2024-2025學年新教材高中物理第六章圓周運動4生活中的圓周運動訓練含解析新人教版必修2

PAGE4-生活中的圓周運動【基礎鞏固】1.下列動作利用了離心現(xiàn)象的是 ()A.投籃球 B.扣殺排球C.射箭 D.投擲鏈球答案:D2.下列情景描述不符合物理實際的是 ()A.火車軌道在彎道處設計成外軌高內軌低,以便火車勝利轉彎B.汽車通過拱形橋最高點時對橋的壓力小于汽車重力,但汽車通過凹形路面時處于超重狀態(tài)C.在軌道上飛行的航天器中的物體處于完全失重狀態(tài),懸浮在航天器內的液滴處于平衡狀態(tài)D.離心運動是可以利用的,洗衣機脫水時利用離心運動把附著在衣物上的水分甩掉答案:C3.(多選)如圖所示,細桿的一端與一小球相連,可繞過O點的水平軸自由轉動.現(xiàn)給小球一初速度,使它做圓周運動,圖中A、B分別表示小球運動軌跡的最低點和最高點.則桿對球的作用力可能是 ()A.A處為拉力,B處為拉力B.A處為拉力,B處為推力C.A處為推力,B處為拉力D.A處為推力,B處為推力答案:AB4.長l的細繩一端固定,另一端系一個小球,使球在豎直平面內做圓周運動.下列說法錯誤的是 ()A.小球通過圓周上最高點時的速度最小可以等于0B.小球通過圓周上最高點時的速度最小不能小于glC.小球通過圓周上最低點時,小球須要的向心力最大D.小球通過最低點時繩的拉力最大答案:A5.如圖所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內做圓周運動,下列說法正確的有 ()A.小球通過最高點的最小速度為gRB.小球通過最高點的最小速度為0C.小球在水平線ab以下管道中運動時,內側管壁對小球肯定有作用力D.小球在水平線ab以上管道中運動時,內側管壁對小球肯定有作用力答案:B6.橋面為圓弧形的拱形橋AB,圓弧半徑為R=25m,一輛質量為m=1000kg的小汽車沖上拱形橋,到達橋頂時的速度為15m/s,g取10m/s2.(1)求小汽車在橋頂處對橋面的壓力的大小.(2)若小汽車在橋頂處的速度為v2=10m/s時,小汽車將如何運動?解析:(1)小汽車在橋頂處,由牛頓其次定律及向心力公式有mg-FN=mv2解得FN=1000N.由牛頓第三定律可知,FN'=1000N,車對橋面壓力為1000N.(2)當mg=mv12Rv1=gR=10×25m/s=510m/s,而v2=10m/s<510m/s,所以車正常行駛,沿橋面做圓周運動.答案:(1)1000N(2)小汽車正常行駛,沿橋面做圓周運動【拓展提高】7.質量為m的小球在豎直平面內的圓管軌道內運動,小球的直徑略小于圓管的直徑.已知小球以速度v通過最高點時對圓管外壁的壓力恰好為mg,則小球以速度v2通過圓管的最高點時 (A.小球對圓管內、外壁均無壓力B.小球對圓管外壁的壓力大小等于mgC.小球對圓管內壁的壓力大小等于mgD.小球對圓管內壁的壓力大小等于mg解析:設小球做圓周運動的半徑為r,小球以速度v通過最高點時,由牛頓其次定律得2mg=mv2r;小球以速度v2通過圓管的最高點時,設小球受到的向下的壓力為FN,有mg+FN=mv22r.由以上兩式得FN答案:C8.如圖所示,質量為m的物塊,沿著半徑為R的半球形金屬殼內壁滑下,半球形金屬殼豎直放置,開口向上,物塊滑到最低點時速度大小為v,物塊與球殼之間的動摩擦因數(shù)為μ,則物塊在最低點時 ()A.所需的向心力是mg+mvB.受到的摩擦力為μmC.受到的摩擦力為μmgD.受到的合力方向為斜向左上方解析:物塊在最低點所需的向心力是Fn=mv2R,所以選項A錯誤;物塊在最低點受豎直向下的重力、豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力,因為物塊做圓周運動,所以重力和支持力的合力向上,供應向心力,即Fn=FN-mg=mv2R,而受到的摩擦力是Ff=μFN=μmg+答案:D9.雨天在野外騎車時,在自行車的后輪輪胎上常會附著一些泥巴,行駛時感覺很“沉重”.假如將自行車后輪撐起,使后輪離開地面而懸空,然后用手勻速搖腳踏板,使后輪飛速轉動,泥巴就會被甩下來.如圖所示,圖中A、B、C、D為后輪輪胎邊緣上的四個特別位置,則 ()A.泥巴在圖中A、C位置的向心加速度大于在B、D位置的向心加速度B.泥巴在圖中的B、D位置時最簡單被甩下來C.泥巴在圖中的C位置時最簡單被甩下來D.泥巴在圖中的A位置時最簡單被甩下來解析:本題以實際生活情境為背景,考查離心運動問題.當后輪勻速轉動時,由an=ω2r知A、B、C、D四個位置的向心加速度大小相等,選項A錯誤.在角速度ω相同的狀況下,在A點有mg-FA=mω2r,在B、D兩點有FB=FD=mω2r,在C點有FC-mg=mω2r.所以泥巴在C位置所需的相互作用力最大,泥巴最簡單被甩下,故選項B、D錯誤,選項C正確.答案:C【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.鐵路轉彎處的彎道半徑r是依據(jù)地形而定的,彎道處要求外軌比內軌高,其內外軌道高度差h的設計不僅與r有關,還與火車在彎道處的規(guī)定的行駛速率有關.下表中是鐵路設計人員技術手冊中彎道半徑r及與之對應的軌道的高度差h,g取10m/s2.彎道半徑r/m660330220165132110內外軌道高度差h/mm50100150200250300(1)據(jù)表中數(shù)據(jù),導出h和r關系的表達式,并求出r=440m時h的值.(2)鐵路建成后,火車通過彎道時,為保證平安,要求內、外軌道均不向車輪施加側向壓力,又已知我國鐵路內、外軌的間距設計值l=1435mm,結合表中的數(shù)據(jù),算出我國火車的轉彎速率v.以km/h為單位,結果取整數(shù).設軌道傾角很小時,正切值按正弦值處理.解析:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,每組的h與r之積為常數(shù),hr=660×50×10-3m2=33m2.當r=440m時,h=75mm.(2)鐵軌示意圖如圖甲所示,內、外