生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（培優(yōu)）練習(xí)（word版含答案）

2020-2021學(xué)年第二學(xué)期高一物理人教版（2019）必修第二冊(cè)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)培優(yōu)練習(xí)一、單選題1．我國(guó)將在2022年舉辦冬季奧運(yùn)會(huì)，屆時(shí)將成為第一個(gè)實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)“全滿貫”國(guó)家。圖示為某種滑雪賽道的一部分，運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)）由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道。若運(yùn)動(dòng)員從圖中a點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)b的過(guò)程中，由于摩擦力的存在，運(yùn)動(dòng)員的速率保持不變，對(duì)于這個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員受到的摩擦力大小不變B．運(yùn)動(dòng)員所受合外力始終等于零C．運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)D．運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入圓弧形滑道后處于超重狀態(tài)2．如圖所示，長(zhǎng)均為L(zhǎng)的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離也為L(zhǎng)。重力加速度大小為g?，F(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)以AB為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí)，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點(diǎn)速率為2v時(shí)，每根繩的拉力大小為（）A． B． C． D．3．“飛車走壁”雜技表演比較受青少年的喜愛，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)由雜技演員駕駛摩托車，沿表演臺(tái)的側(cè)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)化后的模型如圖所示，若表演時(shí)雜技演員和摩托車的總質(zhì)量不變，摩托車與側(cè)壁間沿側(cè)壁傾斜方向的摩擦力恰好為零，軌道平面離地面的高度為H，側(cè)壁傾斜角度α不變，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的H越高，則（）A．運(yùn)動(dòng)的線速度越大 B．運(yùn)動(dòng)的向心加速度越大C．運(yùn)動(dòng)的向心力越大 D．對(duì)側(cè)壁的壓力越大4．如圖甲所示，質(zhì)量相等大小可忽略的a、b兩小球用不可伸長(zhǎng)的等長(zhǎng)輕質(zhì)細(xì)線懸掛起來(lái)，使小球a在豎直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)，小球b在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，連接小球b的繩子與豎直方向的夾角和小球a擺動(dòng)時(shí)繩子偏離豎直方向的最大夾角都為，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩繩子拉力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙中c、d所示。則下列說(shuō)法正確的是（）A．圖乙中直線d表示繩子對(duì)小球a的拉力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系B．a(chǎn)球在最低點(diǎn)的速度大小跟b球速度大小相同C．的取值不是唯一的D．5．質(zhì)量為m的小球在半徑為R的光滑豎直圓環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法不正確的是（）A．小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為B．小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的最小速度為C．圓環(huán)最低點(diǎn)和最高點(diǎn)對(duì)小球的壓力大小的差值為4mgD．圓環(huán)最低點(diǎn)和最高點(diǎn)對(duì)小球的壓力大小的差值為6mg6．一固定的水平細(xì)桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)A（體積可以忽略）圓環(huán)通過(guò)一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕繩連有一質(zhì)量也是m的小球B。現(xiàn)讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)與細(xì)桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ且始終沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。在此條件下，輕繩與豎直方向夾角的最大值是37°。（當(dāng)?shù)厍蛑亓铀俣葹間）則（）A．環(huán)對(duì)細(xì)桿的壓力等于B．環(huán)對(duì)細(xì)桿的壓力不可能大于C．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大角速度為D．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大角速度為7．如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面與水平面的夾角為，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離處有一小物體與圓盤始終保持相對(duì)靜止，小物體的質(zhì)量為，小物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）。則當(dāng)達(dá)最大值時(shí)，小物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)所受摩擦力的大?。ㄈ?，，）（）A． B． C． D．8．如圖所示，在一水平圓盤上放一個(gè)小物體，現(xiàn)讓圓盤繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體一直相對(duì)圓盤靜止。對(duì)于小物體隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力分析，下列正確的是（）A．重力和支持力 B．重力、支持力和靜摩擦力C．重力、支持力、靜摩擦力和動(dòng)力 D．重力、支持力、靜摩擦力和向心力9．