高中物理-生活中的圓周運動課時分層訓練

生活中的圓周運動 課時分層訓練「基礎達標練」.（多選）在下面所介紹的各種情況中，哪種情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象（）A.蕩秋千經過最低點的小孩B.汽車過凸形橋C.汽車過凹形橋D.在繞地球做勻速圓周運動的飛船中的儀器解析：選ACA、C兩項中的小孩、汽車的加速度都豎直向上，所以處于超重狀態(tài).而B、D兩項中的汽車、飛船中的儀器處于失重狀態(tài)..在水平路面上轉彎的汽車，提供向心力的是（）A.重力和支持力的合力B.靜摩擦力C.滑動摩擦力D.重力、支持力和牽引力的合力解析：選B汽車在水平路面上轉彎時，與線速度方向垂直且指向圓心的靜摩擦力提供汽車轉彎所需的向心力.3.（多選）如圖所示，光滑水平面上，質量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運動.若小球運動到尸點時，拉力F發(fā)生變化，下列關于小球運動情況的說法中正確的是（）A.若拉力突然變大，小球將沿軌跡尸。做離心運動B.若拉力突然變小，小球將沿軌跡尸。做離心運動C.若拉力突然消失，小球將沿軌跡尸”做離心運動D.若拉力突然變小，小球將沿軌跡尸c做近心運動解析：選BC若拉力突然變大，則小球將做近心運動，不會沿軌跡尸〃做離心運動，A項錯誤；若拉力突然變小，則小球將做離心運動，但由于力與速度有一定的夾角，故小球將做曲線運動，B項正確，D項錯誤；若拉力突然消失，則小球將沿著尸點處的切線運動，C項正確.4.（多選）如圖，鐵路在彎道處的內外軌道高低是不同的，當質量為m的火車以速度。通過某彎道時，內、外軌道均不受側壓力的作用，下面分析正確的是（）A.此時火車轉彎所需向心力由重力和支持力的合力來提供B.若火車速度小于。時，外軌將受到側壓力作用C.若火車速度大于。時，外軌將受到側壓力作用D.無論火車以何種速度行駛，對內側軌道都有側壓力作用解析：選AC火車以某一速度o通過彎道時，內、外軌道均不受側壓力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，故A正確，D錯誤；當轉彎的實際速度小于規(guī)定速度o時，火車所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火車有向心趨勢，故其內側車輪輪緣會與鐵軌相互擠壓，內軌受到側壓力作用方向平行軌道平面向內，故B錯誤；當轉彎的實際速度大于規(guī)定速度時，火車所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火車有離心趨勢，故其外側車輪輪緣會與鐵軌相互擠壓，外軌受到側壓力作用方向平行軌道平面向外，故C正確.5.如圖所示，地球可以看成一個巨大的拱形橋，橋面半徑R=6400km,地面上行駛的汽車中駕駛員的重力G=800N,在汽車不離開地面的前提下，下列分析中正確的是（）A.汽車的速度越大，則汽車對地面的壓力也越大B.不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對座椅壓力大小都等于800NC.不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對座椅壓力大小都小于他自身的重力D.如果某時刻速度增大到使汽車對地面壓力為零，則此時駕駛員會有超重的感覺解析：選C汽車的重力和地面對汽車的支持力的合力提供向心力，則有mgV2 一—N=m-R，重力是一定的，v越大，則N越小，故A、B錯誤；因為駕駛員的一部分重力用于提供駕駛員做圓周運動所需的向心力，所以駕駛員對座椅壓力小于他自身的重力，故C正確；如果速度增大到使汽車對地面的壓力為零，說明汽車和駕駛員的重力全部用于提供做圓周運動所需的向心力，處于完全失重狀態(tài)，此時駕駛員會有失重的感覺，故D錯誤.6.冰面對溜冰運動員的最大靜摩擦力為運動員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運動員，其安全速度應為（）A.v=k。gR B.v<；kgRC.vN\：'kgR D.vW-\gj~解析：選B當處于臨界狀態(tài)時，有kmg=mR，得臨界速度v=\麗.故安全速度vW%:kgR,故B選項正確.3,7.一汽車通過拱形橋頂點時速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?,如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為（）A.15m/s B.20m/sC.25m/s D.30m/s, 3 v2 1 v2解析：選B當F.N=4G時，因為G—F.N=m：,所以4G=m~,當F.N=0時，v'2 ,G=m-：-，所以v'=2v=20m/s,故B選項正確.8.火車以半徑r=900m轉彎，火車質量為8X105kg,軌道寬為l=1.4m,外軌比內軌高h=14cm,為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應為多大？（g取10m/s2）解析：若火車在轉彎時不受擠壓，即由重力和支持力的合力提供向心力，火車轉彎平面是水平面.火車受力如圖所示，由牛頓第二定律得v2小F一mgtana一m~①由于a很小，可以近似認為tana=sina=1②解①②式得v=30m/s.答案：30m/s「能力提升練」9.