6.4 生活中的圆周运动—人教版(2019)高中物理必修第二册检测.
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6.4生活中的圆周运动练习[基础达标]1. (多选)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,须对铁路进行改造,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2.在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低。
如图所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些,汽车的运动可看做是半径为R 的圆周运动。
设内、外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L 。
已知重力加速度为g,要使车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,则汽车转弯时的车速应等于( ) L gRh A . d gRh B . h gRL C . h gRd D . 3.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.(多选)如图所示,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5.汽车以恒定的速率通过一圆弧形拱桥,当它位于拱桥顶部时,下列说法正确的是( )A.汽车处于超重状态B.汽车对拱桥的压力等于其重力C.汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用D.汽车受到的重力和支持力的合力提供它所需的向心力,方向指向圆弧的圆心6.下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是( )A.水滴受离心力作用,而沿背离圆心的方向甩出B.水滴受到向心力,由于惯性沿切线方向甩出C.水滴受到的离心力大于它受到的向心力,从而沿切线方向甩出D.水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力,于是沿切线方向甩出7.赛车在倾斜的轨道上转弯如图1所示,弯道的倾角为θ,半径为r ,则赛车完全不靠摩擦力转弯的速率是(设转弯半径水平)( ) A.gr sin θB.gr cos θC.gr tan θD.gr cot θ8.汽车在水平地面上转弯时,地面的摩擦力已达到最大,当汽车速率增大为原来的2倍时,则汽车转弯的轨道半径必须( )A.减小为原来的12B.减小为原来的14C.增大为原来的2倍D.增大为原来的4倍 9.某飞行员的质量为m ,驾驶飞机在竖直面内以速度v 做匀速圆周运动,圆的半径为R ,在圆周的最高点和最低点比较,飞行员对座椅的压力最低点比最高点大(设飞行员始终垂直于座椅的表面)( )A.mgB.2mgC.mg +m v 2RD.2m v 2R 10.如图所示,高速公路转弯处弯道圆半径R=250 m,汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.25。
生活中的圆周运动考点:6-4-1火车转弯(汽车转弯)6-4-2拱形桥(凹形桥)6-4-3离心现象6-4-4绳模型6-4-5扞模型例题:6-4-1火车转弯(汽车转弯)例.(多选)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.若在某转弯处规定行驶速度为v,则下列说法中正确的是() A.当以v的速度通过此弯道时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力B.当以v的速度通过此弯道时,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6-4-4绳模型例.(多选)用细绳拴着质量为m的小球,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,如图所示.则下列说法正确的是()A.小球通过最高点时,绳子张力可以为0B.小球通过最高点时的最小速度为0C.小球刚好通过最高点时的速度是gRD.小球通过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所受重力方向相反6-4-5扞模型例.(多选)一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,如图所示,则下列说法错误的是() A.小球过最高点时,杆所受到的弹力可以等于零B.小球过最高点的最小速度是零C.小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而增大D.小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而减小训练: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2.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3.市内公共汽车在到达路口转弯时,车内广播中就要播放录音:“乘客们请注意,前面车辆转弯,请拉好扶手”,这样可以()A.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手,以免车辆转弯时可能向前倾倒B.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手,以免车辆转弯时可能向后倾倒C.主要是提醒站着的乘客拉好扶手,以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D.主要是提醒站着的乘客拉好扶手,以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒4.(多选)航天飞机在围绕地球做匀速圆周运动的过程中关于航天员下列说法正的是A.航天员受到的重力消失了B.航天员仍受重力作用重力提供其做匀速周运动的向心力C.航天员处于超重状态D.航天员对座椅的压力为零5.(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v c时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处()A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于v c,车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v c,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相比,v c的值变小6.(多选)在图示光滑轨道上,小球滑下经平直部分冲上圆弧部分的最高点A时,对圆弧的压力为mg,已知圆弧的半径为R,则()A.在最高点A,小球受重力和向心力B.在最高点A,小球受重力和圆弧的压力C.在最高点A,小球的速度为gRD.在最高点A,小球的向心加速度为2g7.如图所示,天车下吊着两个质量都是m的工件A和B,整体一起向左匀速运动.系A的吊绳较短,系B的吊绳较长,若天车运动到P处突然停止,则两吊绳所受拉力F A、F B的大小关系是()A.FA>FB>mgB.FA<FB<mgC.FA=FB=mgD.FA=FB>mg8.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,ab 是过轨道圆心的水平线,下列说法中正确的是()A.小球在ab线上方管道中运动时,内侧管壁对小球一定有作用力B.小球在ab线上方管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力C.