新課程魯科版高中物理新學(xué)案課時跟蹤訓(xùn)練（十五）離心現(xiàn)象

課時跟蹤訓(xùn)練（十五）離心現(xiàn)象A級—學(xué)考達(dá)標(biāo)1．在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車，向心力是()A．重力和支持力的合力B．靜摩擦力C．滑動摩擦力D．重力、支持力、牽引力的合力解析：選B摩托車轉(zhuǎn)彎時，摩托車受重力、地面支持力和地面對它的摩擦力三個力的作用，重力和地面支持力沿豎直方向，二力平衡，由于輪胎不打滑，摩擦力為靜摩擦力，來充當(dāng)向心力。綜上所述，選項B正確。2．(2019·濟(jì)寧高一檢測)火車轉(zhuǎn)彎可以看成是在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)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：選B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，如果速度合適內(nèi)、外軌道均不受擠壓，重力與軌道支持力的合力來提供向心力，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。3．有一水平的轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)盤上放一質(zhì)量為m的物塊恰能隨轉(zhuǎn)盤一起勻速轉(zhuǎn)動，則下列關(guān)于物塊的運(yùn)動正確的是()A．如果將轉(zhuǎn)盤的角速度增大，則物塊可能沿切線方向飛出B．如果將轉(zhuǎn)盤的角速度增大，物塊將沿曲線逐漸遠(yuǎn)離圓心C．如果將轉(zhuǎn)盤的角速度減小，物塊將沿曲線逐漸靠近圓心D．如果將轉(zhuǎn)盤的角速度減小，物塊可能沿曲線逐漸遠(yuǎn)離圓心解析：選B物塊恰能隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動，說明此時充當(dāng)向心力的摩擦力恰好能夠保證物塊做圓周運(yùn)動。如果增大角速度ω，則需要的向心力要增大，而摩擦力不能再增大了，因此，物塊就會逐漸遠(yuǎn)離圓心，A錯誤，B正確；若減小角速度ω，則需要的向心力減小，而摩擦力也可以減小，因此物塊仍做勻速圓周運(yùn)動，C、D錯誤。4.(2019·煙臺高一檢測)乘坐游樂場的過山車時，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)沿圓周軌道運(yùn)動，如圖所示，下列說法正確的是()A．車在最高點時，人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，若沒有保險帶，人一定會掉下去B．人在最高點時，對座位仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于mgC．人在最低點時，處于失重狀態(tài)D．人在最低點時，對座位的壓力大于mg解析：選D由圓周運(yùn)動的臨界條件知，人在最高點時，若v＝eq\r(gr)，則人對座位和保險帶都無作用力；若v＜eq\r(gr)，則保險帶對人有拉力作用；若v＞eq\r(gr)，則人對座位有壓力，且當(dāng)v＞eq\r(2gr)，壓力大于mg，故A、B錯誤；人在最低點時有N－mg＝meq\f(v2,R)，則N＞mg，人處于超重狀態(tài)，故D正確，C錯誤。5.如圖所示，當(dāng)汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s時，橋?qū)ζ嚨闹С至槠囍亓Φ膃q\f(3,4)倍，如果要使汽車能安全地通過此拱橋，則汽車通過橋頂?shù)淖畲笏俣缺仨毿∮?)A．15m/s B．20m/sC．25m/s D．30m/s解析：選B當(dāng)汽車通過拱橋頂點的速度是10m/s時，由牛頓第二定律得mg－eq\f(3,4)mg＝meq\f(v2,r)，解得r＝40m，當(dāng)汽車通過拱橋頂點對橋恰無壓力時，由meq\f(v\o\al(1,2),r)＝mg得v1＝eq\r(gr)＝20m/s，所以B正確。6.如圖所示，洗衣機(jī)的甩干筒在轉(zhuǎn)動時有一衣服附在筒壁上，則此時()A．衣服受重力、筒壁的彈力和向心力B．衣服隨筒壁做圓周運(yùn)動的向心力是摩擦力C．筒壁對衣服的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大D．筒壁對衣服的摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大解析：選C衣服受到重力、筒壁的彈力和摩擦力的作用，衣服隨筒壁在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，筒壁的彈力提供向心力，故A、B錯誤；因N＝mrω2，所以筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大，故C正確；衣服在豎直方向的合外力等于零，所以筒壁對衣服的摩擦力大小始終等于重力，不隨轉(zhuǎn)速變化，故D錯誤。7.摩天輪是游樂場中游樂項目之一，乘客可隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。下列敘述正確的是()A．在最高點，乘客處于超重狀態(tài)B．在最低點，乘客重力小于他所受到的支持力C．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客機(jī)械能保持不變D．