高中物理必修二生活中的圓周運動練習題含答案

高中物理必修二生活中的圓周運動練習題含答案

學校：班級：姓名：考號：

1.如圖所示，照片中的汽車在水平路面上做勻速圓周運動，已知圖中雙向四車道的總

寬度約為15m,內(nèi)車道邊緣間最遠的距離為15（hn,假設(shè)汽車受到的最大靜摩擦力等于

車重的0.7倍，則運動的汽車（）

A.所受的合力可能為零

B.只受重力和地面支持力作用

C.最大速度不能超過25m/s

D.所需的向心力由重力和支持力的合力提供

2.我國重慶有世界上最高的懸崖秋千，該秋千由四根長均為100m的秋千繩平行地連

接秋千板構(gòu)成.若有一質(zhì)量為50kg的人（含秋千踏板）蕩秋千，秋千運動到最低點時

速度約為120km/爪繩的質(zhì)量忽略不計，則此時每根秋千繩受到的拉力大小約為

（）

A.65/VB.130/VC.260ND.520N

3.如圖所示，小球4質(zhì)量為固定在長為L的輕細直桿一端，繞桿的另一端。點在豎

直平面內(nèi)做圓周運動.若小球經(jīng)過最高點時的速度為必泛，不計一切阻力，桿對球

的作用力為（）

一.”*

O

A.推力，大小為mgB.拉力，大小為mg

C.拉力，大小為0.5mgD.推力，大小為0.5mg

4.如圖所示，用細繩系著一個小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，不計空氣阻

力，以下關(guān)于小球受力的說法中正確的是（）

A.只受重力B.只受拉力

C.受重力、拉力和向心力D.受重力和拉力

5.下列物體運動現(xiàn)象屬于離心運動現(xiàn)象的是（）

A.火箭加速升空

B.洗衣機脫水

C.航天員漂浮在空間站中

D.衛(wèi)星受稀薄空氣影響圓周運動軌道越來越低

6.如圖甲所示，一長為/的輕繩，一端穿在過。點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量未

知的小球，整個裝置繞。點在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動.小球通過最高點時，繩對小球的拉力F與

其速度平方病的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為9,下列判斷正確的是（）

A.圖像函數(shù)表達式為F=m^-+mg

B.重力加速度為g=b

C.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，得到的圖線斜率更大

D.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，圖線b點的位置不變

7.如圖所示，在光滑的圓錐頂端，用長為L=2m的細繩懸一質(zhì)量為m=1kg的小球，

圓錐頂角為20=74°,當小球以3=5rad/s的角速度隨圓錐體做勻速圓周運動時，細

繩上的拉力大小為（）

試卷第2頁，總24頁

A.50NB.40/VC.20/VD.3.85/V

8.如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一個輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個質(zhì)量為m的小球，當

汽車以某一速度在水平地面上勻速行駛時彈簧長度為當汽車以同一速度勻速率通

過一個橋面為圓弧形凸形橋的最高點時.，彈簧長度為功，下列答案中正確的是（）

D.前三種情況均有可能

9.為了解決高速列車在彎路上運行時輪軌間的磨損問題，保證列車能經(jīng)濟、安全地通

過彎道，常用的辦法是將彎道曲線外軌軌枕下的道床加厚，使外軌高于內(nèi)軌，外軌與

內(nèi)軌的高差叫曲線外軌超高。已知某曲線路段設(shè)計外軌超高值為70nl加，兩鐵軌間距

離為1435nun,最佳的過彎速度為350km",則該曲線路段的半徑約為（）

A.40kmB.30/cmC.20kmD.lOkm

10.通過閱讀課本，幾個同學交流對一些生活中常見的離心現(xiàn)象的認識.

甲說："洗衣機甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋轉(zhuǎn)時會做離心運動.”

乙說："鐵軌在彎道處內(nèi)側(cè)鋪得比外側(cè)高，原來就是要防止火車做離心運動."

丙說："我們坐公共汽車在急速轉(zhuǎn)彎時，如果受到的向心力不夠也會擠壓車廂."

丁說，"我在游樂園里玩的吊椅轉(zhuǎn)得越快，就會離轉(zhuǎn)軸越遠，這也是利用了離心現(xiàn)象."

