推荐高中物理第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动检测新人教版必修2
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圆周运动(答题时间:30分钟)1。
如图,静止在地球上的物体都要随地球一起转动,a 是位于赤道上的一点,b 是位于北纬30°的一点,则下列说法正确的是( )A 。
a 、b 两点的运动周期都相同 B. a 、b 的角速度是不同的C 。
a 、b 两点的线速度大小相同D. a 、b 两点线速度大小之比为2∶32. 在水平冰面上,狗拉着雪橇做匀速圆周运动,O 点为圆心。
能正确地表示雪橇受到的牵引力F 及摩擦力f 的图是( )3. 如图所示,一个匀速转动的半径为r 的水平圆盘上放着两个木块M 和N ,木块M 放在圆盘的边缘处,木块N 放在离圆心31r 的地方,它们都随圆盘一起运动。
比较两木块的线速度和角速度,下列说法中正确的是( )A 。
两木块的线速度相等 B. 两木块的角速度相等C. M 的线速度是N 的线速度的3倍D. M 的角速度是N 的角速度的3倍4。
如图所示,一小物块以大小为a =4 m/s 2的向心加速度做匀速圆周运动,半径R =1 m ,则下列说法正确的是( )A. 小物块运动的角速度为2 rad/sB 。
小物块做圆周运动的周期为π sC. 小物块在t =4πs 内通过的位移大小为20πmD. 小物块在π s 内通过的路程为05。
如图所示,当正方形薄板绕着过其中心O 并与板垂直的转动轴转动时,板上A 、B 两点的( )A 。
生活中的圆周运动练习一、单选题1.有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是()A. 如图甲,汽车通过凹形桥的最低点处于失重状态B. 如图乙,小球固定在杆的一端,在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动,小球的过最高点的速度至少等于√gRC. 如图丙,用相同材料做成的A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动,m B=2m A,r A=2r B,转台转速缓慢加快时,物体A 最先开始滑动D. 如图丁,火车转弯超过规定速度行驶时,内轨对外轮缘会有挤压作用2.如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。
它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型,如图乙所示。
在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R,A、B两点分别为轨道的最高点与最低点。
质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒定,当质点以速率v=√gR通过A点时,对轨道的压力为其重力的7倍(不计摩擦和空气阻力,质点质量为m,重力加速度为g)。
则()A. 质点在A点不脱离轨道即可做完整的圆周运动B. 强磁性引力大小为F=8mgC. 若质点能做完整的圆周运动,则质点对A、B两点的压力差恒为5mgD. 若磁性引力恒为3F,为确保质点做完整的圆周运动,则质点通过B点的最大速率为v Bm=2√5gR3.杂技演员表演“水流星”,在长为0.9m的细绳的一端,系一个与水的总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳的另一端为圆心,在竖直平面内做圆周运动,如图所示,若“水流星”通过最高点时的速率为3m/s,则下列说法正确的是(g=10m/s2)()A. “水流星”通过最高点时,有水从容器中流出B. “水流星”通过最高点时,绳的张力及容器底部受到的压力均为零C. “水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用D. “水流星”通过最高点时,绳子的拉力大小为5N4.如图,一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上,硬币与竖直转轴OO′的距离为r,已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),重力加速度大小为g。
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生活中的圆周运动一、单项选择题1。
洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上,如图所示.此时( )A。
衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力、向心力的作用B。
筒壁的弹力随筒的转速增大而增大C. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由于摩擦的作用D. 筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大2. 乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内旋转.下列说法正确的是( )A。
车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下来B。
人在最高点时对座位不可能产生压力C。
人在最低点时对座位的压力等于mgD. 人在最低点时对座位的压力大于mg3。
如图所示,汽车过拱形桥时的运动可以看做匀速圆周运动,质量为m的汽车以速度v 过桥,桥面的圆弧半径为R,重力加速度为g,则汽车通过桥面最高点时对桥面的压力大小为()A. mgB. m错误!C. mg-m错误! D。
mg+m错误!4. 如图所示,飞机做特技表演时,常做俯冲拉起运动,此运动在最低点附近可看做是半径为500 m的圆周运动.若飞行员的质量为65 kg,飞机经过最低点时速度为360 km/h,则这时飞行员对座椅的压力为(g取10 m/s2)( )A. 650 NB. 1 300 NC。
1 800 N D. 1 950 N5。
第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动1.关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系,下列说法中正确的是( )A.内、外轨一样高,以防列车倾倒造成翻车事故B.因为列车在转弯处有向内倾倒的可能,故一般使内轨高于外轨,以防列车翻倒C.外轨比内轨略高,这样可以使列车顺利转弯,减少车轮与铁轨的挤压D.以上说法均不正确2.在下面所介绍的各种情况中,哪种情况将出现超重现象( )①荡秋千经过最低点的小孩②汽车过凸形桥③汽车过凹形桥④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器A.①②B.①③C.①④ D.③④3.(2014·铜川高一检测)物体做离心运动时,其运动轨迹( )A.一定是直线B.一定是曲线C.可能是一个圆D.可能是直线也可能是曲线4.如图所示,质量为m的小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列说法正确的是( )A.小球通过最高点时的最小速度是RgB.小球通过最高点时的最小速度为零C.小球在水平线ab以下的管道中运动时,外侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以下的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力5.下列关于离心现象的说法正确的是( )A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的圆周运动C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时它将做曲线运动6.“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动,关于在舱内所做的实验下列说法中正确的是( ) A.可以用天平测量物体的质量B.可以用水银气压计测舱内的气压C.可以用弹簧测力计测拉力D.在卫星内将重物挂于弹簧测力计上,弹簧测力计示数为零,但重物仍受地球的引力7.