小球在ab线下方管道中运动时,内侧管壁对小球一定有作用力D.小球在ab线下方管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力9.如图所示,在竖直平面内有一半径为R的半圆形轨道,最高点为P点,现让一小滑块(可视为质点)从水平地面上向半圆形轨道运动,下列关于小滑块运动情况的分析,正确的是()A.若v P=0,小滑块恰能通过P点,且离开P点后做自由落体运动B.若v P=0,小滑块能通过P点,且离开P点后做平抛运动C.若v P=gR,小滑块恰能到达P点,且离开P点后做自由落体运动D.若v P=gR,小滑块恰能到达P点,且离开P点后做平抛运动10.(多选)宇航员在绕地球匀速运行的空间站做实验.如图,光滑的半圆形管道和底部粗糙的水平AB管道相连接,整个装置安置在竖直平面上,宇航员让一小球(直径比管道直径小)以一定的速度从A端射入,小球通过AB段并越过半圆形管道最高点C后飞出,则()A.小球从C点飞出后将做平抛运动B.小球在AB管道运动时不受摩擦力作用C.小球在半圆管道运动时受力平衡D.小球在半圆管道运动时对管道有压力11.公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥,也叫“过水路面”.现有一“过水路面”的圆弧半径为50 m,一辆质量为800 kg的小汽车驶过“过水路面”.当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5 m/s.问此时汽车对路面的压力为多大?(g取10 m/s2)12.绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5 kg,绳长l=60 cm,求:(1)在最高点时水不流出的最小速率;(2)水在最高点速率v=3 m/s时,水对桶底的压力.13.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两点摩托车对轨道的压力大小相差多少?14.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:(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.例题:6-4-1火车转弯(汽车转弯)例.AC6-4-4绳模型例.AC6-4-5扞模型例.CD训练:1.B 2.C 3.C 4.BD 5.AC 6.BD 7.A 8.D 9.D 10.BD11.8400 12.√62.5 13.6mg 14.140N方向向上,10N方向向下。
生活中的圆周运动1.下列关于圆周运动的说法中正确的是()A.汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态B.汽车通过拱形桥的最高点时处于超重状态C.水平公路上行驶的汽车拐弯所需要的向心力是由车轮与路面间的摩擦力提供的D.火车转弯时,一定由其受到的重力和支持力的合力来提供火车拐弯的向心力2.转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动,如图所示。
转笔深受广大中学生的喜爱,其中也包含了许多的物理知识,假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是()A.笔杆上的点离O点越远,角速度越大B.笔杆上的点离O点越近,做圆周运动的向心加速度越大C.笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的D.若该同学使用中性笔,笔尖上的小钢珠有可能因快速转动被甩走3.“S路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一个项目。
某次练习过程中,有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上,并且始终与汽车保持相对静止,汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动,行驶过程中未发生打滑。
如图所示,当汽车在水平“S路”图示位置处减速行驶时()A.两名学员具有相同的线速度B.两名学员具有相同的角速度C.汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力D.在副驾驶座上的学员需要的向心力较大4.火车转弯时,如果铁路弯道的内、外轨一样高,则外轨对轮缘(如图1所示)挤压的弹A.A处物块的向心加速度小B.C处物块受到的静摩擦力大C.当角速度逐渐增大时,C处的物块最先滑动起来D.当角速度逐渐增大时,两物块同时滑动起来7.摩擦传动是传动装置中的一个重要模型,如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动,其中O、O'分别为两轮盘的轴心,已知两个轮盘的半径比r甲:r乙=3:1,且在正常工作时两轮盘不打滑。
今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B,两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同,两滑块距离轴心O、O'的间距R A=2R B。
若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来,且转速逐渐增加,则下列叙述正确的是()①滑块A和B在与轮盘相对静止时,角速度之比为ω甲:ω乙=1:3②滑块A和B在与轮盘相对静止时,向心加速度的比值为a A:a B=2:9③转速增加后滑块B先发生滑动④转速增加后滑块A先发生滑动A.①②③B.①②④C.②③④D.①③④8.如图所示,水平平台可绕竖直轴OO′转动,用不可伸长的水平轻绳连接的物块甲、乙静置于平台上,并位于OO′两侧对称位置。
2021—2022学年高中物理人教版(2019)必修第二册6.4生活中的圆周运动同步训练一、单选题1.广州市内环路上出口处常有限速标志。
某出口路面是一段水平圆弧轨道,雨天车轮与路面的动摩擦因数为0.4,汽车通过出口的最大速度为36km/h。
晴天车轮与路面的动摩擦因数为0.6,则晴天汽车通过出口的最大速度约为()A.44km/h B.54km/h C.24km/h D.30km/h2.如图所示是游乐场里的过山车,若过山车经过A、B两点的速率相同,则过山车()A.在A点时处于失重状态B.在B点时处于超重状态C.A点的向心加速度小于B点的向心加速度D.在B点时乘客对座椅的压力可能为零3.某同学经过长时间的观察后发现,路面出现水坑的地方,如果不及时修补,水坑很快会变大,善于思考的他结合学过的物理知识,对这个现象提出了多种解释,则下列说法中不合理的解释是()A.车辆上下颠簸过程中,某些时刻处于超重状态B.把坑看作凹陷的弧形,车对坑底的压力比平路大C.车辆的驱动轮出坑时,对地的摩擦力比平路大D.坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大4.如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,重力加速度为g。
下列有关说法中正确的是()A .小球在圆心上方管道内运动时,对外壁一定有作用力BCD .若小球在最高点时的速度大小为则此时小球对管道外壁的作用力大小为3mg 5.如图所示,一倾斜的圆筒绕固定轴1OO 以恒定的角速度ω转动,圆筒的半径 1.5m =r 。