他們中間有一個說法有誤的同學是（）

A.甲B.乙C.丙D.T

11.如圖所示，長度為L=0.50m的輕質(zhì)細桿04,4端固定一質(zhì)量為m=3.0kg的小球,

小球以。點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時小球的速率是2.0m/s,則

此時細桿04對小球的作用力大小為N,方向.（g取lOm/s?）

12.如圖所示，質(zhì)量為小的物體以速度"通過半徑為R的光滑的圓形凹面最低點人則物

體在4處受到4點支持力和（填受到的力）.此時合力的大小為.

13.①開普勒第一定律指出所有行星繞太陽運動的軌道都是,太陽處在橢圓

的一個上；其第三定律指出所有行星的軌道的半長軸的跟它公轉(zhuǎn)周

期的的比值都相等.

②高速鐵路彎道處，外軌比內(nèi)軌（填"高"或"低"）；列車通過彎道時

（填"有"或"無"）加速度.

14.長為L=0.5m的輕桿，其一端固定于。點，另一端連著質(zhì)量m=1kg的小球，小球

繞。點在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當它通過最高點速度3=3m/s時，小球受到細桿的

作用力為大小為N,是.（填"拉力"或"支持力"）（5=10m/s2）

15.如圖，不可伸長的輕繩長為一端固定于。點，另一端栓一大小可不計的小球，開

始時小球靜止于最低點4.小球運動過程中所受空氣阻力不計，重力加速度為g.

（1）現(xiàn)給小球水平向右的初速度%=時，小球恰能在豎直平面內(nèi)做完整的圓

周運動.

（2）若北=再，小球能上升的最大高度/I滿足（填下列選項字母代號）

A./i<IB./i=IC.l<h.<21D.h.=21

（3）若%=2而，小球能上升的最大高度人滿足（填下列選項字母代號）

A./i<IB./i=IC.l<h<21D.h=21

試卷第4頁，總24頁

16.中國高鐵技術(shù)代表世界水平，最高時速可達500km".一高速列車在水平面內(nèi)行

駛，以360km"的速度轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑Mm,坐在列車上質(zhì)量50kg的乘客在轉(zhuǎn)彎過程

中受到座椅對乘客作用力的合力大小為N.(g取10m/s2)

17.質(zhì)量為m=500kg的汽車沿半徑為40m的水平公路面轉(zhuǎn)彎，若路面對車的最大靜摩

擦因數(shù)為4=。5,則汽車轉(zhuǎn)彎時受到的最大靜摩擦力為,為使汽車順利轉(zhuǎn)彎

而不滑動的車速最大值為m/s.(取g=10m/s2)

18.做勻速圓周運動的物體，如果合外力減小，物體將脫離原來的軌道做運

動；如果合外力增大，物體將脫離原來的軌道做運動；如果合外力突然消失,

物體將沿著軌跡方向做勻速直線運動.

19.如圖所示，質(zhì)量為2.0xlCPkg的汽車在水平公路上行駛，當汽車經(jīng)過半徑為507n

的彎路時，車速為10m/s.此時汽車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力大小為N.若輪胎與

路面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且動摩擦因數(shù)〃為0.75,請你判斷這輛車在這

個彎道處會不會發(fā)生側(cè)滑(填"會"或"不會").

20.摩托車手在水平地面轉(zhuǎn)彎時為了保證安全，將身體及車身傾斜?，車輪與地面間的

動摩擦因數(shù)為“，車手與車身總質(zhì)量為M,轉(zhuǎn)彎半徑為R.為不產(chǎn)生側(cè)滑，轉(zhuǎn)彎時速度

應不大于;設(shè)轉(zhuǎn)彎、不側(cè)滑時的車速為則地面受到摩托車的作用力大小為

21.如圖所示，長為L的輕繩下端連著質(zhì)量為小的小球，上端懸于天花板上。當把輕繩

拉直時，小球靜止于光滑的水平桌面上，輕繩與豎方向的夾角9=60。，重力加速度為

g.當小球以角速度做圓周運動時，求輕繩對小球的拉力大小與桌面對小球的支持

力大小.

22.如圖所示，醫(yī)學上常用離心分離機加速血液的沉淀，其"下沉"的加速度可這樣表示:

a=(l-皆加廬，而普通方法靠"重力沉淀”產(chǎn)生的加速度為優(yōu)=(1一茨g,式子中po,

p分別為液體密度和液體中固體顆粒的密度，r表示試管中心到轉(zhuǎn)軸的距離，3為轉(zhuǎn)軸

角速度，由以上信息回答：J-M

(1)當滿足什么條件時，"離心沉淀"比"重力沉淀"快?

