－教科版必修2 2.3 圓周運動的實例分析 作業(yè) (2).doc

2.3 圓周運動的實例分析 作業(yè)1如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一輕質彈簧，彈簧下端拴一個質量為m的小球當汽車在水平面上勻速行駛時彈簧長度為l1，當汽車以同一速度通過一個橋面為弧形的拱形橋的最高點時彈簧長度為l2，則()al1l2 bl1l2cl1l2 d前三種情況均有可能答案b解析汽車在水平面上時，kl1mg；汽車在拱形橋最高點時，kl2l2.2半徑為r的光滑半圓球固定在水平面上(如圖所示)，頂部有一小物體a，今給它一個水平初速度v0，則物體將()a沿球面下滑至m點b沿球面下滑至某一點n，便離開球面做斜下拋運動c沿半徑大于r的新圓弧軌道做圓周運動d立即離開半圓球做平拋運動答案d解析當v0時，所需向心力fmmg，此時，物體與半球面頂部接觸但無彈力作用，物體只受重力作用，故做平拋運動3質量為m的飛機，以速率v在水平面內做半徑為r的勻速圓周運動，空氣對飛機作用力的大小等于()am bm cm dmg答案a解析空氣對飛機的作用力有兩個作用效果，其一：豎直方向的作用力使飛機克服重力作用而升空；其二：水平方向的作用力提供向心力，使飛機可在水平面內做勻速圓周運動對飛機的受力情況進行分析，如圖所示飛機受到重力mg、空氣對飛機的作用力f升，兩力的合力為f，方向沿水平方向指向圓心由題意可知，重力mg與f垂直，故f升，又fm，聯(lián)立解得f升m .4如圖所示，一根細線下端拴一個金屬小球p，細線的上端固定在金屬塊q上，q放在帶小孔的水平桌面上小球在某一水平面內做勻速圓周運動(圓錐擺)現(xiàn)使小球在一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動(圖上未畫出)，兩次金屬塊q都保持在桌面上靜止則后一種情況與原相比較，下面的判斷中正確的是()a小球p運動的周期變大b小球p運動的線速度變大c小球p運動的角速度變大dq受到桌面的支持力變大答案bc解析對小球受力分析知，小球的合力為f合mgtan ，因為mgtan m2lsin ，所以 ，當小球在一個更高的水平面上做勻速圓周運動時變大，則變大，又因為t，所以周期變小，故a錯，c對在更高的水平面上運動時，小球的運動半徑變大，由vr知v變大，b正確；繩子的拉力在豎直方向的分力總等于小球p的重力，故q受到桌面的支持力總等于p、q的重力和，d錯誤5質量不計的輕質彈性桿p插在桌面上，桿端套有一個質量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為r的勻速圓周運動，角速度為，如圖4所示，則桿的上端受到的作用力大小為()am2r b.c. d不能確定答案c解析小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運動這兩個力的合力充當向心力必指向圓心，如圖所示用力的合成法可得桿對球的作用力：n，根據牛頓第三定律，小球對桿的上端的作用力nn，c正確6有一種叫“飛椅”的游樂項目如圖所示，長為l的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉盤邊緣轉盤可繞穿過其中心的豎直軸轉動當轉盤以角速度勻速轉動時，鋼繩與轉軸在同一豎直平面內，與豎直方向的夾角為，不計鋼繩的重力，求轉盤轉動的角速度與夾角的關系答案 解析分析座椅的受力情況如圖所示，座椅做勻速圓周運動的半徑rrlsin 座椅做勻速圓周運動的向心力為重力和鋼繩拉力的合力f合mgtan 則由牛頓第二定律得：mgtan m2r 由此得： 7火車軌道在轉彎處外軌高于內軌，其高度差由轉彎半徑與火車速度確定若在某轉彎處規(guī)定行駛速度為v，則下列說法中正確的是()a當以v的速度通過此彎路時，火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力b當以v的速度通過此彎路時，火車重力、軌道面支持力和外軌對輪緣彈力的合力提供向心力c當速度大于v時，輪緣擠壓外軌d當速度小于v時，輪緣擠壓外軌答案ac解析當以v的速度通過此彎路時，向心力由火車的重力和軌道的支持力的合力提供，a對，b錯；當速度大于v時，火車的重力和軌道的支持力的合力小于向心力，外軌對輪