如图所示,在光滑轨道上,小球滚下经过圆弧部分的最高点时,恰好不脱离轨道,此时小球受到的作用力是( )A.重力、弹力和向心力B.重力和弹力C.重力和向心力D.重力8.如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是( )A.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc做近心运动9.一辆卡车在丘陵地匀速率行驶,地形如图所示,由于轮胎老化,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )A.a处 B.b处C.c处 D.d处10.如图所示,竖直面内有一圆弧面,其半径为R.质量为m的物体在拉力作用下沿圆弧面以恒定的速率v滑行,拉力的方向始终保持与物体的速度方向一致.已知物体与圆弧之间的滑动摩擦系数为μ,则物体通过圆弧面最高点P位置时拉力的大小为( )A.μmgB.μm(g-v2/R)C.μmv2/RD.m(μg-v2/R)11.如图所示,木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )A.从水平位置a到最高点b的过程中A的向心加速度越来越大B.从水平位置a到最高点b的过程中B对A的摩擦力越来越小C.在a处时A对B的压力等于A的重力,A所受的摩擦力达到最大值D.在过圆心的水平线以下A对B的压力一定大于A的重力12.如图所示,长度l=0.50 m的轻质杆OA,A端固定一个质量m=3.0 kg的小球,小球以O 为圆心在竖直平面内做圆周运动.通过最高点时小球的速率是2.0 m/s,g取10 m/s2,则此时细杆OA( )A.受到6.0 N的拉力B.受到6.0 N的压力C.受到24 N的拉力D.受到54 N的压力13.如图所示,某公园里的过山车驶过轨道的最高点时,乘客在座椅里面头朝下,人体颠倒,若轨道半径为R,人体重为mg,要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力,则过山车在最高点时的速度大小为( )A.0B.gRC.2gRD.3gR14.如图所示,汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时,关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况,以下说法正确的是 ( )A.在竖直方向汽车受到三个力:重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力:重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力15. 如图所示,倾斜放置的圆盘绕着过盘心O且垂直于盘面的轴匀速转动,圆盘的倾角为37°,在距转动中心r=0.1 m处放一个小木块,小木块跟随圆盘一起转动,小木块与圆盘间的动摩擦因数为μ=0.8.假设木块与圆盘的最大静摩擦力与相同条件下的滑动摩擦力相同,若要保持小木块不相对圆盘滑动,圆盘转动的角速度最大不能超过( )A.2 rad/sB.8 rad/sC.124 rad/sD.60 rad/s16. .有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动.图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h.下列说法中正确的是( )A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大B.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越大D.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大17.长为L的轻绳,其一端固定于O点,另一端连有质量为m的小球,它绕O点在竖直平面内做圆周运动.求:(1)小球刚好到达最高点时的速度;(2)小球到达最高点速度为2gL时绳受到的拉力.18.如图所示是马戏团中上演的飞车节目,在竖直平面内有半径为R的圆轨道.表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动.已知人和摩托车的总质量为m,人以v1=2gR的速度过轨道最高点B,并以v2=3v1的速度过最低点A.求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少?19.如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管道竖直放置,质量为m的小球以某一速度进入管内,小球通过最高点P时,对管壁的压力为0.5mg.求:(1)小球从管口飞出时的速率;(2)小球落地点到P点的水平距离.20.如图所示,用长L=0.6 m的绳系着装有m=0.5 kg水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,称为“水流星”.g取10 m/s2,求:(1)在最高点水不流出的最小速度为多少?(2)若过最高点时速度为3 m/s,此时水对桶底的压力为多大?21.如图所示,细绳一端系着质量m=0.1 kg的小物块A,置于光滑水平台面上;另一端通过光滑小孔O与质量M=0.5 kg的物块B相连,B静止于水平地面上.当A以O为圆心做半径r=3.0 N,求物块A的速度和角速度的大小.(g =0.2 m的匀速圆周运动时,地面对B的支持力FN=10 m/s2)22.如图所示,一根长0.1 m的细线,一端系着一个质量为0.18 kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间,线受到的拉力比开始时大40 N,求:(1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小;(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度大小;(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边线的夹角为60°,桌面高出地面0.8 m,求:小球飞出后的落地点距桌边线的水平距离.【参考答案】1.C2.B3.D4.BD5.C6.CD7.D8.BC9.D10.B11.BCD12.B13.C14. BC15.A16.CD17. (1)gL (2)3mg18.6mg19. (1) gR2或32gR (2) 2R或6R20. (1)2.45 m/s (2)2.5 N21.2 m/s 10 rad/s22.(1)45 N (2)5 m/s (3)1.73 m。
7 生活中的圆周运动记一记生活中的圆周运动知识体系4个实例——铁路的弯道、拱形桥、航天器中的失重现象、离心运动辨一辨1.铁路的弯道处,内轨高于外轨.(×)2.汽车行驶至凸形桥顶部时,对桥面的压力等于车重.(×)3.汽车行驶至凹形桥底部时,对桥面的压力大于车重.(√)4.绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态,故不再具有重力.(×)5.航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(×)6.做离心运动的物体可以沿半径方向运动.(×)想一想1.铁路拐弯处,为什么外轨要高于内轨?提示:列车转弯处做圆周运动,由于列车质量较大,因而需要很大的向心力作用.假设内、外轨同高,如此向心力需外轨的压力充当向心力,这样外轨会受到很大的水平向外的压力而容易产生脱轨事故.当外轨高于内轨一定的角度,列车以特定的速度转弯时,可由垂直于轨道平面的支持力与列车重力的合力充当向心力,而不挤压内轨和外轨,以保证行车安全.2.物体做离心运动时是否存在离心力作用?提示:当向心力消失或合外力不足以提供物体做圆周运动的向心力时,物体便做离心运动,其实质是物体惯性的一种表现,根本不存在离心力.3.为什么桥梁多设计成凸形拱桥而不设计成凹形桥?提示:由向心力合成,对凸形拱桥有:mg -F N =m v 2R ,所以F N =mg -m v 2R <mg ,而凹形桥如此为:F N -mg =m v 2R 所以F N =mg +m v 2R>mg .可知凸形拱桥所受压力小而不易损坏.思考感悟: 练一练 1.[2019·福建省普通高中考试]如下列图,质量为m 的汽车保持恒定的速率运动.