2024-2025學(xué)年新教材高中物理課時作業(yè)七生活中的圓周運動新人教版必修第二冊

PAGE1-課時作業(yè)(七)生活中的圓周運動A組：基礎(chǔ)落實練1．如圖所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動，若小球到達(dá)P點時F突然發(fā)生改變，下列關(guān)于小球運動的說法正確的是()A．F突然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動B．F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動C．F突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動D．F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc漸漸靠近圓心解析：若F突然消逝，小球所受合外力突變?yōu)?，將沿切線方向勻速飛出，A正確．若F突然變小不足以供應(yīng)所需向心力，小球?qū)⒆鰸u漸遠(yuǎn)離圓心的離心運動，B、D錯誤．若F突然變大，超過了所需向心力，小球?qū)⒆鰸u漸靠近圓心的運動，C錯誤．答案：A2．在馬路上常會看到凸形和凹形的路面，如圖所示．一質(zhì)量為m的汽車，通過凸形路面的最高處時對路面的壓力為FN1，通過凹形路面最低處時對路面的壓力為FN2，則()A．FN1>mgB．FN1<mgC．FN2＝mgD．FN2<mg答案：B3．火車轉(zhuǎn)彎可以看成是在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，火車速度提高會使外軌受損．為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時外軌受損這一難題，下列措施可行的是()A．適當(dāng)減小內(nèi)外軌的高度差B．適當(dāng)增加內(nèi)外軌的高度差C．適當(dāng)減小彎道半徑D．適當(dāng)增大內(nèi)外軌間距解析：火車轉(zhuǎn)彎時，為減小外軌所受壓力，可以使外軌略高于內(nèi)軌，使軌道形成斜面，假如速度合適內(nèi)外軌道均不受擠壓，重力與軌道支持力的合力來供應(yīng)向心力，如圖所示，mgtanα＝meq\f(v2,r)，若要提高火車速度同時減小外軌受損，可以適當(dāng)增加內(nèi)外軌的高度差，使α增大，或適當(dāng)增大彎道半徑，所以B項正確，A、C、D項錯誤．答案：B4．市內(nèi)公共汽車在到達(dá)路口轉(zhuǎn)彎時，車內(nèi)廣播中就要播放錄音：“乘客們請留意，前面車輛轉(zhuǎn)彎，請拉好扶手”，這樣可以()A．提示包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向前傾倒B．提示包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向后傾倒C．主要是提示站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒D．主要是提示站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)傾倒解析：車輛轉(zhuǎn)彎時，站著的乘客須要外力供應(yīng)向心力，如不拉好扶手，由于慣性，乘客將向外側(cè)傾倒，做離心運動，故選項C正確．答案：C5．如圖所示，質(zhì)量相等的汽車甲和汽車乙，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，汽車甲在汽車乙的外側(cè)．兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙．以下說法正確的是()A．Ff甲小于Ff乙B．Ff甲等于Ff乙C．Ff甲大于Ff乙D．Ff甲和Ff乙的大小均與汽車速率無關(guān)解析：汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，摩擦力供應(yīng)做勻速圓周運動的向心力，即Ff＝F向＝meq\f(v2,r)，由于r甲>r乙，則Ff甲<Ff乙，A正確．答案：A6．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3,4)，假如要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為()A．15m/sB．20m/sC．25m/sD．30m/s解析：當(dāng)FN＝eq\f(3,4)G時，因為G－FN＝meq\f(v2,r)，所以eq\f(1,4)G＝meq\f(v2,r)，當(dāng)FN＝0時，G＝meq\f(v′2,r)，所以v′＝2v＝20m/s.答案：B7．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．汽車的運動可看做是做半徑為R的在水平面內(nèi)的圓周運動．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.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)彎時的車速應(yīng)等于()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)時其橫向摩擦力等于零，所以v＝eq\r(gRtanθ)＝eq\r(\f(gRh,d)).