如圖所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．小球通過(guò)管道最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿赖膲毫ο蛳翨．小球通過(guò)管道最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿赖膲毫ο蛏螩．小球通過(guò)管道最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿赖膲毫赡芟蛏螪．小球通過(guò)管道最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿揽赡軣o(wú)壓力10．如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直于光滑水平面，交點(diǎn)O的上方h（A點(diǎn)）處固定細(xì)繩的一端，細(xì)繩的另一端拴接一質(zhì)量為m的小球B，繩長(zhǎng)l大于h，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)小球在光滑水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω逐漸增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．小球始終受三個(gè)力的作用B．細(xì)繩上的拉力始終保持不變C．要使球不離開水平面，角速度的最大值為D．若小球飛離了水平面，則角速度可能為11．汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，地面的摩擦力達(dá)到最大，當(dāng)汽車速率增為原來(lái)的2倍時(shí)，則汽車拐彎的半徑必須（）A．減為原來(lái)的倍 B．減為原來(lái)的倍C．增為原來(lái)的2倍 D．增為原來(lái)的4倍12．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量都為m，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為兩物體與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)細(xì)線張力為B．此時(shí)圓盤的角速度為C．此時(shí)A所受摩擦力方向沿半徑指向圓內(nèi)D．此時(shí)燒斷細(xì)線，A和B都將做離心運(yùn)動(dòng)13．甲、乙兩名溜冰運(yùn)動(dòng)員，質(zhì)量M甲=2M乙，面對(duì)面拉著彈簧秤繞空間某一點(diǎn)各自做圓周運(yùn)動(dòng)的溜冰表演，兩人的間距恒定，發(fā)現(xiàn)彈簧秤的示數(shù)始終恒定，如圖所示，下列判斷正確的是（）。A．甲和乙的線速度大小之比為1∶1B．甲和乙的線速度大小之比為2∶1C．甲和乙的線速度大小之比為1∶2D．甲和乙的線速度大小之比為1∶414．如圖所示，一小球質(zhì)量為m，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的懸線固定在O點(diǎn)，在懸點(diǎn)O的正下方處有一顆釘子D?，F(xiàn)將懸線拉直后，使小球從A點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬間，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．小球的線速度沒(méi)有變化B．小球的角速度突然增大到原來(lái)的2倍C．小球的向心加速度突然增大到原來(lái)的2倍D．懸線對(duì)小球的拉力突然增大到原來(lái)的2倍二、解答題15．如圖甲所示是某款名為“風(fēng)火輪”的玩具，其裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙虛線框內(nèi)所示。整個(gè)裝置放置于水平桌面上，小車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從A點(diǎn)水平彈射出，沿直線軌道通過(guò)阻擋門（阻擋門的位置可在間調(diào)節(jié)）后經(jīng)回旋彎道的最低點(diǎn)B點(diǎn)選入豎真回旋彎道，再通過(guò)直線軌道從C點(diǎn)水平飛出，軌道各部分平滑連接，小車進(jìn)入得分區(qū)域則挑戰(zhàn)成功。已知A、B之間的距離，圓形回旋彎半徑，之間的距離，之間的高度差，水平距離．小車與直線軌道各部分之間的摩擦因數(shù)均為，其然阻為均忽略。小車質(zhì)量，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度與經(jīng)過(guò)彎道最高點(diǎn)的速度滿足關(guān)系。(1)若小車從C點(diǎn)飛出后恰好到達(dá)N點(diǎn)，求小車在C點(diǎn)的速度大小；(2)若小車恰好能夠過(guò)回旋彎道的最高點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算分析小車能否進(jìn)入得分區(qū)域：(3)若小車經(jīng)過(guò)阻擋門前后瞬間的速度大小之此為，當(dāng)小車以的初速度彈出時(shí)，阻擋門距離A點(diǎn)多遠(yuǎn)距離時(shí)，小車能夠進(jìn)入得分區(qū)域。

16．質(zhì)量為800kg的小汽車在公路上行駛時(shí)對(duì)地面的壓力為多少？當(dāng)小汽車駛過(guò)一座半徑為50m的圓形拱橋，到達(dá)橋頂時(shí)的速度為5m/s，求此時(shí)汽車對(duì)橋的壓力多大？如果要求汽車到達(dá)橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力為0，到達(dá)橋頂時(shí)的速度應(yīng)當(dāng)是多大？17．如圖所示為滑雪比賽的部分雪道，是傾角為的斜坡，是半徑為的圓弧，斜坡與圓弧在點(diǎn)相切，一位質(zhì)量為的滑雪者從高處平臺(tái)的點(diǎn)以一定初速度水平滑出，經(jīng)過(guò)時(shí)間，滑雪者剛好落在點(diǎn)，滑到圓弧最低點(diǎn)時(shí)，滑雪者的速度是在點(diǎn)滑出時(shí)速度的2倍，重力加速度為，，，滑板與雪道的動(dòng)摩擦因數(shù)為，不計(jì)空氣阻力，求：（1）斜坡的長(zhǎng)；（2）滑雪者在點(diǎn)滑出時(shí)的速度大?。唬?）滑雪者運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，滑板受到的摩擦力多大。18．如圖甲所示，一長(zhǎng)L=1m的輕桿的一端固定在水平轉(zhuǎn)軸O上，另一端固定一質(zhì)量m=1kg的小球，小球隨輕桿繞轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做線速度v=1m/s的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。(1)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，求桿對(duì)球的作用力F1；(2)小球運(yùn)動(dòng)到水平位置A時(shí)，求桿對(duì)球的作用力大小F2；(3)若將輕桿換成輕繩，再將小球提至轉(zhuǎn)軸正上方的B點(diǎn)，此時(shí)繩剛好伸直且無(wú)張力，然后將球以水平