假设通过凸形路面最高处时,路面对汽车的支持力为F 1,通过凹形路面最低处时,路面对汽车的支持力为F 2,重力加速度为g ,如此( )A .F 1>mgB .F 1=mgC .F 2>mgD .F 2=mg答案:C2.[2019·广东省普通高中考试]如下列图,用一根细绳拴住一小球在直平面内圆周运动,不计空气阻力,如此( )A .小球过最高点的速度可以等于零B .小球在最低点的速度最大C .小球运动过程中加速度不变D .小球运动过程中机械能不守恒 答案:B3.[2019·贵州省普通高中考试]在世界一级方程式锦标赛中,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,其原因是( )A.赛车行驶到弯道时,运动员未能与时转动方向盘B.赛车行驶到弯道时,没有与时加速C.赛车行驶到弯道时,没有与时减速D.在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小答案:C4.[2019·人大附中高一月考](多项选择)如下列图,质量为m的小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,重力加速度为g,如下说法正确的答案是( )A.假设小球刚好能做圆周运动,如此它通过最高点时的速度为gRB.假设小球刚好能做圆周运动,如此它通过最高点时的速度为零C.小球在水平线ab以下的管道中运动时,外侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以下的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力答案:BD要点一铁路的弯道1.[2019·忻州高一检测](多项选择)火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动.当火车以规定速度行驶时,内外轨道均不受侧向挤压.现要降低火车转弯时的规定速度,须对铁路进展改造,从理论上讲以下措施可行的是( )A.减小内外轨的高度差B.增加内外轨的高度差C.减小弯道半径D.增大弯道半径解析:当火车以规定速度通过弯道时,火车的重力和支持力的合力提供向心力,如下列图:即F n mg tan θ,而F n =m v 2R,故v =gR tan θ.假设使火车经弯道时的速度v 减小,如此可以减小倾角θ,即减小内外轨的高度差,或者减小弯道半径R ,故A 、C 两项正确,B 、D 两项错误.答案:AC 2.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的,内外轨道平面与水平面的夹角为θ,如下列图,弯道处的圆弧半径为R ,假设质量为m 的火车转弯时速度等于gR tan θ,如此( )A .内轨对内侧车轮轮缘有挤压B .外轨对外侧车轮轮缘有挤压C .这时铁轨对火车的支持力等于mg cos θ D .这时铁轨对火车的支持力大于mgcos θ解析:由牛顿第二定律F 合=m v 2R,解得F 合=mg tan θ,此时火车受到的重力和铁路轨道的支持力的合力提供向心力,如下列图,F N cos θ=mg ,如此F N =mgcos θ,故C 项正确,A 、B 、D 三项错误.答案:C要点二竖直面内的圆周运动3.(多项选择)如下列图,通过做实验来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力.在较大的平整木板上相隔一定的距离钉4个钉子,将三合板弯曲成拱桥形卡入钉内,三合板上外表事先铺上一层牛仔布以增加摩擦,这样玩具车就可以在桥面上跑起来了.把这套装置放在电子秤上,关于玩具车在拱桥顶端时电子秤的示数,如下说法正确的答案是( ) A.玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些B.玩具车运动通过拱桥顶端时的示数小一些C.玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态D.玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥),示数越小解析:电子秤的示数大小为装置所受的重力加上玩具车对装置的压力,玩具车的速度越大,对装置的压力越小,所以电子秤的示数越小.B、D两项正确.答案:BD4.长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动,A端连着一个质量m=2 kg 的小球.求在下述的两种情况下,通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2):(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s;(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.解析:假设小球在最高点的受力如下列图.(1)杆的转速为2.0 r/s时,ω=2πn=4π rad/s由牛顿第二定律得:F+mg=mLω2故小球所受杆的作用力F=mLω2-mg=2×(0.5×42×π2-10)N≈138 N即杆对小球提供了138 N的拉力由牛顿第三定律知,小球对杆的拉力大小为138 N ,方向竖直向上. (2)杆的转速为0.5 r/s 时,ω′=2 πn ′=π rad/s 同理可得小球所受杆的作用力F =mLω′2-mg =2×(0.5×π2-10) N≈-10 N.力F 为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反,故小球对杆的压力大小为10 N ,方向竖直向下.答案:见解析5.如下列图,质量m =2.0×104kg 的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60 m ,如果桥面承受的压力不超过3.0×105N ,如此:(1)汽车允许的最大速率是多少?(2)假设以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?(g 取10 m/s 2)解析:汽车驶至凹形桥面的底部时,合力向上,此时车对桥面压力最大;汽车驶至凸形桥面的顶部时,合力向下,此时车对桥面的压力最小.(1)汽车在凹形桥面的底部时,由牛顿第三定律可知,桥面对汽车的最大支持力F N1=3.0×105N ,根据牛顿第二定律得F N1-mg =m v 2r即v =⎝ ⎛⎭⎪⎫F N1m -g r =⎝ ⎛⎭⎪⎫3.0×1052.0×104-10×60 m/s =10 3 m/s<gr =10 6 m/s ,故汽车在凸形桥最高点上不会脱离桥面,所以最大速率为10 3 m/s.(2)汽车在凸形桥面的顶部时,由牛顿第二定律得mg -F N2=mv 2r,如此F N2=m ⎝ ⎛⎭⎪⎫g -v 2r =2.0×104×⎝ ⎛⎭⎪⎫10-30060 N=1.0×105N由牛顿第三定律得,在凸形桥面顶部汽车对桥面的压力为1.0×105N. 答案:(1)10 3 m/s (2)1.0×105N要点三离心运动 6.如下列图,小球从“离心轨道〞上滑下,假设小球经过A 点时开始脱离圆环,如此小球将做( )A .自由落体运动B .平抛运动C .斜上抛运动D .竖直上抛运动解析:小球在脱离轨道时的速度是沿着轨道的切线方向的,即斜向上.当脱离轨道后小球只受重力,所以小球将做斜上抛运动.答案:C 7.如下列图,光滑的水平面上,小球m 在拉力F 作用下做匀速圆周运动,假设小球到达P 点时F 突然发生变化,如下关于小球运动的说法正确的答案是( )A .F 突然消失,小球将沿轨迹Pa 做离心运动B .F 突然变小,小球将沿轨迹Pa 做离心运动C .F 突然变大,小球将沿轨迹Pb 做离心运动D .F 突然变小,小球将沿轨迹Pc 逐渐靠近圆心解析:假设F 突然消失,小球所受合力突变为零,将沿切线方向匀速飞出,A 项正确;假设F 突然变小不足以提供所需向心力,小球将做逐渐远离圆心的离心运动,B 、D 项错误;假设F 突然变大,超过了所需向心力,小球将做逐渐靠近圆心的运动,C 错误.答案:A 8.如下列图,水平转盘上放有一质量为m 的物体(可视为质点),连接物体和转轴的绳子长为r ,物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍,转盘的角速度由零逐渐增大,求:(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度. (2)当角速度为3μg2r时,绳子对物体拉力的大小. 