最大静摩擦力等于滑动摩擦力),转动轴与水平面间的夹角为60︒,重力加速度g 取210m/s ,则ω的最小值是( )A .1rad/sB rad/sCD .5rad/s 6.一长为l 的轻杆一端固定在水平转轴上,另一端固定一质量为m 的小球,轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动,小球在最高点A 时,杆对小球的作用力恰好为零,重力加速度为g ,则小球经过最低点B 时,杆对小球的作用力为( )A .0B .2mgC .3mgD .6mg7.如图所示,山崖边的公路常被称为最险公路,一辆汽车欲安全通过此弯道公路(公路水平),下列说法不正确的是( )A.若汽车以恒定的角速度转弯,选择内圈较为安全B.若汽车以恒定的线速度大小转弯,选择外圈较为安全C.汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用D.汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用8.如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道,转弯处为圆心在O点的半圆,内外半径分别为r和2r。
2019-2020学年高一物理同步练习(人教版新教材必修2)6.4 生活中的圆周运动一、基础篇1.[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:选AC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,并非不受重力作用,A、C正确,B、D错误。
2.火车在某个弯道按规定运行速度40 m/s转弯时,内、外轨对车轮皆无侧压力。
若火车在该弯道实际运行速度为30 m/s,则下列说法正确的是()A.仅内轨对车轮有侧压力B.仅外轨对车轮有侧压力C.内、外轨对车轮都有侧压力D.内、外轨对车轮均无侧压力解析:选A火车在弯道按规定运行速度转弯时,重力和支持力的合力提供向心力,内、外轨对车轮皆无侧压力。
若火车的运行速度小于规定运行速度时,重力和支持力的合力大于火车需要的向心力,火车有做近心运动趋势,内轨对车轮产生侧压力,重力、支持力和内轨的侧压力的合力提供火车做圆周运动的向心力,故A正确。
3.[多选]在铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,这是为了()A.增加火车轮子对外轨的挤压B.增加火车轮子对内轨的挤压C .使火车车身倾斜,利用重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力D .限制火车向外脱轨解析:选CD 火车轨道建成外高内低,火车转弯时,轨道的支持力与火车的重力两者的合力指向弧形轨道的圆心,为火车转弯提供了(部分)向心力,减轻了轮缘与外轨的挤压,同时在一定程度上限制了火车转弯时发生离心运动,即限制火车向外脱轨,故C 、D 正确。
4.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,以下说法不正确的是( )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 .在竖直方向汽车可能只受两个力:重力和桥面的支持力C .在竖直方向汽车可能只受重力D .汽车对桥面的压力小于汽车的重力解析:选A 一般情况下汽车受重力和支持力作用,且mg -F N =m v 2r,故支持力F N =mg -m v 2r,即支持力小于重力,A 项错误,B 、D 项正确;当汽车的速度v =gr 时,汽车所受支持力为零,C 项正确。
6.4 生活中的圆周运动一、单选题1.在光滑水平面上,细绳一端固定于O点,另一端系一小球,小球做顺时针方向的圆周运动.当小球运动到A点时,细绳突然被剪断,则小球之后的运动轨迹应是()A. aB. bC. cD. d2.如图为家用滚筒洗衣机,滚筒上有很多漏水孔,洗衣机脱水时,滚筒绕水平转动轴转动。
若一只袜子紧贴筒壁随滚筒在竖直平面做匀速圆周运动,则()A. 袜子的加速度恒定B. 袜子在最低点处于失重状态C. 袜子在最高点处于超重状态D. 袜子上的水在最低点更容易甩出3.如图,一同学表演荡秋千。
已知秋千的两根绳长均为10 m,该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。
绳的质量忽略不计,当该同学荡到秋千支架的正下方时,速度大小为8 m/s,此时每根绳子平均承受的拉力约为()A. 200 NB. 400 NC. 600 ND. 800 N4.如图,质量为m的小球用长为l的细线悬于P点,使小球在水平面内以O为圆心做匀速圆周运动,角速度为ω,重力加速度为g。
则细线对小球的拉力为()A. mω2lB. mgC. mg+mω2lD. √(mg)2+(mω2l)25.下列哪些现象利用了离心现象()A. 汽车转弯时要限制速度B. 转速很大的砂轮半径做得不能太大C. 在修建铁路时,转弯处内轨要低于外轨D. 工作的洗衣机脱水桶转速很大6.关于铁路弯道的设计及火车安全通过弯道时,下列说法正确的是()A. 内、外轨一样高B. 内轨略高于外轨C. 火车转弯时应当减速D. 火车转弯时应当加速7.如图所示是洗衣机的脱水桶,在甩干衣服时,脱水桶绕竖直轴匀速转动,衣服紧贴脱水桶的侧壁并随之转动。
下列说法正确的是()A. 衣服对桶壁的压力提供向心力B. 衣服所受重力和静摩擦力的合力为零C. 衣服所受的静摩擦力提供向心力D. 水滴受到的离心力大于它所需的向心力,所以沿切线方向甩出8.如图所示,长0.5 m的轻质细杆,一端固定有一个质量为3 kg的小球,另一端由电动机带动,使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动,小球的速率为2 m/s。
6-4 生活中的圆周运动(车辆拐弯问题)习题集1、如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙.以下说法正确的是()A.f甲小于f乙B.f甲等于f乙C.f甲大于f乙D.f甲和f乙的大小均与汽车速率无关2、在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低.如图所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些.汽车的运动可看作是半径为R的圆周运动.设内、外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于()A.gRhL B.gRhdC.gRLh D.gRdh3、铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的,已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度等于gR tan θ,重力加速度为g,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大于mgcos θ4、(公路弯道)如图所示,运动员以速度v 在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动.已知运动员及自行车的总质量为m ,做圆周运动的半径为R ,重力加速度为g ,将运动员和自行车看作一个整体,则该整体在运动中( )A .处于平衡状态B .做匀变速曲线运动C .受到的各个力的合力大小为m v 2RD .受重力、支持力、摩擦力、向心力作用5、(公路弯道)(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v 0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处( )A .路面外侧高、内侧低B .车速只要低于v 0,车辆便会向内侧滑动C .车速虽然高于v 0,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D .当路面结冰时,与未结冰时相比,v 0的值变小6、汽车在水平地面上转弯时,与地面间的摩擦力已达到最大,当汽车速率增为原来的2倍时,若要不发生险情,则汽车转弯的轨道半径必须( )A .减为原来的12B .减为原来的14C .增为原来的2倍D .增为原来的4倍7、为了行驶安全和减少对铁轨的磨损,火车转弯处轨道平面与水平面会有一个夹角.若火车以规定的速度行驶,则转弯时轮缘与铁轨无挤压.