答案：B8．一同學(xué)騎自行車在水平馬路上以5m/s的恒定速率轉(zhuǎn)彎，已知人和車的總質(zhì)量m＝80kg，轉(zhuǎn)彎的路徑近似看成一段圓弧，圓弧半徑R＝20m.(1)求人和車作為一個整體轉(zhuǎn)彎時須要的向心力．(2)若車胎和路面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，為平安轉(zhuǎn)彎，車速不能超過多少？(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2)解析：(1)由向心力公式Fn＝meq\f(v2,R)可知Fn＝meq\f(v2,R)＝80×eq\f(52,20)N＝100N(2)為平安轉(zhuǎn)彎，向心力不應(yīng)大于滑動摩擦力Ff則：meq\f(v\o\al(2,m),R)＝μmg，可得：vm＝10m/s故車速不能超過10m/s.答案：(1)100N(2)10m/sB組：實力提升練9．(多選)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是依據(jù)地形確定的．彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān)．下列說法正確的是()A．v肯定時，r越小則要求h越大B．v肯定時，r越大則要求h越大C．r肯定時，v越小則要求h越大D．r肯定時，v越大則要求h越大解析：設(shè)軌道平面與水平方向的夾角為θ，路面的寬度為L，由mgtanθ＝meq\f(v2,r)，得tanθ＝eq\f(v2,gr)；又因為tanθ≈sinθ＝eq\f(h,L)，所以eq\f(h,L)＝eq\f(v2,gr).可見v肯定時，r越大，h越小，故A正確、B錯誤；當(dāng)r肯定時，v越大，h越大，故C錯誤、D正確．答案：AD10．無縫鋼管的制作原理如圖所示，豎直平面內(nèi)，管狀模型置于兩個支承輪上，支承輪轉(zhuǎn)動時通過摩擦力帶動管狀模型轉(zhuǎn)動，鐵水注入管狀模型后，由于離心作用，鐵水緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，冷卻后就得到無縫鋼管．已知管狀模型內(nèi)壁半徑為R，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．鐵水是由于受到離心力的作用才覆蓋在模型內(nèi)壁上的B．模型各個方向上受到的鐵水的作用力大小相等C．若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，此時僅重力供應(yīng)向心力D．管狀模型轉(zhuǎn)動的角速度最大為eq\r(\f(g,R))解析：A錯：鐵水做圓周運動，重力和彈力的合力供應(yīng)向心力，沒有離心力；B錯：鐵水做圓周運動的向心力由重力和彈力的徑向分力供應(yīng)，不是勻速圓周運動，故模型各個方向上受到的鐵水的作用力不肯定相同；C對：若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，則是重力恰好供應(yīng)向心力；D錯：為了使鐵水緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，管狀模型轉(zhuǎn)動的角速度不能小于臨界角速度即可．答案：C11．[2024·河南商丘九校聯(lián)考](多選)雜技表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓錐形筒內(nèi)壁上或球形容器內(nèi)壁上，圓錐形筒與球的中軸線均垂直于水平地面，且圓錐筒和球固定不動．演員和摩托車的總質(zhì)量為m，若先在圓錐形筒內(nèi)壁A、B兩處沿圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()A．A處的線速度大于B處的線速度B．A處的角速度小于B處的角速度C．A處的向心力等于B處的向心力D．若該演員和摩托車移至右側(cè)球形容器中分別沿凹凸不同的兩水平面做勻速圓周運動，則在較低水平軌道內(nèi)運動時對器壁壓力大解析：演員和摩托車的總重力不變，在A、B兩點的支持力方向相同，設(shè)支持力與水平方向夾角為θ，依據(jù)力的合成知在A、B兩處支持力大小FN＝eq\f(mg,sinθ)、合力大小F合＝eq\f(mg,tanθ)均相等，即A處的向心力等于B處的向心力；依據(jù)F合＝meq\f(v2,r)＝mrω2得，v＝eq\r(\f(F合r,m))，ω＝eq\r(\f(F合,mr))，知半徑越大，線速度越大，角速度越小，所以A處的線速度大于B處的線速度，A處的角速度小于B處的角速度．故A、B、C正確．若該演員和摩托車移至右側(cè)球形容器中分別沿凹凸不同的兩水平面做勻速圓周運動，由FN＝eq\f(mg,sinθ)可知在較低位置，θ較大，則FN較小，故D錯誤．答案：ABC12．在汽車越野賽中，一個土堆可視作半徑R＝10m的圓弧，左側(cè)連接水平路面，右側(cè)與一坡度為37°斜坡連接．某車手駕車從左側(cè)駛上土堆，經(jīng)過土堆頂部時恰能離開，賽車飛行一段時間后恰沿與斜坡相同的方向進(jìn)入斜坡，沿斜坡向下行駛．探討時將汽車視為質(zhì)點，不計空氣阻力．求：(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)汽車經(jīng)過土堆頂部的速度大?。?2)汽車落到斜坡上的位置與土堆頂部的水平距離．解析：(1)賽車在土堆頂部做圓周運動，且恰能離開，重力供應(yīng)向心