2023人教版新教材高中物理必修第二冊同步練習(xí)-4生活中的圓周運(yùn)動

第六章圓周運(yùn)動

4生活中的圓周運(yùn)動

基礎(chǔ)過關(guān)練

題組一車輛、飛機(jī)轉(zhuǎn)彎

1.（2022廣東興寧一中期中）在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌，當(dāng)火車

以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí).，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的側(cè)向擠壓。為了提高轉(zhuǎn)彎

的規(guī)定速度，僅改變一個(gè)量,下列可行的措施是（）

A.減小火車質(zhì)量

B.增大鐵軌與車輪間的摩擦

C.減小轉(zhuǎn)彎半徑

D,增大軌道傾角

2.（2022浙江杭州十四中期末）如圖，殲-20隱形戰(zhàn)斗機(jī)在某水平面內(nèi)做勻速圓周

運(yùn)動。已知飛機(jī)受到重力G推力X、與機(jī)翼垂直的升力月和與速度方向相反

的空氣阻力A的作用。下列說法正確的是（）

人.6與￡是平衡力

B.￡>E

C.戰(zhàn)斗機(jī)的合力沿水平方向

D.戰(zhàn)斗機(jī)的合力沿豎直方向

3.（2022廣東廣州期中）擺式列車是集電腦、自動控制等高新技術(shù)于一體的新型

高速列車,如圖所示。當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí),在電腦控制下,車廂會自動傾斜;行走在直

線上時(shí)一，車廂又恢復(fù)原狀，就像玩具“不倒翁”一樣。假設(shè)有一超高速擺式列車

在水平面內(nèi)行駛，以360km/h的速度拐彎,拐彎半徑為1km,則質(zhì)量為55kg的

乘客,在拐彎過程中所受到的列車給他的作用力為（重力加速度g取10m/s2）

A.550NB.1100N

C.0D.550V2N

4.（2021江蘇無錫期末）3D地圖技術(shù)能夠?yàn)椤盁o人駕駛”汽車提供數(shù)據(jù)，這些數(shù)

據(jù)可以通過汽車內(nèi)部的系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，以執(zhí)行不同的指令。如圖所示為一

段公路拐彎處的地圖，下列說法中正確的是（）

A.如果彎道是水平的，則“無人駕駛”汽車在拐彎時(shí)受到重力、支持力、牽引力、

摩擦力和向心力

B.如果彎道是水平的，為防止汽車側(cè)滑，則“無人駕駛”汽車拐彎時(shí)收到的指令

是讓車速大一點(diǎn)

C.如果彎道是傾斜的，為了防止汽車側(cè)滑,則道路應(yīng)為內(nèi)（東北）高外（西南）低

D.如果彎道是傾斜的，為了防止汽車側(cè)滑,則道路應(yīng)為外（西南）高內(nèi)（東北）低

題組二拱形橋模型

5.（2022山東荷澤軍陽成一中階段練習(xí)）戰(zhàn)斗機(jī)俯沖時(shí)，在最低點(diǎn)附近做半徑為250

m的圓周運(yùn)動。在最低點(diǎn)時(shí)飛行員所受支持力為自身重力的5倍，已知重力加速

度支10m/s?,飛機(jī)在最低點(diǎn)的速度為（）

A.50V5m/sB.100m/s

C.100V2m/sD.60m/s

6.（2022山西晉中和誠中學(xué)月考）一輛卡車在丘陵地帶勻速率行駛，地形如圖所示,

由于輪胎太舊，途中容易爆胎，爆胎可能性最大的地段應(yīng)是（）

A.a處B.8處C.c處D.d處

7.（2022北京四中期中）如圖所示是一座半徑為40m的圓弧形拱橋。一質(zhì)量為

1.0X103kg的汽車,行駛到拱橋頂端時(shí),汽車運(yùn)動速度為10m/s,重力加速度

器10m/s2,則:

（1）此時(shí)汽車對橋面的壓力的大小和方向如何？

（2）汽車剛好在該拱橋最高點(diǎn)騰空時(shí)的速度是多少？

題組三航天器中的失重現(xiàn)象

8.（多選）2022年6月5日10時(shí)44分,搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙

十四運(yùn)載火箭成功發(fā)射。航天員在太空中隨飛船一起做圓周運(yùn)動時(shí),處于失重狀

態(tài)，下列說法正確的是（）

A.航天員仍受重力的作用

B.航天員受力平衡

C.航天員所受重力等于所需的向心力

D.航天員不受重力的作用

9.（2021江蘇淮安期中）如圖所示的四幅圖中的行為可以在繞地球做勻速圓周運(yùn)