已知某转弯处轨道平面与水平面间夹角为α,转弯半径为R ,规定行驶速率为v ,重力加速度为g ,则( )A .v =gR tan αB .v =gR sin αC .v =gR sin αD .v =gR tan α8、(火车转弯问题)当火车以速率v 通过某弯道时,内、外轨道均不受侧向压力作用,此速率称为安全速率.下列说法正确的是( )A .弯道半径R =v 2gB .若火车以大于v 的速率通过该弯道时,则外轨将受到侧向压力作用C .若火车以小于v 的速率通过该弯道时,则外轨将受到侧向压力作用D .当火车质量改变时,安全速率也将改变9、(多选)(2020·浙江宁波九校期末)一质量为2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的最大静摩擦力为1.6×104 N ,当汽车经过半径为100 m 的弯道时,下列判断正确的是( )A .汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B .汽车转弯的速度为30 m/s 时所需的向心力为1.6×104 NC .汽车转弯的速度为30 m/s 时汽车会发生侧滑D .汽车能安全转弯的向心加速度不超过8.0 m/s 210、(铁路弯道)(2019·青阳一中高一月考)铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的.弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h 的设计不仅与r 有关,还与火车在弯道上的行驶速率v 有关.下列说法正确的是( )A .v 一定时,r 越小则要求h 越大B .v 一定时,r 越大则要求h 越大C .r 一定时,v 越小则要求h 越大D .r 一定时,v 越大则要求h 越小11、冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k 倍,在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员,其安全速度的最大值是(重力加速度为g )( )A .k gR B.kgR C.2kgR D.gRk12、(2020·安徽宣城期末)在室内自行车比赛中,运动员以速度v 在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动.已知运动员的质量为m ,做圆周运动的半径为R ,重力加速度为g ,则下列说法正确的是( )A .运动员做圆周运动的角速度为vRB .如果运动员减速,运动员将做离心运动C .运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m v 2RD .将运动员和自行车看作一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用13、(多选)(2019·合肥市联考)如图所示为运动员在水平道路上转弯的情景,转弯轨迹可看成一段半径为R 的圆弧,运动员始终与自行车在同一平面内.转弯时,只有当地面对车的作用力通过车(包括人)的重心时,车才不会倾倒.设自行车和人的总质量为M ,轮胎与路面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .下列说法正确的是( )A .车受到地面的支持力方向与车所在平面平行B .转弯时车不发生侧滑的最大速度为μgRC .转弯时车与地面间的静摩擦力一定为μMgD .转弯速度越大,车所在平面与地面的夹角越小14、(2020·河北石家庄期末)铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的,已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车转弯时速度等于gR 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大于mgcos θ15、(多选)铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道连线与水平面夹角为θ,弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车以速度v 通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,重力加速度为g ,下面分析正确的是( )A .轨道半径R =v 2gB .v =gR tan θC.若火车速度小于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内D.若火车速度大于v时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外16、(多选)火车以一定的速率在半径一定的轨道上转弯时,内、外轨道恰好对火车没有侧向作用力,不考虑摩擦和其他阻力,如果火车以原来速率的两倍转弯,则()A.外侧轨道受到挤压B.内侧轨道受到挤压C.为了保证轨道没有侧向作用力,内、外轨道的高度差应变为原来的两倍D.轨道的作用力和重力的合力变为原来的4倍17、(多选)全国铁路大面积提速,给人们的生活带来便利.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动,火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题,以下措施可行的是() A.适当减小内外轨的高度差B.适当增加内外轨的高度差C.适当减小弯道半径D.适当增大弯道半径18、(2020·北京石景山区期末)如图所示为火车车轮在转弯处的截面示意图,轨道的外轨高于内轨,在此转弯处规定火车的行驶速度为v,则()A.若火车通过此弯道时速度大于v,则火车的轮缘会挤压外轨B.若火车通过此弯道时速度小于v,则火车的轮缘会挤压外轨C.若火车通过此弯道时行驶速度等于v,则火车的轮缘会挤压外轨D.若火车通过此弯道时行驶速度等于v,则火车对轨道的压力小于火车的重力19、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,如图所示.当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜;行驶在直轨上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样.假设有一摆式列车在水平面内行驶,以360 km/h的速度转弯,转弯半径为1 km,则质量为50 kg的乘客,在转弯过程中所受到的火车对他的作用力大小为(g取10 m/s2)()A .500 NB .1 000 NC .500 2 ND .020、在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108 km/h.汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的35.(g 取10 m/s 2)(1)如果汽车在这种高速公路的弯道上转弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少? (2)如果高速公路上设计了圆弧拱桥做立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径至少是多少?21、如图所示为汽车在水平路面做半径为R 的大转弯的后视图,悬吊在车顶的灯左偏了θ角,则:(重力加速度为g )(1)车正向左转弯还是向右转弯? (2)车速是多少?(3)若(2)中求出的速度正是汽车转弯时不打滑允许的最大速度,则车轮与路面间的动摩擦因数μ是多少?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)22、(2020·山东菏泽高一检测)有一列重为100 t的火车,以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道,轨道半径为400 m.