緣有向內的彈力，輪緣擠壓外軌，c對，d錯8如圖所示，質量相等的汽車甲和汽車乙，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，汽車甲在汽車乙的外側兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為f甲和f乙以下說法正確的是()af甲小于f乙bf甲等于f乙cf甲大于f乙df甲和f乙的大小均與汽車速率無關答案a解析汽車在水平面內做勻速圓周運動，摩擦力提供做勻速圓周運動的向心力，即ff向m，由于r甲r乙，則f甲f乙，a正確9賽車在傾斜的軌道上轉彎如圖所示，彎道的傾角為，半徑為r，則賽車完全不靠摩擦力轉彎的速率是(設轉彎半徑水平)()a. b.c. d.答案c解析設賽車的質量為m，賽車受力分析如圖所示，可見：f合mgtan ，而f合m，故v.10中央電視臺今日說法欄目曾報道過發(fā)生在湖南長沙某公路上的離奇交通事故：在公路轉彎處外側的李先生家門口，三個月內連續(xù)發(fā)生了八次大卡車側翻的交通事故經公安部門和交通部門協(xié)力調查，畫出的現(xiàn)場示意圖如圖所示為了避免事故再次發(fā)生，很多人提出了建議，下列建議中不合理的是()a在進入轉彎處設立限速標志，提醒司機不要超速轉彎b改進路面設計，增大車輪與路面間的摩擦c改造此段彎路，使彎道內側低、外側高d改造此段彎路，使彎道內側高、外側低答案d11人們常見的以下現(xiàn)象中，屬于離心現(xiàn)象的是()a舞蹈演員在表演旋轉動作時，裙子會張開b在雨中轉動一下傘柄，傘面上的雨水會很快地沿傘面運動，到達邊緣后雨水將沿切線方向飛出c滿載黃沙或石子的卡車，在急轉彎時，部分黃沙或石子會被甩出d守門員把足球踢出后，球在空中沿著弧線運動答案abc解析裙子張開屬于離心現(xiàn)象，傘上的雨水受到的力由于不足以提供向心力導致水滴做離心運動，黃沙或石子也是因為受到的力不足以提供向心力而做離心運動，守門員踢出足球，球在空中沿著弧線運動是因為足球在力的作用下運動，不是離心現(xiàn)象12洗衣機的脫水筒采用帶動衣物旋轉的方式脫水，如圖所示，下列說法中正確的是()a脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的b水會從桶中甩出是因為水滴受到向心力很大的緣故c加快脫水筒轉動角速度，脫水效果會更好d靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好答案acd解析脫水過程中，衣物做離心運動而甩向桶壁，故a正確水滴依附的附著力是一定的，當水滴因做圓周運動所需的向心力大于該附著力時，水滴被甩掉，故b錯fmam2r，增大會使向心力f增大，而轉筒有洞，不能提供足夠大的向心力，水滴會被甩出，增大向心力，會使更多水滴被甩出去故c正確靠近中心的衣服，r比較小，角速度一樣，所以向心力小，脫水效果差，故d正確13在世界一級方程式錦標賽中，賽車在水平路面上轉彎時，常常會在彎道上沖出跑道，則以下的說法正確的是()a是由于賽車行駛到彎道時，運動員未能及時轉動方向盤才造成賽車沖出跑道的b是由于賽車行駛到彎道時，沒有及時加速才造成賽車沖出跑道的c是由于賽車行駛到彎道時，沒有及時減速才造成賽車沖出跑道的d由公式fm2r可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道答案c解析賽車行駛到彎道時，由于速度過大，使賽車受到靜摩擦力不足以提供所需的向心力，所以賽車將沿切線方向沖出跑道，選項c符合題意故選c.14如圖所示，高速公路轉彎處彎道半徑r100 m，汽車的質量m1 500 kg，重力加速度g10 m/s2.(1)當汽車以v110 m/s的速率行駛時，其所需的向心力為多大？(2)若汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)0.4，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力若路面是水平的，問汽車轉彎時不發(fā)生徑向滑動(離心現(xiàn)象)所允許的最大速率vm為多少？當汽車速度超過vm時，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？