解析:(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时,绳子拉力为零时转速达到最大,设此时转盘转动的角速度为ω0,如此μmg =mω20r ,得ω0=μg r. (2)当ω=3μg2r时,ω>ω0,所以绳子的拉力F 和最大静摩擦力共同提供向心力,此时,F +μmg =mω2r ,即F +μmg =m ·3μg2r ·r ,得F =12μmg .答案:(1) μg r (2)12μmg根底达标1.[2019·黑龙江哈尔滨六中期中考试](多项选择)火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定,假设在某转弯处规定行驶速度为v,如此如下说法正确的答案是( )A.当以v的速度通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力B.当以v的速度通过此弯路时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力C.当速度大于v时,轮缘挤压外轨D.当速度小于v时,轮缘挤压外轨解析:当以v的速度通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力应正好等于向心力,当速度大于v时,火车重力与轨道面支持力的合力小于转弯所需向心力,此时轮缘挤压外轨,外轨对轮缘产生弹力,当速度小于v时,火车重力与轨道面支持力的合力大于转弯所需向心力,此时轮缘挤压内轨,故AC两项正确,BD项错误.答案:AC2.在冬奥会短道速滑项目中,运动员绕周长仅111米的短道竞赛.比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度,将发生侧滑而摔离正常比赛路线.如下列图,圆弧虚线Ob代表弯道,即正常运动路线,Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).如下论述正确的答案是( )A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C.假设在O点发生侧滑,如此滑动的方向在Oa左侧D.假设在O点发生侧滑,如此滑动的方向在Oa右侧与Ob之间解析:发生侧滑是因为运动员的速度过大,所需要的向心力过大,而运动员受到的合力小于所需要的向心力,受到的合力方向指向圆弧内侧,故AB项错误;运动员在水平方向不受任何外力时沿Oa 方向做离心运动,实际上运动员受到的合力方向指向圆弧Ob 内侧,所以运动员滑动的方向在Oa 右侧与Ob 之间,故C 项错误,D 项正确.答案:D 3.[2019·山西高平一中期中考试](多项选择)如下列图,用长为L 的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动,如此如下说法正确的答案是 ( )A .小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力B .小球在最高点时绳子的拉力不可能为零C .小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力D .假设小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,如此其在最高点的速率为gL 解析:在最高点,假设向心力完全由重力提供,即球和细绳之间没有相互作用力,此时有mg =m v 20L,解得v 0=gL ,此时小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,假设v >gL ,如此小球对细绳有拉力,假设v <gL ,如此小球不能在竖直平面内做圆周运动,所以在最高点,充当向心力的不一定是重力,在最低点,细绳的拉力和重力的合力充当向心力,故有T -mg =m v 21L ,即T =m v 21L+mg ,如此小球过最低点时细绳的拉力一定大于小球重力,故CD 正确,AB 错误.答案:CD 4.[2019·湖北武汉华中师大一附中期中考试]如下列图,光滑管形圆轨道半径为R (管径远小于R ),小球a 、b 大小一样,质量均为m ,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动.两球先后以一样速度v 通过轨道最高点,且当小球a 在最低点时,小球b 在最高点,如下说法正确的答案是(重力加速度为g )( )A .小球b 在最高点一定对外轨道有向上的压力B .小球b 在最高点一定对内轨道有向下的压力C .速度v 至少为gR ,才能使两球在管内做圆周运动D .小球a 在最低点一定对外轨道有向下的压力解析:当小球在最高点对轨道无压力时,重力提供向心力,mg =m v 2R,v =gR ,小球在最高点速度小于gR 时,内轨道可以对小球产生向上的支持力,大于gR 时,外轨道可以对小球产生向下的压力,故小球在最高点速度只要大于零就可以在管内做圆周运动,ABC 三项错误.在最低点外轨道对小球有向上的支持力,支持力和重力的合力指向圆心,提供小球做圆周运动的向心力,选项D 项正确.答案:D 5.如下列图,洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水,如下说法错误的答案是( )A .脱水过程中,衣物是紧贴桶壁的B .水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C .增大脱水桶转动角速度,脱水效果会更好D .靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好解析:脱水过程中,衣物做离心运动而被甩向桶壁,故A 项正确.水滴的附着力是一定的,当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时,水滴被甩掉,故B 项错误.F =mω2R ,ω增大,所需向心力F 增大,会有更多水滴被甩出去,故C 正确.中心的衣服,R 比拟小,角速度ω一样,所需向心力小,脱水效果较差,故D 项正确.答案:B 6.如下列图的陀螺,是我们很多人小时候喜欢玩的玩具.从上往下看(俯视),假设陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺,如此被甩出的墨水径迹可能是如下的( )解析:做曲线运动的墨水,所受陀螺的束缚力消失后,水平面内(俯视)应沿轨迹的切线飞出,AB两项错误,又因陀螺顺时针匀速转动,故C错误,D正确.答案:D7.物体m用线通过光滑的水平板间的小孔与钩码M相连,并且正在做匀速圆周运动,如下列图,如果减小M的重量,如此物体m的轨道半径r,角速度ω,线速度v的大小变化情况是( )A.r不变,v变小 B.r增大,ω减小C.r减小,v不变 D.r减小,ω不变解析:物体做匀速圆周运动,线的拉力提供向心力,稳定时线的拉力等于M的重力,如果减小M的重量,拉力不足以提供物体做圆周运动的向心力,物体会出现离心现象,导致半径r变大,速度v减小,角速度减小,所以B项正确,ACD三项错误.答案:B8.[2019·江苏扬州中学期中考试]有关圆周运动的根本模型,如下说法正确的答案是( )A.如图a,汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态B.如图b所示是一圆锥摆,增大θ,但保持圆锥的高不变,如此圆锥摆的角速度不变C .如图c ,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A 、B 位置分别做匀速圆周运动,如此在A 、B 两位置小球的角速度与所受筒壁的支持力大小相等D .火车转弯超过规定速度行驶时,内轨对内轮缘会有挤压作用解析:汽车通过拱桥的最高点时加速度向下,故处于失重状态,选项A 错误;圆锥摆的向心力为mg tan θ,高度h 不变,其轨道半径为h tan θ,由牛顿第二定律得mg tan θ=mω2h tanθ,易得ω=gh,角速度与角度θ无关,B 项正确;题图c 中,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A 、B 位置分别做匀速圆周运动,如此小球的向心力F =mgtan θ=mω2r ,如此在A 、B 两位置小球的向心力一样,但A 位置的转动半径较大,故角速度较小,小球所受筒壁的支持力大小为F N =mgsin θ,故支持力相等,C 错误;火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对外轮缘会有挤压作用,选项D 错误.