(g取10 m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力大小;(2)若要使火车以此速率通过弯道,且使铁轨受到的侧压力为零,我们可以适当倾斜路基,试计算路基倾斜角度θ的正切值.23、(2020·河南南阳期末)在公路转弯处,常采用外高内低的斜面式弯道,这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速,从而提高通行能力且节约燃料.若某处有这样的弯道,其半径为r=100 m,路面倾角为θ,且tan θ=0.4,g取10 m/s2.(1)求汽车的最佳通过速度,即不出现侧向摩擦力时的速度;(2)若弯道处侧向动摩擦因数μ=0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求汽车的最大速度.24、(2020·河南驻马店期末)中国已经成功拥有世界最先进的高铁集成技术、施工技术、装备制造技术和运营管理技术.中国高速列车保有量世界最多、种类最全.高速列车转弯时可认为是在水平面做圆周运动.为了让列车顺利转弯,同时避免车轮和铁轨受损,在修建铁路时会让外轨高于内轨,选择合适的内外轨高度差,以使列车以规定速度转弯时所需要的向心力完全由重力和支持力的合力来提供,如图所示,已知某段弯道内外轨道的倾角为θ,弯道的半径为R,重力加速度为g.(1)若质量为m的一高速列车以规定速度通过上述弯道时,求该列车对轨道的压力大小.(2)若列车在弯道上行驶的速度大于规定速度,将会出现什么现象或造成什么后果(请写出三条)?25、质量为m的火车以恒定的速率在轨道上沿一段半径为R的圆形轨道转弯,如图所示,已知轨道有一定的倾角.当火车以速率v0在此弯道上转弯时,车轮对轨道的侧压力恰好为0.如果火车以实际速率v(v>v0)在此弯道上转弯时,车轮将施于铁轨一个与枕木平行的侧压力F,试求侧压力F的大小.6-4 生活中的圆周运动(车辆拐弯问题) 习题集1、如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f 甲和f 乙.以下说法正确的是( )A .f 甲小于f 乙B .f 甲等于f 乙C .f 甲大于f 乙D .f 甲和f 乙的大小均与汽车速率无关 [答案] A[解析] 汽车在水平面内做匀速圆周运动,摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力,即f =F 向=m v 2r ,由于m 甲=m 乙,v 甲=v 乙,r 甲>r 乙,则f 甲<f 乙,A 正确.2、在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低.如图所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些.汽车的运动可看作是半径为R 的圆周运动.设内、外路面高度差为h ,路基的水平宽度为d ,路面的宽度为L .已知重力加速度为g .要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于( )A.gRhL B.gRhd C.gRLhD.gRdh[答案] B[解析] 设路面的倾角为θ,根据牛顿第二定律得mg tan θ=m v 2R ,又由数学知识可知tan θ=hd ,联立解得v =gRhd,选项B 正确.3、铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的,已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车转弯时速度等于gR tan θ,重力加速度为g ,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大于mgcos θ[答案] C[解析] 由牛顿第二定律F 合=m v 2R ,解得F 合=mg tan θ,此时重力和支持力的合力提供向心力,内、外轨道对火车均无侧压力,如图所示,F N cos θ=mg ,则F N =mgcos θ,故C 正确,A 、B 、D 错误.4、(公路弯道)如图所示,运动员以速度v 在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动.已知运动员及自行车的总质量为m ,做圆周运动的半径为R ,重力加速度为g ,将运动员和自行车看作一个整体,则该整体在运动中( )A .处于平衡状态B .做匀变速曲线运动C .受到的各个力的合力大小为m v 2RD .受重力、支持力、摩擦力、向心力作用 [答案] C[解析] 合力提供向心力,合力方向始终指向圆心,整体做变加速曲线运动,故A 、B 错误;合力F =mv 2R ,故C 正确;运动员和自行车组成的整体受重力、支持力,可能受到摩擦力作用,合力提供向心力,故D 错误.5、(公路弯道)(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v 0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处( )A .路面外侧高、内侧低B .车速只要低于v 0,车辆便会向内侧滑动C .车速虽然高于v 0,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D .当路面结冰时,与未结冰时相比,v 0的值变小 [答案] AC[解析] 当汽车行驶的速率为v 0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,即不受沿公路内外两侧的静摩擦力,此时仅由其重力和路面对其支持力的合力提供向心力,所以路面外侧高、内侧低,选项A 正确;当车速低于v 0时,需要的向心力小于重力和支持力的合力,汽车有向内侧运动的趋势,受到的静摩擦力向外侧,并不一定会向内侧滑动,选项B 错误;当车速高于v 0时,需要的向心力大于重力和支持力的合力,汽车有向外侧运动的趋势,静摩擦力向内侧,速度越大,静摩擦力越大,只有静摩擦力达到最大以后,车辆才会向外侧滑动,选项C 正确;由mg tan θ=m v 02r 可知,v 0的值只与路面与水平面的夹角和弯道的半径有关,与路面的粗糙程度无关,选项D 错误.6、汽车在水平地面上转弯时,与地面间的摩擦力已达到最大,当汽车速率增为原来的2倍时,若要不发生险情,则汽车转弯的轨道半径必须( )A .减为原来的12B .减为原来的14C .增为原来的2倍D .增为原来的4倍[答案] D[解析] 汽车在水平地面上转弯,向心力由静摩擦力提供.设汽车质量为m ,汽车与地面间的动摩擦因数为μ,汽车的转弯半径为r ,则μmg =m v 2r ,故r ∝v 2,故速率增大到原来的2倍时,转弯半径增大到原来的4倍,D 正确.7、为了行驶安全和减少对铁轨的磨损,火车转弯处轨道平面与水平面会有一个夹角.若火车以规定的速度行驶,则转弯时轮缘与铁轨无挤压.已知某转弯处轨道平面与水平面间夹角为α,转弯半径为R ,规定行驶速率为v ,重力加速度为g ,则( )A .v =gR tan αB .v =gR sin αC .v =gR sin αD .v =gR tan α[答案]D. [解析]火车受力如图所示,在转弯处火车按规定速度行驶时,火车所需要的向心力由重力和支持力的合力提供,有:F 合=mg tan α,根据牛顿第二定律有:mg tan α=m v 2R ,解得火车规定行驶速度为:v =gR tan α,故D 正确.8、(火车转弯问题)当火车以速率v 通过某弯道时,内、外轨道均不受侧向压力作用,此速率称为安全速率.下列说法正确的是( )A .弯道半径R =v 2gB .若火车以大于v 的速率通过该弯道时,则外轨将受到侧向压力作用C .若火车以小于v 的速率通过该弯道时,则外轨将受到侧向压力作用D .