（多選）公路急轉彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖所示，某公路急轉彎處是一圓弧，當汽車行駛的速率為。0時，汽車恰好沒有向公路內外兩側滑動的趨勢.則在該彎道處（）A.路面外側高內側低B.車速只要低于v0,車輛便會向內側滑動C.車速雖然高于v0,但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側滑動D.當路面結冰時，與未結冰時相比，v0的值變小解析：選AC汽車轉彎時，恰好沒有向公路內外兩側滑動的趨勢，說明公路外側高一些，支持力的水平分力剛好提供向心力，此時汽車不受靜摩擦力的作用，與路面是否結冰無關，故選項A正確，選項D錯誤；當v<v0時，支持力的水平分力大于所需向心力，汽車有向內側滑動的趨勢，摩擦力向外側；當v>v0時，支持力的水平分力小于所需向心力，汽車有向外側滑動的趨勢，摩擦力指向內側，在摩擦力大于最大靜摩擦力前不會側滑，故選項B錯誤，選項C正確.10.（多選）如圖所示，A、B兩物體放在旋轉的圓臺上，兩物體與圓臺面間的動摩擦因數(shù)均為四兩物體的質量相等，A物體離轉軸的距離是B物體離轉軸距離的2倍，當圓臺旋轉時，A、B均未滑動，則下列說法中正確的是（）A物體所受的摩擦力小A物體的向心加速度大C.當圓臺的轉速增加時，A先滑動D.當圓臺的轉速增加時，B先滑動解析：選BC當A、B兩物體在圓臺上隨圓臺一起旋轉時，它們所需的向心力均由圓臺對物體的靜摩擦力提供，所以Fa=FfA=mArA^2；FB=FfB=mBrB①2,由題意可知：rA>rB,所以FfA>FfB,A錯誤；由牛頓第二定律可知，F(xiàn)=ma,a=r⑴2,所以aA>aB,B正確；當圓臺的轉速增大時，角速度①也隨之增大，由于rA>rB,所以A物體所需向心力增大得快，所以A物體先出現(xiàn)合力（即摩擦力）不足以提供圓周運動所需向心力的情況，A先滑動，C正確，D錯誤..（多選）如圖所示，小物塊位于放在地面上半徑為R的半球的頂端，若給小物塊一水平的初速度v時小物塊對半球剛好無壓力，則下列說法正確的是（）A.小物塊立即離開球面做平拋運動B.小物塊落地時水平位移為\/'2RC.小物塊沿球面運動D.小物塊落地時速度的方向與地面成45°角解析：選AB小物塊在最高點時對半球的頂端剛好無壓力，表明從最高點V2.開始小物塊離開球面做平拋運動，A對，C錯；由mg=mR知，小物塊在最高點的速度大小v=gRR，又由于R=1gt2,3=gt,x=vt，故x=爽R,B對；tan3=V=\;'2,3>45°,D錯..（多選）如圖所示，質量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑.某同學拿著該盒子在豎直平面內做半徑為R的勻速圓周運動，已知重力加速度為g，空氣阻力不計，要使在最高點時盒子與小球之間恰好無作用力，則（）A.在最高點小球的速度水平，小球既不超重也不失重B.小球經過與圓心等高的位置時，處于超重狀態(tài)C.盒子在最低點時對小球彈力大小等于2mg，方向向上D.該盒子做勻速圓周運動的周期一定等于2兀\，解析：選CD在最高點小球的加速度為g，處于完全失重狀態(tài)，A錯誤；小球經過與圓心等高的位置時，豎直加速度為零，既不超重也不失重，B錯誤；在v2最高點有mg=mR,解得該盒子做勻速圓周運動的速度v=%JgR,該盒子做勻速圓2nR周運動的周期為T=一1=2n\：'g，選項D正確；在最低點時，盒子與小球之間v2的彈力和小球重力的合力提供小球運動的向心力，由F—mg=m-R,解得F=2mg,選項C正確..在公路轉彎處，常采用外高內低的斜面式彎道，這樣可以使車輛經過彎道時不必大幅減速，從而提高通行能力且節(jié)約燃料.若某處有這樣的彎道，其半徑為r=100m,路面傾角為仇且tan3=0.4,取g=10m/s2.(1)求汽車的最佳通過速度，即不出現(xiàn)側向摩擦力時的速度；(2)若彎道處側向動摩擦因數(shù)〃=0.5,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求汽車的最大速度.解析：(1)如圖甲所示，當汽車通過彎道時，做水平面內的圓周運動，不出現(xiàn)側向摩擦力時，汽車受到重力G和路面的支持力N兩個力的作用，兩力的合力提

供汽車做圓周運動的向心力.則有mgtan3=m-0~所以v0=\,''grtan3=10X100X0.4m/s=20m/s.⑵當汽車以最大速度通過彎道時，受力分析如圖乙所示.將支持力N和摩擦力f進行正交分解，有N1=Ncos3,N2=Nsin3,f1=f§in3,f2=fcos3所以有G+f1=N1,N2+f2=F向，且f=肉由以上各式可解得向心力為F由以上各式可解得向心力為F=sin3+從cos3cos3一〃sin3mg1一〃tan3mgv2根據(jù)F向=m~可得0.4+0.5 l4X10X100m/s=15\；5m/s.. .答案：(1)20m/s(2)15'，5m/s.如圖所示，一輛質量為500kg的汽車靜止在一座半徑為40m的圓弧形拱橋頂部.(取g=10m/s2)(1)此時汽車對圓弧形拱橋的壓力是多大？(2)如果汽車以6m/s的速度經過拱橋的頂部，則汽車對圓弧形拱橋的壓力是多大？(3)汽車以多大速度通過拱橋的頂部時，汽車對圓弧形拱橋的壓力恰好為零？解析：(1)汽車受重力和支持力兩個力作用，如圖所示.汽車靜止時，則有：N=mg=5000N,所以汽車對拱橋的壓力為：