答案:B 9.[2019·山东枣庄三中期中考试]摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车,如下列图.当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,抵消离心力的作用,行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁〞一样.假设有一超高速摆式列车在水平面内行驶,以360 km/h 的速度拐弯,拐弯半径为1 km ,如此质量为50 kg 的乘客在拐弯过程中所受到的列车给他的作用力大小为(g =10 m/s 2)( )A .0B .500 NC .1 000 ND .500 2 N解析:列车以360 km/h 的速度拐弯,拐弯半径为1 km ,如此向心加速度为a =v 2r=10 m/s 2,列车上的乘客在拐弯过程中受到的列车给他的作用力垂直于列车底部向上,大小为N ,还受到重力,其合力F 指向圆心,如此F =ma =500 N ,而乘客的重力与合力F 大小相等,那么作用力与向心力的夹角为45°,如此列车给乘客的作用力大小为N =F cos 45°=50022N =500 2 N ,故D 项正确.答案:D 10.[2019·广东广雅中学期中考试]如下列图,乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m 的人随车在竖直平面内旋转,如下说法正确的答案是( )A .人在最高点时处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下来B .人在最高点时对座椅不可能产生大小为mg 的压力C .人在最低点时对座椅的压力等于mgD .人在最低点时对座椅的压力大于mg解析:设座椅对人的作用力为F ,人在最高点时,由牛顿第二定律和向心力公式可得F+ mg =m v 2R,由此可知,当v =gR 时,人只受重力作用;当v >gR 时,重力和座椅对人向下的压力提供向心力;当v <gR 时,除受重力外,人还受保险带向上的拉力,A 项错误.当v =2gR 时,座椅对人向下的压力等于重力mg ,由牛顿第三定律知,人对座椅的压力等于mg ,选项B 错误.人在最低点时,受到重力和支持力,由牛顿第二定律和向心力公式可得F -mg =m v 2R ,即F =mg +m v 2R>mg ,故C 项错误,D 项正确.答案:D 11.[2019·某某交大附中期中考试]“东风〞汽车公司在湖北某地有一试车场,其中有一检测汽车在极限状态下车速的试车道,该试车道呈碗状,如下列图.有一质量为m =1 t 的小汽车在A 车道上飞驰,该车道转弯半径R 为150 m ,路面倾斜角为θ=45°(与水平面夹角),路面与车胎间的动摩擦因数μ为0.25,重力加速度g =10 m/s 2,求汽车所能允许的最大车速.解析:以汽车为研究对象,其极限状态下的受力分析如下列图.当摩擦力达到最大时,速度最大,在竖直方向上有F N sin 45°-F f cos 45°-mg =0根据牛顿第二定律,在水平方向上有F N cos 45°+F f sin 45°=m v 2R又F f =μF N联立并将数据代入,解得v =50 m/s 即汽车所能允许的最大车速为50 m/s. 答案:50 m/s 12.如下列图,质量为m =0.2 kg 的小球固定在长为L =0.9 m 的轻杆的一端,杆可绕O 点的水平转轴在竖直平面内转动.(g =10 m/s 2)(1)当小球在最高点的速度为多大时,球对杆的作用力为零?(2)当小球在最高点的速度分别为6 m/s 和1.5 m/s 时,求球对杆的作用力的大小与方向.解析:(1)小球在最高点对轻杆作用力为零时,其所受重力恰好提供小球绕O 点做圆周运动所需的向心力,故有mg =m v 2L代入数据得v =3 m/s(2)当小球在最高点速度为v 1=6 m/s 时,设轻杆对小球的作用力为F 1,取竖直向下为正,由牛顿第二定律得F 1+mg =m v 21L代入数据得F 1=6 N由牛顿第三定律知小球对轻杆的作用力大小为6 N ,方向竖直向上当小球在最高点速度为v 2=1.5 m/s 时,设轻杆对小球的作用力为F 2,仍取竖直向下为正,由牛顿第二定律得F 2+mg =m v 22L代入数据得F 2=-1.5 N由牛顿第三定律知小球对轻杆的作用力大小为1.5 N ,方向竖直向下答案:(1)3 m/s (2)速度为6 m/s 时,作用力大小为6 N ,方向竖直向上 速度为1.5m/s 时,作用力大小为1.5 N ,方向竖直向下能力达标 13.[2019·广东中山一中期末考试]如下列图,两物块A 、B 套在水平粗糙的CD 杆上,并用不可伸长的轻绳连接,整个装置能绕过CD 中点的轴OO ′转动,两物块质量相等,杆CD 对物块A 、B 的最大静摩擦力大小相等,开始时轻绳处于自然长度(轻绳恰好伸直但无弹力),物块A 到OO ′轴的距离为物块B 到OO ′轴距离的2倍,现让该装置从静止开始转动,使转速逐渐增大,从轻绳处于自然长度到两物块A 、B 即将滑动的过程中,如下说法正确的答案是( )A .B 受到的静摩擦力一直增大 B .B 受到的静摩擦力先增大后减小C .A 受到的静摩擦力先增大后减小D .A 受到的合外力一直在增大解析:解答此题的疑难在于对A 、B 运动过程的动态分析.由于A 的半径比B 的大,根据向心力公式F 向=mω2R ,A 、B 的角速度一样,可知A 所需向心力比B 大,两物块的最大静摩擦力相等,所以A 的静摩擦力会先不足以提供向心力而使轻绳产生拉力,之后随着速度的增大,静摩擦力已达最大不变了,轻绳拉力不断增大来提供向心力,所以物块A 所受静摩擦力是先增大后不变的,C 错误;根据向心力公式F 向=m v 2R,在发生相对滑动前物块A 的半径是不变的,质量也不变,随着速度的增大,向心力增大,而向心力就是物块A 的合力,故D 项正确;因为是A 先使轻绳产生拉力的,所以当轻绳刚好产生拉力时B 受静摩擦力作用且未达到最大静摩擦力,此后B 的向心力一局部将会由轻绳拉力来提供,静摩擦力会减小,而在产生拉力前B 的静摩擦力是一直增大的,易知B 所受静摩擦力是先增大后减小再增大的,故A 、B 项错误.答案:D14.[2019·四川广元中学期末考试]如下列图,一根长为l =1 m 的细线一端系一质量为m =1 kg 的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T .(g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果可用根式表示)(1)假设小球即将离开锥面,如此小球的角速度ω0为多大?(2)假设细线与竖直方向的夹角为60°,如此小球的角速度ω′为多大?(3)细线的张力T与小球匀速转动的角速度ω有关,请在坐标纸上画出ω的取值范围在0到ω′之间时的T—ω2的图象.(要求标明关键点的坐标值)解析:(1)小球即将离开锥面时,小球只受到重力和拉力作用,小球做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得mg tan θ=mω20l sin θ解得ω0=gl cos θ=12.5 rad/s(2)当细线与竖直方向成60°角时,由牛顿第二定律得mg tan 60°=mω′2l sin 60°解得ω′=gl cos 60°=20 rad/s(3)当ω=0时,T=mg cos θ=8 N当0<ω<12.5 rad/s时T sin θ-N cos θ=mω2l sin θT cos θ+N sin θ=mg解得T=mg cos θ+mlω2sin2θω=12.5 rad/s时,T=12.5 N当12.5 rad/s<ω≤20 rad/s时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β,如此T sinβ=mω2l sin β解得T=mlω2ω=20 rad/s时,T=20 N画出T—ω2图象如下列图答案:(1)12.5 rad/s (2)20 rad/s (3)如解析图所示。