動的“天宮二號”艙內(nèi)完成的有（）

甲乙丙T

A.如圖甲，用臺秤稱量重物的質(zhì)量

B.如圖乙,用水杯喝水

C.如圖丙,用沉淀法將水與沙子分離

D.如圖丁,給小球一個(gè)很小的初速度,小球能在拉力作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)

動

題組四離心運(yùn)動

10.（2022天津五校期中）如圖所示，繩子的一端固定在光滑桌面中心的鐵釘上，另

一端系著小球，小球在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)繩子突然斷裂后,則（）

A.小球受向心力作用，向著圓心運(yùn)動

B.小球失去向心力,沿半徑背離圓心運(yùn)動

C.小球運(yùn)動的半徑增大,沿螺旋線運(yùn)動

D.小球沿切線方向做勻速直線運(yùn)動

11.（2022廣東清遠(yuǎn)期中）下列現(xiàn)象與離心現(xiàn)象無關(guān)的是（）

A.鏈球運(yùn)動員使鏈球高速旋轉(zhuǎn)后松手,鏈球沿切線方向飛出

B.汽車轉(zhuǎn)彎速度過大時(shí),放在座位上的物品被甩出座位

C.下雨用傘后，收傘時(shí)將雨傘旋轉(zhuǎn)幾圈，雨滴被甩出

D.汽車突然加速時(shí),人向后傾

能力提升練

題組一水平支持面上的圓周運(yùn)動

1.（2022安徽合肥期中）（多選）如圖所示,4B、。三個(gè)物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在旋

轉(zhuǎn)圓臺上，都沒有滑動。已知4的質(zhì)量為2%，氏。的質(zhì)量均為力;從夕到軸的距

離為其C到軸的距離為2幾三物體與圓臺間的動摩擦因數(shù)均為〃，最大靜摩擦

力等于滑動摩擦力。當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列判斷中正確的是（）

A.4的向心加速度最大

B.方的靜摩擦力最小

C.當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時(shí)，。比力先滑動

D.當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時(shí),夕比/先滑動

2.（2022浙江“5+1”聯(lián)盟期中）如圖所示是賽車比賽中的某一發(fā)卡彎，甲、乙、

丙三條虛線為賽車過此彎道的三種賽車行駛線路,關(guān)于賽車過此彎道的說法正確

A.三種賽車行駛線路過彎時(shí)的位移相同

B,為獲得更大的過彎速度,應(yīng)選擇乙賽車線路

C.賽車手過彎時(shí)有被向外甩的趨勢,故賽車手過彎時(shí)受到的合力指向彎道外側(cè)

D.因賽車過彎時(shí)的最大摩擦力相同，故三條賽車線路的最大向心加速度相同

題組二傾斜支持面上的圓周運(yùn)動

3.（2022江蘇淮安期中）在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌,如圖所示，當(dāng)

火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓,設(shè)此時(shí)的速度

大小為匕重力加速度為g,兩軌所在平面的傾角為則（）

A.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí),規(guī)定的行駛速度大小也隨之改變

B.當(dāng)火車速率大于/時(shí),外軌將受到輪緣的擠壓

C.當(dāng)火車速率大于/時(shí)，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓

D.該彎道的半徑尸三

4.（2022重慶南開中學(xué)階段練習(xí)）設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一個(gè)非常有創(chuàng)意的募捐箱,如圖甲

所示,把硬幣從投幣口放入,接著在募捐箱上類似于漏斗形的部位（如圖丙所示，。

點(diǎn)為漏斗形口的圓心）滑動很多圈之后從中間的小孔掉入募捐箱。如果硬幣在不

同位置的運(yùn)動都可以看成勻速圓周運(yùn)動,摩擦阻力忽略不計(jì),則關(guān)于某一枚硬幣

通過a、6兩處時(shí)運(yùn)動和受力情況的說法正確的是（）

投幣口4-

滾動的________.

甲乙丙

A.在a、6兩處做圓周運(yùn)動的圓心都為。點(diǎn)

B.向心力的大小凡=兄

C.角速度的大小3>3卜

D.向心加速度的大小aa<ab

題組三拱形橋、凹形路面模型

5.（2021寧夏銀川一中期中）（多選）如圖所示，一半徑為〃的光滑半球固定在水平

地面上,其頂部有一小物體,今給小物體一個(gè)水平初速度v后顧,g為重力加速度。

則物體（）

A.到達(dá)地面之前只受到重力作用

B.先沿球面滑至某點(diǎn)N再離開球面做斜下拋運(yùn)動

C.立即離開半球做平拋運(yùn)動,且水平位移x滿足迎足*27?