当火车质量改变时,安全速率也将改变 [答案] B [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,如图所示:即F n =mg tan θ,而F n =m v 2R ,故gR tan θ=v 2,即R =v 2g tan θ,则A 错;若火车以大于v 的速率过弯时,重力和支持力的合力不足以提供所需向心力,则外轨对车轮的侧向压力来补充不足,故B 对,C 错;由mg tan θ=m v 2R 可知质量与速率无关,故D 错.9、(多选)(2020·浙江宁波九校期末)一质量为2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的最大静摩擦力为1.6×104 N ,当汽车经过半径为100 m 的弯道时,下列判断正确的是( )A .汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B .汽车转弯的速度为30 m/s 时所需的向心力为1.6×104 NC .汽车转弯的速度为30 m/s 时汽车会发生侧滑D .汽车能安全转弯的向心加速度不超过8.0 m/s 2 [答案]CD.[解析]汽车在水平面转弯时,做圆周运动,重力与支持力平衡,侧向静摩擦力提供向心力,不能说受到向心力,故A 错误;如果车速达到30 m/s ,需要的向心力F =m v 2r =2.0×103×302100 N =1.8×104 N ,故B 错误;最大静摩擦力f =1.6×104 N ,则F >f ,所以汽车会发生侧滑,故C 正确;最大加速度为:a =f m =1.6×1042×103m/s 2=8.0 m/s 2,故D 正确.10、(铁路弯道)(2019·青阳一中高一月考)铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的.弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h 的设计不仅与r 有关,还与火车在弯道上的行驶速率v 有关.下列说法正确的是( )A .v 一定时,r 越小则要求h 越大B .v 一定时,r 越大则要求h 越大C .r 一定时,v 越小则要求h 越大D .r 一定时,v 越大则要求h 越小 [答案] A[解析] 设内外轨的水平距离为d ,根据火车转弯时,重力与支持力的合力提供向心力得: mg tan θ=mg h d =mv 2r,r 一定时,v =ghr d ,v 越小则要求h 越小,v 越大则要求h 越大;v 一定时,r =dv 2gh,r 越大则要求h 越小,r 越小则要求h 越大,故A 正确,B 、C 、D 错误.11、冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k 倍,在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员,其安全速度的最大值是(重力加速度为g )( )A .k gR B.kgR C.2kgR D.gR k[答案] B[解析] 由题意可知,最大静摩擦力为运动员重力的k 倍,所以最大静摩擦力等于kmg .设运动员的最大速度为v ,则:kmg =m v 2R,解得:v =kgR ,故B 正确.12、(2020·安徽宣城期末)在室内自行车比赛中,运动员以速度v 在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动.已知运动员的质量为m ,做圆周运动的半径为R ,重力加速度为g ,则下列说法正确的是( )A .运动员做圆周运动的角速度为vRB .如果运动员减速,运动员将做离心运动C .运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m v 2RD .将运动员和自行车看作一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用 [答案]C.[解析]运动员做圆周运动的角速度为ω=vR ,A 错误;如果运动员减速,运动员将做近心运动,B 错误;运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m v 2R ,C 正确;将运动员和自行车看作一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力的作用,三个力的合力充当向心力,D 错误.13、(多选)(2019·合肥市联考)如图所示为运动员在水平道路上转弯的情景,转弯轨迹可看成一段半径为R 的圆弧,运动员始终与自行车在同一平面内.转弯时,只有当地面对车的作用力通过车(包括人)的重心时,车才不会倾倒.设自行车和人的总质量为M ,轮胎与路面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .下列说法正确的是( )A .车受到地面的支持力方向与车所在平面平行B .转弯时车不发生侧滑的最大速度为μgRC .转弯时车与地面间的静摩擦力一定为μMgD .转弯速度越大,车所在平面与地面的夹角越小 [答案] BD[解析] 车受到地面的支持力方向与地面垂直,选项A 错误;由μMg =M v 2R ,解得转弯时车不发生侧滑的最大速度为v =μgR ,选项B 正确;转弯时车与地面间的静摩擦力一定小于或等于最大静摩擦力μMg ,选项C 错误;地面对车的作用力,即地面对车的摩擦力和支持力的合力,过车的重心时,车才不会倾倒.设车与地面的夹角为θ,tan θ=F N f =F N RMv2,速度v 越大,θ越小,D 正确.14、(2020·河北石家庄期末)铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的,已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车转弯时速度等于gR 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大于mgcos θ[答案]C.[解析]火车在水平面内做圆周运动,当重力与铁轨的支持力恰好提供火车转弯所需的向心力时,由力的合成可得mg tan θ=mv 2R ,有v =gR tan θ,可见此时轮缘与内外轨之间无挤压,A 、B 错误.由图可知此时铁轨对火车的支持力F N =mgcos θ,C 正确,D 错误.15、(多选)铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道连线与水平面夹角为θ,弯道处的圆弧半径为R ,若质量为m 的火车以速度v 通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,重力加速度为g ,下面分析正确的是( )A .轨道半径R =v 2gB .v =gR tan θC .若火车速度小于v 时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内D .若火车速度大于v 时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外 [答案] BD[解析] 火车转弯时受力如图所示,火车转弯的向心力由重力和支持力的合力提供,则mg tan θ=m v 2R ,故转弯半径R =v 2g tan θ;转弯时的速度v =gR tan θ,A 错误,B 正确;若火车速度小于v 时,需要的向心力减小,此时内轨对车轮产生一个平行轨道平面向外的作用力,即车轮挤压内轨;若火车速度大于v 时,需要的向心力变大,外轨对车轮产生一个平行轨道平面向里的作用力,即车轮挤压外轨,由牛顿第三定律知C 错误,D 正确.16、(多选)火车以一定的速率在半径一定的轨道上转弯时,内、外轨道恰好对火车没有侧向作用力,不考虑摩擦和其他阻力,如果火车以原来速率的两倍转弯,则( )A .外侧轨道受到挤压B .内侧轨道受到挤压C .为了保证轨道没有侧向作用力,内、外轨道的高度差应变为原来的两倍D .