第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动A级抓基础1.在水平面上转弯的摩托车,向心力是()A.重力和支持力的合力B.静摩擦力C.滑动摩擦力D.重力、支持力、牵引力的合力解析:摩托车转弯时,摩托车受重力、地面支持力和地面对它的摩擦力三个力的作用,重力和地面支持力沿竖直方向,二力平衡,由于轮胎不打滑,摩擦力为静摩擦力,来充当向心力.综上所述,选项B正确.答案:B2.(多选)宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态,下列说法正确的是()A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员所受重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用解析:做匀速圆周运动的空间站中的宇航员,所受重力全部提供其做圆周运动的向心力,处于完全失重状态,并非宇航员不受重力作用,A、C正确,B、D错误.答案:AC3.(多选)如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F 作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是()A.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc做近心运动解析:若拉力突然变大,则小球将做近心运动,不会沿轨迹Pb 做离心运动,A错误.若拉力突然变小,则小球将做离心运动,但由于力与速度有一定的夹角,故小球将做曲线运动,B正确,D错误.若拉力突然消失,则小球将沿着P点处的切线运动,C正确.答案:BC4.(多选)在某转弯处,规定火车行驶的速率为v0,则下列说法中正确的是()A.当火车以速率v0行驶时,火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向B.当火车的速率v>v0时,火车对外轨有向外的侧向压力C.当火车的速率v>v0时,火车对内轨有向内的压力D.当火车的速率v<v0时,火车对内轨有向内侧的压力解析:在转弯处,火车以规定速度行驶时,在水平面内做圆周运动,重力与支持力的合力充当向心力,沿水平面指向圆心,选项A 正确.当火车的速率v>v0时,火车重力与支持力的合力不足以提供向心力,火车对外轨有向外的侧向压力;当火车的速率v <v 0时,火车重力与支持力的合力大于火车所需的向心力,火车对内轨有向内的侧向压力,选项B 、D 正确.答案:ABD5.如图所示,一光滑的半径为R 的半圆形轨道放在水平面上,一个质量为m 的小球以某一速度冲上轨道,当小球将要从轨道口飞出时,轨道的压力恰好为零,则:(1)小球在B 点的速度是多少?(2)小球落地点C 距B 处的水平距离是多少?解析:(1)当小球在B 点时,由牛顿第二定律可得:mg =m v 2B R,解得:v B =gR . (2)小球从B 点飞出后,做平抛运动,运动的时间是t :由2R =12gt 2,解得:t =2R g ,小球落地点到A 点的距离:x =v B t =gR ×2R g=2R . 答案:(1)gR (2)2R6.(多选)如图所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动,已知重力加速度为g ,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则( )A .在最高点小球的速度水平,小球既不超重也不失重B .小球经过与圆心等高的位置时,处于超重状态C .盒子在最低点时对小球弹力大小等于2mg ,方向向上D .该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR g 解析:在最高点小球的加速度为g ,处于完全失重状态,A 错误;小球经过与圆心等高的位置时,竖直加速度为零,既不超重也不失重,B 错误;在最低点时,盒子与小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力,由F -mg =m v 2R,解得F =2mg ,选项C 正确;在最高点有mg =m v 2R,解得该盒子做匀速圆周运动的速度v =gR ,该盒子做匀速圆周运动的周期为T =2πR v =2πR g,选项D 正确. 答案:CDB 级 提能力7.(多选)如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R ,小球半径为r ,则下列说法正确的是( )A .小球通过最高点时的最小速度v min =g (R +r )B .小球通过最高点时的最小速度v min =0C .小球在水平线ab 以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力D .小球在水平线ab 以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力解析:小球沿管上升到最高点的速度可以为零,故选项A 错误、选项B 正确;小球在水平线ab 以下的管道中运动时,由外侧管壁对小球的作用力F N 与小球重力在背离圆心方向的分力F 1 的合力提供向心力,即:F N -F 1=m v 2R +r,因此,外侧管壁一定对小球有作用力,而内侧壁无作用力,选项C 正确;小球在水平线ab 以上的管道中运动时,小球受管壁的作用力与小球速度大小有关,选项D 错误.答案:BC8.(多选)质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质木架上的A 点和C 点.如图所示,当轻杆绕轴BC 以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a 在竖直方向,绳b 在水平方向.当小球运动到图示位置时,绳b 被烧断的同时木架停止转动,则( )A .绳a 对小球拉力不变B .绳a 对小球拉力增大C .小球可能前后摆动D .小球不可能在竖直平面内做圆周运动解析:绳b 烧断前,小球竖直方向的合力为零,即F a =mg ,烧断b 后,小球在竖直面内做圆周运动,且F ′a -mg =m v 2l,所以F ′a >F a ,选项A 错误、选项B 正确;当ω足够小时,小球不能摆过AB所在高度,选项C正确;当ω足够大时,小球在竖直面内能通过AB 上方的最高点而做圆周运动,选项D错误.答案:BC9.(多选)如图所示,木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是()A.从水平位置a到最高点b的过程中A的向心加速度越来越大B.从水平位置a到最高点b的过程中B对A的摩擦力越来越小C.在a处时A对B的压力等于A的重力,A所受的摩擦力达到最大值D.在过圆心的水平线以下A对B的压力一定大于A的重力解析:由于木块A在竖直平面内做匀速圆周运动,A的向心加速度大小不变,A错误;从水平位置a到最高点b的过程中,A的向心加速度沿水平方向的分量逐渐减小,即此过程B对A的摩擦力越来越小,B正确;在a处时A的向心加速度水平向左,竖直方向上A 处于平衡,A对B的压力等于A的重力,A所受的摩擦力达到最大值,C正确;在过圆心的水平线以下有向上的加速度的分量,此时A 处于超重状态,B对A的支持力大于A的重力,D正确.答案:BCD10.如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管道竖直放置,质量为m的小球以某一速度进入管内,小球通过最高点P时,对管壁的压力为0.5 mg.求:(1)小球从管口飞出时的速率;(2)小球落地点到P点的水平距离.解析:(1)分两种情况,当小球对管下部有压力时,则有mg-0.5mg=m v21R,v1=gR2.当小球对管上部有压力时,则有mg+0.5mg=m v22R,v2=32gR.(2)小球从管口飞出做平抛运动,2R=12gt 2,t=2Rg,x1=v1t=2R,x2=v2t=6R.答案:(1) gR2或32gR(2)2R或6R11.如图是小型电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为m =50 kg的重锤(重锤可视为质点)绕转轴O匀速运动,重锤转动半径为R=0.5 m.电动机连同打夯机底座的质量为M=25 kg,重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度g取10 m/s2.求:(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?解析:(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时,才能使打夯机底座刚好离开地面:有:F T=Mg.对重锤有:mg+F T=mω2R.解得:ω=(M+m)gmR=30 rad/s.(2)在最低点,对重锤有:F′T-mg=mω2R.则:F′T=Mg+2mg.对打夯机有:F N=F′T+Mg=2(M+m)g=1 500 N.由牛顿第三定律得F′N=F N=1 500 N. 答案:(1)30 rad/s(2)1 500 N。