D.立即離開半球做平拋運(yùn)動,且水平位移一定為近〃

6.（2021天津耀華中學(xué)期中）如圖所示，甲、乙、丙、丁是游樂場中比較常見的過

山車情景，甲、乙兩圖的過山車在軌道的外側(cè)做圓周運(yùn)動，丙、丁兩圖的過山車

在軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動，過山車上有安全鎖（由三個(gè)輪子組成），把過山車套在

了軌道上，四個(gè)圖中軌道的半徑都為尺下列說法正確的是（）

甲乙

丙1

A.甲圖中，當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最高點(diǎn)時(shí),座椅一定給人向上的力

B.乙圖中，當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最低點(diǎn)時(shí),座椅一定給人向上的力

C.丙圖中，當(dāng)過山車以一定的速度通過軌道最低點(diǎn)時(shí),座椅給人的力一定小于人

的重力

D.丁圖中，過山車過最高點(diǎn)的最小速度為^

7.（2022山西呂梁期中）如圖所示，汽車以一定速度駛上拱形橋,拱形橋可視為g圓

周且兩端點(diǎn)水平，當(dāng)汽車通過拱形橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時(shí),車對橋頂?shù)膲毫Υ?/p>

小為車重的三當(dāng)汽車通過拱形橋頂點(diǎn)的速度為20m/s時(shí),取重力加速度差10

m/s；下列關(guān)于汽車運(yùn)動情況的說法中正確的是（）

A.汽車離開拱形橋頂端后將做平拋運(yùn)動

B.汽車離開拱形橋頂端后將做斜拋運(yùn)動

C.汽車到達(dá)水平面時(shí)距拱形橋圓心的距離為40m

D.汽車到達(dá)水平面時(shí)距拱形橋圓心的距離為40&m

答案全解全析

基礎(chǔ)過關(guān)練

1.D若火車拐彎時(shí)不側(cè)向擠壓車輪輪緣，靠重力和支持力的合力提供向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處軌道的傾角為0.

根據(jù)牛頓第二定律得mgtan婚，解得片畫而而，為了提高轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度，可以增大傾角或增大轉(zhuǎn)

彎半徑，選D。

2.C勻速圓周運(yùn)動是變加速曲線運(yùn)動,合力指向圓心，故C正確,D錯誤;G與B不在同一直線上,則不是

平衡力，沿速度方向上尸尸危故A、B錯誤。

3.D向心力K=〃中=55x黑N=550N,則乘客在拐彎過程中所受到的列車給他的作用力為

F=個(gè)％+0g）2=、55。2+5502N=550>/2N,選D。

導(dǎo)師點(diǎn)睛

解答火車轉(zhuǎn)彎問題的兩個(gè)要點(diǎn)

⑴軌道平面及合外力的方向:火車轉(zhuǎn)彎的圓周平面是水平面，火車的向心力即合外力沿水平面指向圓心。

⑵規(guī)定速度的唯一性:火車軌道轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定速率一旦確定則是唯一的,火車只有按規(guī)定的速率轉(zhuǎn)彎，內(nèi)、

外軌才不受火車輪緣的擠壓作用。

4.D如果彎道是水平的，則“無人駕駛”汽車在拐彎時(shí)受到重力、支持力、牽引力、摩擦力，故A錯誤;

如果彎道是水平的，則由摩擦力的側(cè)向分力提供汽車轉(zhuǎn)彎所需向心力,汽車速度越大，所需要的向心力越

大,當(dāng)需要的向心力大于摩擦力的側(cè)向分力時(shí)，汽車做離心運(yùn)動，所以“無人駕駛”汽車在拐彎時(shí)收到的

指令應(yīng)為讓車速小一點(diǎn)，防止汽車發(fā)生側(cè)滑而做離心運(yùn)動，故B錯誤;如果彎道是傾斜的，為了防止汽車側(cè)

滑，應(yīng)讓汽車所受重力和支持力的合力可以提供向心力，向心力指向圓心，所以道路應(yīng)為外（西南）高內(nèi)（東

北）低，故C錯誤,D正確。

導(dǎo)師點(diǎn)睛

高速公路的彎道處常設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，使重力和支持力的合力能提供車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力，在安全的范

圍內(nèi)提高車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度。

?2

5.B在飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，對飛行員進(jìn)行受力分析，在豎直方向上由牛頓第二定律有FN-mg=〃?7,其中

尺二5"吆,解得v=100m/s,選Bo

6.B在6、d處，卡車做圓周運(yùn)動,加速度方向豎直向上，卡車處于超重狀態(tài)，地面對卡車的支持力大于其

重力;在4、C處，卡車做圓周運(yùn)動,加速度方向豎直向下，卡車處于失重狀態(tài)，地面對卡車的支持力小于其

2

重力;在爪d處,根據(jù)牛頓第二定律有可知半徑越小，尸N越大，越容易爆胎，故選B。

7.答案⑴7.5x103N,方向豎直向下(2)20m/s

?2

解析⑴設(shè)橋面對汽車的支持力為N,根據(jù)牛頓第二定律有mg-N*

解得N=7.5X1()3N

由牛頓第三定律可知，汽車對橋面的壓力的大小為7.5x103N,方向豎直向下。

⑵汽車剛好在該拱橋最高點(diǎn)騰空時(shí)橋面的支持力為。，有，咫=吟

解得vi=y[gr-20m/s

8.AC失重是指物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象，在太空中，物體的重

力并沒有消失，太空中的航天員仍受重力的作用，且所受重力等于其做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力，故A、