轨道的作用力和重力的合力变为原来的4倍 [答案] AD[解析] 火车以一定的速率转弯时,内、外轨与车轮之间没有侧压力,此时火车拐弯的向心力由重力和铁轨的支持力的合力提供,火车速度加倍后,速度大于规定速度,重力和支持力的合力不能够提供圆周运动所需的向心力,所以此时外轨对火车有侧压力以补充拐弯所需的向心力,故A 正确,B 错误;火车以某一速度v 通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,受力分析如图所示,由图可以得出F 合=mg tan θ,故mg tan θ=m v 2R ,此时tan θ≈sin θ=h L ,联立解得轨道高度差为h =Lv 2gR ,当速度变为2v 后,若内、外轨道均不受侧压力作用,所需的向心力为F =m2v2R ,联立解得F =4mg tan θ,根据牛顿第二定律得mg tan θ′=m2v 2R,此时tan θ′≈sin θ′=h ′L ,联立可得h ′=4Lv 2gR,即h ′=4h ,故C 错误,D 正确.17、(多选)全国铁路大面积提速,给人们的生活带来便利.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动,火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题,以下措施可行的是( )A .适当减小内外轨的高度差B .适当增加内外轨的高度差C .适当减小弯道半径D .适当增大弯道半径 [答案] BD[解析] 设铁路弯道处轨道平面的倾角为α时,轮缘与内外轨间均无挤压作用,根据牛顿第二定律有。
人教版(2019)物理必修第二册同步练习6.4生活中的圆周运动一、单选题1.下列哪些现象是为了阻止物体做离心运动( )①汽车转弯时要限制速度②转速很髙的砂轮半径不能做得太大③在修筑铁路时,转弯处轨道的内轨要低于外轨④离心水泵工作时A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④2.如图所示,将完全相同的两个小球A、B,用长L=0.8m的细绳悬于以v=4m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁接触,由于某种原因,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比B AF:F为(2g=10m/s)( )A.1:1 B. 1:2 C. 1:3 D.1:43.如图所示,半径为r的圆柱形转筒,绕其竖直中心轴OO′转动,小物体a靠在圆筒的内壁上,它与圆筒间的动摩擦因数为μ,受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力;要使小物体不下落,圆筒转动的角速度至少为( )A.grμB.gμ C.grμD.gr4.如图所示,“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上。
不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是( )A.A的速度比B的大B.A与B的向心加速度大小相等C.悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D.悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小二、多选题5.公路急转弯处通常是交通事故多发地带,如图所示,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v c 时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。
在该弯道处()A .路面外侧高内侧低B .车速只要低于v c ,车辆便会向内侧滑动C .车速虽然高于v c ,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D .当路面结冰时,与未结冰时相比,v c 的值变小6.如图所示,两个质量均为m 的小木块a 和b (可视为质点)放在水平圆盘上,a 与转轴OO ′的距离为l ,b 与转轴的距离为2l ,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍,重力加速度大小为g 。
生活中的圆周运动(三)班级姓名学号()1.关于平抛运动和圆周运动,下列说法正确的是A.圆周运动是匀变速曲线运动B.平抛运动是匀变速曲线运动C.物体做圆周运动时,其所受合外力的方向一定指向圆心D.做平抛运动的物体落地时的速度一定是竖直向下的()2.下列关于向心力的说法中正确的是A.向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出B.做匀速圆周运动的物体所受的向心力总指向圆心,且大小不变,因此是一个恒力C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力,也可以是其中某几种力的合力D.向心力既可以改变物体线速度的方向,又可以改变物体线速度的大小()3.如图所示,在光滑的轨道上,小球滑下经过圆弧部分的最高点A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()4.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的,已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度等于gR 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mg cos θD.这时铁轨对火车的支持力大于mg cos θ()5.汽车通过拱桥顶点时的速度为10 m/s,车对桥的压力为车重的34,如果使汽车驶至桥顶时对桥面恰无压力,则汽车的速度为(g取10 m/s2)A.15 m/s B.20 m/s C.25 m/s D.30 m/s()6.2013年6月11日至26日,“神舟十号”飞船圆满完成了太空之行,期间还成功进行了人类历史上第二次太空授课,女航天员王亚平做了大量失重状态下的精美物理实验。
如图所示为处于完全失重状态下的陀螺,下列说法正确的是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()7.下列关于离心现象的说法中,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,它将沿切线飞出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()8.杂技演员表演“水流星”,在长为1.6 m的细绳的一端,系一个与水的总质量为m =0.5 kg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4 m/s,则下列说法正确的是(g=10 m/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5 N()9.如图所示,A是用轻绳连接的小球,B是用轻杆连接的小球,两球都在竖直面内做圆周运动,且绳、杆长度L相等。
6-4课后练习题
1. 关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差,下列说法中正确的是( )
A. 可以使火车顺利转弯,减少车轮与铁轨间的摩擦
B. 火车转弯时,火车的速度越小,车轮对内侧铁轨的压力越小
C. 火车转弯时,火车的速度越大,车轮对外侧铁轨的压力越大
D. 外铁轨略高于内铁轨,使得火车转弯时,由重力和支持力的合力提供了部分向心力 2、一圆筒绕其中心轴OO'匀速转动,筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动,又无相对滑动,如图
所示,物体所受的向心力是:( ) A 、物体的重力 B 、筒内壁的弹力 C 、筒壁对物体的静摩擦力 D 、物体所受重力与弹力的合力
3.有C B A 、、三个相同材料制成的物体放在水平转台上,它们的质量之比为1:2:3,它们与转
轴之间的距离为3:2:1。
当转台以一定的角速度旋转时,它们均无滑动,它们受到的静摩擦力分别为
C
B A f f f 、、,比较这些力可得( )
A .