從最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中，座椅對乘客的作用力不做功解析：選B在最高點時，加速度向下，故乘客處于失重狀態(tài)，故A錯誤；在最低點，乘客合外力向上，故重力小于他所受到的支持力，故B正確；摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的動能不變，重力勢能時刻發(fā)生改變，故機(jī)械能始終變化，故C錯誤；從最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中，座椅的作用力向上，故座椅對乘客的作用力做負(fù)功，故D錯誤。8.雜技演員表演“水流星”，在長為1.6m的細(xì)繩的一端，系一個與水的總質(zhì)量為m＝0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，如圖所示，若“水流星”通過最高點時的速率為4m/s，則下列說法正確的是(g＝10m/s2)()A．“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出B．“水流星”通過最高點時，繩的張力及容器底部受到的壓力均為零C．“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D．“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N解析：選B水流星在最高點的臨界速度v＝eq\r(gL)＝4m/s，由此知繩的拉力恰為零，且水恰不流出。故B正確。9．(2019·海口高一檢測)有一列重為100t的火車，以72km/h的速率勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m。(1)試計算鐵軌受到的側(cè)壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計算路基傾斜角度θ的正切值。解析：(1)火車速度v＝72km/h＝20m/外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，所以有N＝meq\f(v2,r)＝eq\f(105×202,400)N＝105N由牛頓第三定律可知鐵軌受到的側(cè)壓力大小等于105N。(2)火車過彎道，重力和鐵軌對火車的彈力的合力正好提供向心力，如圖所示，則mgtanθ＝meq\f(v2,r)由此可得tanθ＝eq\f(v2,rg)＝0.1。答案：(1)105B級—選考提能10.隨著北京三環(huán)東路快速路的正式通車，城北到城南的通行時間將大幅縮減，大大提升了出行效率。該段公路有一個大圓弧形彎道，公路外側(cè)路基比內(nèi)側(cè)路基高。當(dāng)汽車以理論時速vc行駛時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)、外兩側(cè)滑動的趨勢。則()A．車速只要低于vc，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動B．要求汽車在轉(zhuǎn)彎過程中不打滑，車速不能大于vcC．當(dāng)路面結(jié)冰時與未結(jié)冰時相比，vc的值變小D．當(dāng)路面結(jié)冰時與未結(jié)冰時相比，vc的值不變解析：選D車速低于vc，所需的向心力減小，此時車輛有向內(nèi)側(cè)滑動的趨勢，摩擦力可以指向外側(cè)，車輛不會向內(nèi)則滑動，故A錯誤。車速高于vc，所需的向心力增加，此時車輛有向外側(cè)滑動的趨勢，摩擦力可以指向內(nèi)側(cè)，車輛不一定會打滑，故B錯誤。當(dāng)路面結(jié)冰時與未結(jié)冰時相比，由于支持力和重力不變，路面的傾角不變，則vc的值不變，故C錯誤，D正確。11.(2019·濟(jì)南高一檢測)精彩的雜技表演總是受到廣大觀眾的歡迎。如圖所示，兩條絲帶上端拴在天花板上，下端被男演員纏繞在手臂上，女演員摟著男演員的脖子，兩人一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(第一次)。第二次一起做圓周運(yùn)動時，絲帶的長度更短而絲帶與豎直方向的夾角仍不變。下列說法中正確的是()A．勻速轉(zhuǎn)動的過程中男演員對女演員的作用力方向豎直向上B．兩次絲帶對男演員的拉力大小相等C．他們第二次做圓周運(yùn)動的線速度更大D．他們第二次做圓周運(yùn)動的周期更大解析：選B女演員勻速轉(zhuǎn)動的過程中需要向心力，男演員對女演員的作用力沿絲帶方向，故A錯誤；設(shè)絲帶與豎直方向的夾角為θ，絲帶拉力F沿豎直方向的分力等于男女演員的重力，F(xiàn)＝eq\f(m男＋m女g,cosθ)，夾角θ不變，絲帶拉力不變，故B正確；向心加速度為gtanθ＝eq\f(v2,r)＝eq\f(4π2,T2)r，夾角θ不變，向心加速度不變，第二次絲帶的長度更短，半徑變小，線速度變小，周期變小，故C、D錯誤。12.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°的斜坡連接。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。研究時將汽車視為質(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小。(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(yùn)動，且恰能離開，重力提供向心力