C正確,D錯誤;航天員隨飛船做勻速圓周運(yùn)動，處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤。

易錯分析

失重不能理解為不受重力作用，否則易錯選D項(xiàng)。飛船內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài)，是由于受到

重力作用才使飛船連同其中的航天員能環(huán)繞地球勻速轉(zhuǎn)動。

9.D重物處于完全失重狀態(tài)，對臺秤的壓力為零，無法通過臺秤測量重物的質(zhì)量,A不符合題意;水杯中

的水處于完全失重狀態(tài)，不會因重力而流入嘴中,B不符合題意;沙子和水均處于完全失重狀態(tài)，不能通過

沉淀法將水和沙子分離,C不符合題意;小球處于完全失重狀態(tài)，給小球一個(gè)很小的初速度，小球能在拉力

作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,D符合題意。

10.D當(dāng)繩子突然斷裂后，小球不再受繩子的拉力,在水平方向所受合外力為零，將沿切線方向做勻速直

線運(yùn)動，即做離心運(yùn)動，選D。

H.D鏈球運(yùn)動員使鏈球高速旋轉(zhuǎn)后松手，向心力突然消失,鏈球沿切線方向飛此屬于離心現(xiàn)象，故A不

符合題意;汽車轉(zhuǎn)彎速度過大時(shí)，放在座位上的物品所受摩擦力不足以提供向心力，被甩出座位，屬于離心

現(xiàn)象，故B不符合題意;下雨用傘后，收傘時(shí)將雨傘旋轉(zhuǎn)幾圈，雨滴做離心運(yùn)動被從傘上甩掉，屬于離心現(xiàn)

象故C不符合題意;汽車突然加速時(shí)，人向后傾,這是因?yàn)閼T性，不是離心現(xiàn)象故D符合題意。

能力提升練

1.BC根據(jù)公式為=蘇「可知C物體的向心加速度最大，選項(xiàng)A錯誤;向心力由靜摩擦力提供，有

R=4=加(02乙可知8物體受到的靜摩擦力最小，選項(xiàng)B正確;當(dāng)物體與圓臺間的靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦

力時(shí)，物體相對圓臺恰好不滑動，有〃機(jī)爐加蘇廠,可得切=舊，由于C到軸的距離最大,A、8到軸的距離相

等，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，角速度增大,C先滑動，然后A、8一起滑動，選項(xiàng)C正確,D錯誤。

2.B由圖可以看出三種賽車行駛線路過彎時(shí)的位移不同，故A錯誤;乙賽車線路的半徑最大，根據(jù)

?2

易知，為獲得更大的過彎速度，應(yīng)選擇乙賽車線路，故B正確;賽車手過彎時(shí)有被向外甩的趨勢，故

賽車手過彎時(shí)受到的合力指向彎道內(nèi)側(cè)，故C錯誤;因賽車過彎時(shí)的最大摩擦力大小相同,故三條賽車線

路的最大向心加速度大小相等，方向始終指向線路的圓心，故D錯誤。

?2

3.B火車以規(guī)定的速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，靠重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律有mgfan族

?2.___________

解得片嵩炳石瓦可知規(guī)定的行駛速度與質(zhì)量無關(guān)，故A、D錯誤;當(dāng)火車速率大于v時(shí)，重力和支

持力的合力不足以提供向心力，此時(shí)輪緣擠壓外軌，故C錯誤,B正確。

4.D在運(yùn)動過程中，硬幣做圓周運(yùn)動的圓心應(yīng)該在軌跡平面內(nèi)且在過漏斗口圓心。點(diǎn)的豎直軸上，選項(xiàng)

A錯誤;設(shè)“、6所在弧在a、b兩點(diǎn)的切線與水平方向的夾角分別為a、4,根據(jù)力的合成可得硬幣通過

a處時(shí)向心力Fu=tngtana,硬幣通過b處時(shí)向心力Fb=mgtan夕，而a＜夕，故向心力的大小&＜五物選項(xiàng)B錯

誤;由F-mror可得&)=因?yàn)镕0＜Fb、所以皿＜助〃選項(xiàng)C錯誤;由于凡＜五加根據(jù)F-ma可知向心

加速度的大小&＜