C B A f f f << B .
C B A f f f >>
C .C
B A f f f <= D .B
C A f f F <=
θ
侧的要高一些,路面与水平面间的夹角为θ。
设拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于0,θ应等于()
A.
Rg
v2
arcsin
B.
Rg
v2
arctan
C.
Rg
v2
2
arcsin
2
1
D.
Rg
v2
cot
arc
5、汽车以速度v通过一半圆形式的拱桥顶端时,有关汽车受力的说法正确的是:( )
A、汽车的向心力可能就是它的重力
B、汽车的向心力可能是它所受的重力支持力的合力,方向指向圆心
C、汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力作用
D、以上均不正确
6、如图所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O,现给球一初速度,使球和杆一起
绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示球到达最高点对小球的作B.一定是推力
C.线的张力突然增大; D.线的张力如何变化无法判断。
A.不动; B.向上运动;
C.上下往复运动 D.向下运动。
9、如图所示,OO′为竖直转动轴,MN为固定在OO′上的水平光滑杆。
有两个质量相等的金属
球A、B套在水平杆上,AC、BC为抗拉能力相同的两根细绳,C端固定在转动轴OO′上,当细绳拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2∶1,当转轴转动角速度逐渐增大时,则()
O
A B
D
C
O′
图2
B.BC绳先断,B球做离心运动
C.两绳同时断,A、B两球同时做离心运动
D.不能确定哪根绳先断
10、质量为m的物体沿着半径为R的半球形金属内壁下滑至最低点时的速度
为v。
若物体与球壳之间的动摩擦因数为u,那么物体在最低点时,受到的摩擦力是多大?
11、在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L ,绳子转动过程中与竖直
方向的夹角为
12、如图所示,有一个半径为R
13
的铁块,电动机转动后,铁块随电动机以角速度ω绕轴O匀速旋转,使电动机座上下振动,从而使铺设水泥路面时的砂、石和水泥浆均匀填实,而不留空隙,那么电动机转动过程中对地面产生的最大压力与最小压力之差为多大?
14、如图所示,两绳系一质量为0.1kg的小球,两绳的另一端分别固定于轴的AB两处,上面绳长
2m,两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°,问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力?
1.【答案】:D 2、【答案】:B 3、【答案】:D
【解析】:它们做圆周运动的向心力均由静摩擦力提供,因为它们均无滑动,说明静摩擦力均能提
供向心力。
所以它们静摩擦力之比就是向心力之比。
因为它们角速度相同,根据公式Rv m F 2
ω=知向心力之比为3:4:3 4、【答案】:B
【解析】:没有横向摩擦力即车速是V 时车所需的向心力由重力和支持力的合力提供。
有
gr
v r v m mg 2
2arctan tan =⇒=θθ
5、【答案】:AB
6、【答案】:D
7、【答案】:C
【解析】:本来小球匀速,合外力为0,绳子拉力等于小球重力;突然制动时,小球将做圆周运动,绳子拉力减去重力是向心力,所以绳子拉力大于重力,绳子拉力变大了。
8、【答案】:C 9、【答案】:A
【解析】:受力分析知,A 做圆周运动所需的向心力由AC 绳拉力水平分力提供,B 的向心力由BC 绳拉力水平分力提供。
AB 做圆周运动角速度相同,根据公式知所需向心力大小之比为2:1,即AC 绳与BC 绳水平方向分力之比2:1,则根据三角形关系知AC 绳承受的力大于BC 绳承受的力,所以AC 先断。
10、【答案】: )(2
R
v g m +μ
【解析】:物体做圆周运动至最低点时有:R mv mg N 2
+=,则滑动摩擦力有
)(2
R
v g m N f +==μμ
11、【答案】: g
L θ
π
cos 2
【解析】:受力分析有θωθθωcos tan sin 2
L g mg L m =
⇒=,则有g
L T θ
πωπcos 22== 12、【答案】:gR v A = gR v B ≥
13、【答案】: ΔF=2m ω2
r
【解析】:当m 到最高点时,m 对向上机座的拉力为mg r m F -=2
1ω;当m 到最低点时,对机座向下的拉力为mg r m F +=2
2ω,则两次压力差为r m F F 2
212ω=+ 14、【答案】:2.4rad/s ≤ω≤3.15rad/s
【解析】:分析物体角速度从小变大时两绳的受力情况,当物体角速度很小时,物体近轴运动,上绳绷紧,下绳松驰;当速度很大时,飘起来,下绳绷紧,上绳松驰,所以这里存在两个临界点:1、上绳绷紧,下绳恰好伸直但无张力;2、下绳绷紧,上绳拉直但恰好无张力。
解出两个角速度值即为范围。
15【解析】: 14.证明如下:
如图
2
)sin (ωααL r m tg mg F +==合①
n
πω2=②
②代入①得
παmg n L r m =+2)2)(sin (
解得
αα
πsin 21L r tg g n +=
证毕。