第7节 生活中的圆周运动(满分100分,60分钟完成) 班级_______姓名_______ 第Ⅰ卷(选择题 共48分)一、选择题:本大题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确,选对的得6分,对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1.轻绳的一端系重物,手执另一端使重物在光滑水平面上做匀速圆周运动,下述说法正确的是( )①角速度一定时,线长易断 ②线速度一定时,线长易断 ③周期一定,线长易断 ④向心加速度一定,线短易断 A .①③ B .①④C .②③D .②④2.长度为L =0.50 m 的轻质细杆OA ,A 端有一质量为m =3.0 k g 的小球,如图1所示,小球以O 点为圆心,在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时,小球的速率是v =2.0 m/s ,g 取10 m/s 2,则细杆此时受到 ( ) A .6.0 N 拉力 B .6.0 N 压力C .24 N 拉力D .24 N 压力3.做离心运动的物体,它的速度变化情况( ) ①速度大小不变,方向改变 ②速度大小改变,方向不变 ③速度大小和方向可能都改变 ④速度大小和方向可能都不变A .①②B .②③C .③④D .④①4.在一个内壁光滑的圆锥桶内,两个质量相等的小球A 、B 紧贴着桶的内壁分别在不同高度的水平面内做匀速圆周运动,如图2所示,则以下说法中正确的是 ( )①两球对筒壁的压力相等②A 球的线速度一定大于B 球的线速度 ③A 球的角速度一定大于B 球的角速度 ④两球的周期相等 A .①② B .②③C .①④D .②④5.下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动 ( )A .汽车转弯时要限制速度图1图2B .转速很高的砂轮半径不能做得太大C .在修筑铁路时,转弯处轨道的内轨要低于外轨D .离心泵工作时6.关于离心现象下列说法正确的是 ( ) A .当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B .做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时它将做背离圆心的圆周运动C .做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动D .做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时它将做曲线运动7.铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是 ( ) ①减轻轮缘对外轨的挤压 ②减轻轮缘与内轨的挤压③火车按规定的速度转弯,外轨就不受轮缘的挤压 ④火车无论以多大速度转弯,内外轨都不受轮缘挤压 A .①③ B .①④C .②③D .②④8.汽车在半径为r 的水平弯道上转弯,如果汽车与地面的动摩擦因数为μ,那么不使汽车发生滑动的最大速率是 ( )A .rgB .rg μC .g μD .mg μ第Ⅱ卷(非选择题,共52分)二、填空、实验题:本大题共5小题,每小题5分,共25分。
第7节 生活中的圆周运动(满分100分,60分钟完成) 班级_______姓名______ 第Ⅰ卷(选择题 共48分)一、选择题:本大题共6小题,每小题8分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确,选对的得8分,对而不全得4分。
选错或不选的得0分。
1.如图1所示,匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的物体A 和B ,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两物体刚要滑动尚未发生滑动的状态时,烧断细线,则两物体的运动情况是 ( )图1A .两物体均沿切线方向滑动B .两物体均沿半径方向做远离圆心的运动C .两物体随盘一起做匀速圆周运动,不发生滑动D .物体A 随盘一起做匀速圆周运动,不发生滑动;物体B 将沿一条曲线运动,离圆心越来越远2.如图2所示,物体P 用两根长度相等不可伸长的细线系于竖直杆上,它随杆转动,若转动角速度为ω,则( ) A .ω只有超过某一值时,绳子AP 才有拉力 B .绳子BP 的拉力随ω的增大而增大 C .绳子BP 的张力一定大于绳子AP 的张力D .当ω增大到一定程度时,绳AP 的张力大于BP 的张力3.汽车在倾斜的弯道上拐弯,如图3所示,弯道的倾角为θ,半径为r ,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是(提示:转弯半径是水平的)( )图3A B ωA .θsin grB .θcos grC .θtan grD .θcot gr4.如图4所示,轻杆的一端固定一小球,另一端有光滑的水平固定轴O ,现给小球一初速度,使球和杆一起绕O 轴在竖直平面内转动,不计空气阻力,当小球到达最高点时杆对球的作用力( )A .一定是拉力B .一定等于零C .一定是推力D .可能是推力,可能是拉力,也可能等于零5.如图5所示,小物块位于半径为R 的半球顶端,若给小物块以水平初速度v 0时,物块对球恰无压力,则下列说法不正确...的是 ( ) A .物块立即离开球面做平抛运动 B .物块落地时水平位移为2R C .初速度v 0=gRD .物块落地速度方向与地面成45º角6.飞机驾驶员最多可承受9倍的重力加速度带来的影响,当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲时速度为v ,则圆弧的最小半径为( )A .g v 92B .g v 82C .g v 72D .gv 2第Ⅱ卷(非选择题,共52分)二、填空、实验题:本大题共3小题,每小题8分,共24分。
第七节生活中的圆周运动A级抓基础1.洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附着在筒壁上,此时:①衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力②衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力③筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大④筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大以上说法中正确的是( )A.①②B.①③C.②④D.③④解析:衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用,衣服所受的重力与摩擦力是一对平衡力,与转速无关,也不能提供向心力.衣服做圆周运动所需向心力由筒壁的弹力提供,随筒的转速的增大而增大.所以①③正确,故选B.答案:B2.(多选)宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态,下列说法正确的是( )A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员所受重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用解析:做匀速圆周运动的空间站中的宇航员,所受重力全部提供其做圆周运动的向心力,处于完全失重状态,并非宇航员不受重力作用,A、C正确,B、D错误.答案:AC3.(多选)如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是( )A.