點(diǎn)：F2－mg＝meq\f(v2,r)，得：F2＝mg＋meq\f(v2,r)＝36000N由牛頓第三定律知，汽車對(duì)路面的壓力F2′＝F2＝36000N(2)汽車在最高點(diǎn)對(duì)馬路的壓力為零時(shí)，由mg＝meq\f(v2,r)得：v＝eq\r(gr)＝22.4m/s(3)若速度太大，則車對(duì)地面的壓力明顯減小甚至為0，則車與地面的摩擦力明顯減小甚至為0，會(huì)給汽車剎車和轉(zhuǎn)彎帶來(lái)困難，甚至可能使汽車騰空拋出。eq\f(等級(jí)考訓(xùn)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題8分，共24分)1．雨天在野外騎車時(shí)，在自行車的后輪輪胎上常會(huì)粘附一些泥巴，行駛時(shí)感覺(jué)很“沉重”。假如將自行車后輪撐起，使后輪離開(kāi)地面而懸空，然后用手搖腳踏板，使后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，泥巴就被甩下來(lái)。如圖所示，圖中a、b、c、d為后輪輪胎邊緣上的四個(gè)特別位置，則(C)A．泥巴在圖中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B．泥巴在圖中的b、c位置時(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)C．泥巴在圖中的c位置時(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)D．泥巴在圖中的a位置時(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)解析：a、b、c、d共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，半徑也相等，依據(jù)公式a＝rω2分析知它們的向心加速度大小都相等，故A錯(cuò)誤。泥塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力供應(yīng)向心力，依據(jù)F＝mω2r知：泥塊在車輪上每一個(gè)位置的向心力相等，當(dāng)供應(yīng)的合力小于向心力時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)，所以能供應(yīng)的合力越小越簡(jiǎn)單飛出去。最低點(diǎn)，重力向下，附著力向上，合力等于附著力減重力，最高點(diǎn)，重力向下，附著力向下，合力為重力加附著力，在線速度豎直向上或向下時(shí)，合力等于附著力，所以在最低點(diǎn)c合力最小，最簡(jiǎn)單飛出去。故C正確，BD錯(cuò)誤。2．(多選)在圖示光滑軌道上，小球滑下經(jīng)平直部分沖上圓弧部分的最高點(diǎn)A時(shí)，對(duì)圓弧的壓力為mg，已知圓弧的半徑為R，則(BD)A．在最高點(diǎn)A，小球受重力和向心力B．在最高點(diǎn)A，小球受重力和圓弧的壓力C．在最高點(diǎn)A，小球的速度為eq\r(gR)D．在最高點(diǎn)A，小球的向心加速度為2g解析：小球在最高點(diǎn)受重力和壓力，由牛頓其次定律得FN＋mg＝ma，又FN＝mg，所以a＝2g，B、D正確。3．(多選)(2024·河南省林州市第一中學(xué)高一下學(xué)期調(diào)研)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本模型，下列說(shuō)法正確的是(BD)A．如圖a，汽車通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)處于超重狀態(tài)B．如圖b所示是一圓錐擺，增大θ，但保持圓錐的高度不變，則圓錐擺的角速度不變C．如圖c，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在A、B兩位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等D．火車轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，外軌對(duì)外輪緣會(huì)有擠壓作用解析：汽車在最高點(diǎn)mg－FN＝eq\f(mv2,r)知FN＜mg，故處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；如圖b所示是一圓錐擺，重力和拉力的合力F＝mgtanθ＝mω2r；r＝htanθ，得ω＝eq\r(\f(g,h))，故增大θ，但保持圓錐的高不變，角速度不變，故B正確；圖C中依據(jù)受力分析知兩球受力狀況相同，即向心力相同，由F＝mω2r知r不同角速度不同，故C錯(cuò)誤；火車轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，外軌對(duì)外輪緣會(huì)有擠壓作用，故D正確。二、非選擇題4．(16分)(2024·河南省鄭州一中高一下學(xué)期期中)如圖所示，是馬戲團(tuán)中上演的飛車節(jié)目，在豎直平面內(nèi)有半徑為R的圓軌道。表演者騎著摩托車在圓軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。已知人