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc做近心运动解析:若拉力突然变大,则小球将做近心运动,不会沿轨迹Pb做离心运动,A错误.若拉力突然变小,则小球将做离心运动,但由于力与速度有一定的夹角,故小球将做曲线运动,B 正确,D 错误.若拉力突然消失,则小球将沿着P 点处的切线运动,C 正确.答案:BC4.(多选)铁路在弯道处的内、外轨道高低是不同的,已知内、外轨道面对水平面倾角为θ(如图所示),弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车转弯时速度小于Rg tan θ,则( )A .内轨对内侧车轮轮缘有挤压B .外轨对外侧车轮轮缘有挤压C .这时铁轨对火车的支持力等于mgcos θD .这时铁轨对火车的支持力小于mgcos θ解析:若火车以规定速度v 0行驶,则火车的向心力等于它所受到的重力mg 与支持力F N 的合力,即mg tan θ=m v 20R,所以v 0=Rg tan θ.若车速小于v 0,则内轨对内侧轮产生侧压力F ,如图所示.此时F sin θ+F N cos θ=mg ,即F N cos θ<mg ,所以F N <mgcos θ,综上所述,A 、D 选项正确.答案:AD5.如图所示,竖直平面内有两个半径分别为r 1和r 2的圆形过山车轨道N 、P .若过山车在两个轨道的最高点对轨道的压力都恰好为零,则过山车在N 、P 最高点的速度比v 1v 2为( )A.r 1r 2B.r 1r 2C.r 2r 1D.r 2r 1解析:在最高点过山车对轨道的压力为零时,重力提供向心力,有mg =mv 2r.代入题中数据可得过山车在N 、P 最高点的速度分别为:v 1=gr 1,v 2=gr 2.故v 1v 2=r 1r 2.故选B. 答案:B6.(多选)如图所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动,已知重力加速度为g ,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则( )A .在最高点小球的速度水平,小球既不超重也不失重B .小球经过与圆心等高的位置时,处于超重状态C .盒子在最低点时对小球弹力大小等于2mg ,方向向上D .该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR g解析:在最高点小球的加速度为g ,处于完全失重状态,A 错误;小球经过与圆心等高的位置时,竖直加速度为零,既不超重也不失重,B 错误;在最低点时,盒子与小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力,由F -mg =m v 2R ,解得F =2mg ,选项C 正确;在最高点有mg =m v 2R,解得该盒子做匀速圆周运动的速度v =gR ,该盒子做匀速圆周运动的周期为T =2πRv=2πRg,选项D 正确. 答案:CDB 级 提能力7.(多选)如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R ,小球半径为r ,则下列说法正确的是( )A .小球通过最高点时的最小速度v min =g (R +r )B .小球通过最高点时的最小速度v min =0C .小球在水平线ab 以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力D .小球在水平线ab 以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力解析:小球沿管上升到最高点的速度可以为零,故选项A 错误、选项B 正确;小球在水平线ab 以下的管道中运动时,由外侧管壁对小球的作用力F N 与小球重力在背离圆心方向的分力F 1的合力提供向心力,即:F N -F 1=mv 2R +r,因此,外侧管壁一定对小球有作用力,而内侧壁无作用力,选项C 正确;小球在水平线ab 以上的管道中运动时,小球受管壁的作用力与小球速度大小有关,选项D 错误.答案:BC8.(多选)质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质木架上的A 点和C 点.如图所示,当轻杆绕轴BC 以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a 在竖直方向,绳b 在水平方向.当小球运动到图示位置时,绳b 被烧断的同时木架停止转动,则( )A .绳a 对小球拉力不变B .绳a 对小球拉力增大C .小球可能前后摆动D .小球不可能在竖直平面内做圆周运动解析:绳b 烧断前,小球竖直方向的合力为零,即F a =mg ,烧断b 后,小球在竖直面内做圆周运动,且F ′a -mg =m v 2l,所以F ′a >F a ,选项A 错误、选项B 正确;当ω足够小时,小球不能摆过AB 所在高度,选项C 正确;当ω足够大时,小球在竖直面内能通过AB 上方的最高点而做圆周运动,选项D 错误.答案:BC9.(多选)如图所示,木板B 托着木块A 在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )A .从水平位置a 到最高点b 的过程中A 的向心加速度越来越大B .从水平位置a 到最高点b 的过程中B 对A 的摩擦力越来越小C .在a 处时A 对B 的压力等于A 的重力,A 所受的摩擦力达到最大值D .在过圆心的水平线以下A 对B 的压力一定大于A 的重力解析:由于木块A 在竖直平面内做匀速圆周运动,A 的向心加速度大小不变,A 错误;从水平位置a 到最高点b 的过程中,A 的向心加速度沿水平方向的分量逐渐减小,即此过程B 对A 的摩擦力越来越小,B 正确;在a 处时A 的向心加速度水平向左,竖直方向上A 处于平衡,A 对B 的压力等于A 的重力,A 所受的摩擦力达到最大值,C 正确;在过圆心的水平线以下有向上的加速度的分量,此时A 处于超重状态,B 对A 的支持力大于A 的重力,D 正确.答案:BCD10.振动电机实际上是一个偏心轮,简化模型如图甲所示,一轻杆一端固定在O 点,另一端固定一小球,在竖直平面内做半径为R 的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力的大小为N ,小球在最高点的速度大小为v ,Nv 2图象如图乙所示.下列说法正确的是( )图甲 图乙A .小球的质量为a bRB .当v =b 时,球对杆有向下的压力C .当v <b 时,球对杆有向上的拉力D .若c =2b ,则此时杆对小球的弹力大小为2a解析:在最高点,若v =0,则N =mg =a ;当N =0时,则有mg =m v 2R =m b R ,解得g =bR ,m =aRb,故A 正确;当v 2=b 时,即v =b 时,杆对球的作用力为零,故B 错误;当v 2<b ,即v <b 时,杆对球表现为支持力,则球对杆有向下的压力,故C 错误;当v 2=c =2b 时,杆对球表现为拉力,根据牛顿第二定律,得F +mg =m 2bR,解得F =mg =a ,故D 错误.答案:A11.如图所示,轻杆长2l ,中点装在水平轴O 点,两端分别固定着小球A 和B ,A 球质量为m ,B 球质量为2m ,两者一起在竖直面内绕O 轴做圆周运动.(1)若A 球在最高点时,杆A 端恰好不受力,求此时O 轴的受力大小和方向; (2)若B 球到最高点时的速度等于第(1)小题中A 球到达最高点时的速度,则B 球运动到最高点时,O 轴的受力大小和方向又如何?(3)在杆的转速逐渐变化的过程中,能否出现O 轴不受力的情况?若不能,请说明理由;若能,则求出此时A 、B 球的速度大小.解析:(1)A 在最高点时,对A 有mg =mv 2l ,对B 有T OB -2mg =2m v 2l,可得T OB =4mg ,根据牛顿第三定律,O 轴所受力的大小为4mg ,方向竖直向下.(2)B 在最高点时,对B 有2mg +T ′OB =2m v 2l ,代入(1)中的v ,可得T ′OB =0,对A 有T ′OA -mg =mv 2l,可得T ′OA =2mg ,根据牛顿第三定律,O 轴所受力的大小为2mg ,方向竖直向下.(3)要使O 轴不受力,据B 的质量大于A 的质量,可判断B 球应在最高点.对B 有T 1+2mg =2m v ′2l ,对A 有T 2-mg =mv ′2l,若O 轴不受力,则有T 1=T 2,可得v ′=3gl . 答案:见解析。