(2)若距離r=0.2m,離心機轉(zhuǎn)速度n=3000r/min,求a:a'.(n2?10g=

10m/s2)

23.如圖所示是一種能夠方便脫水的地拖桶。為拖把脫水的時候，用腳上下快速踩踏

板可以迅速把脫水桶中拖把的水分脫干，請分析其脫水原理。

24.長Z,=0.5m的輕桿，其一端連接著一個零件4,4的質(zhì)量m=2kg.現(xiàn)讓4在豎直平

面內(nèi)繞。點做勻速圓周運動，如圖所示.在4通過最高點時，求下列兩種情況下4對桿

的作用力.(g=10m/s2)：

1

(1)4的速率為lm/s時，4對桿的作用力為壓力還是拉力，大小多少;

(2)4的速率為4m/s時，4對桿的作用力為壓力還是拉力，大小多少.

25.如圖所示為固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道4BCD,其中4BC部分為半徑R=0.9m的

半圓形軌道，部分為足夠長的水平軌道.一個質(zhì)量TH=1kg的小球沿水平方向進入

軌道，通過最低點C時速度為3后m/s,且恰好能通過最高點Z(即小球?qū)壍赖膲毫?/p>

為零).小球運動過程中所受空氣阻力忽略不計，g^lOm/s2.求：

試卷第6頁，總24頁

(1)小球通過C點時對軌道的壓力;

(2)小球經(jīng)過4點時的速度大?。?/p>

(3)小球最后落地點距C點的距離.

26.某游樂場中有一種叫"空中飛椅"的游樂設(shè)施，其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤

的邊緣上，繩子下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋.若將人和座

椅看作一個質(zhì)點，則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可

繞豎直轉(zhuǎn)軸。。'轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長1=10m,人和座椅的質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時座椅

與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m.轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻

速圓周運動，此時繩與豎直方向的夾角。=37。(不計空氣阻力及繩重，繩子不可伸長,

sin37°=0.6,8S37。=0.8,g取lOm/s?).求質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動時轉(zhuǎn)盤

的角速度及繩的拉力大小.

27.如圖所示，長為/=1m的細線一端固定在一豎直桿上的。點，另一端拴著一個質(zhì)量

為m=2kg的小球，整個裝置以豎直桿為軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)緩慢地增大轉(zhuǎn)速,

當細線與豎直方向的夾角為。=53。時，細線恰好斷裂.已知。點到水平地面的豎直高

度為h=1.5m,重力加速度取g=10m/s2,忽略小球半徑大小及空氣阻力的影響，求:

(1)細線能承受的最大張力為多大;

（2）細線剛斷裂瞬間豎直桿轉(zhuǎn)動的角速度大小;

（3）小球第一次落地點到豎直桿的距離.

28.如圖所示，質(zhì)量為m=0.2kg的小球固定在長為L=0.9ni的輕桿一端，桿可繞。點

的水平轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.g=10m/s2,求：

（1）當小球在最高點的速度為多大時，球?qū)U的作用力為零?

（2）當小球在最高點的速度分別為6m/s和1.5rn/s時，球?qū)U的作用力的大小與方向？

（3）小球在最高點的速度能否等于零？這時球?qū)U的作用力的大小與方向？

29.一輛載重汽車的質(zhì)量為4m,通過半徑為R的凸形橋，若橋頂能承受的最大壓力為

F=3mg,為了安全行駛，汽車應以至少多大速度通過橋頂（重力加速度為g）?

30.輕桿長L=60cm,一端固定于轉(zhuǎn)軸0,另一端系一質(zhì)量為=0.5kg的小球，使小

球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，重力加速度g=10m/s2,求：

tn

Z、

ZX

/LI\

（1）若小球在最低點速率"=5?n/s時，小球?qū)U的作用力;

（2）若小球剛好能做圓周運動，在最高點的速度為多大;

（3）若小球經(jīng)過最高點時受桿的作用力向上，則通過最高點的速率的范圍.

31.（15分）某同學想測量未知滑塊的質(zhì)量m和圓弧軌道的半徑R,所用裝置如圖甲所

示.一個傾角為37。的固定斜面與豎直放置的光滑圓弧軌道相切.一個可以看做質(zhì)點的

滑塊從斜面上某處由靜止滑下，滑塊上有一個寬度為d的遮光條（質(zhì)量可忽略不計）在

圓弧軌道的最低點有一光電門和一壓力傳感器（沒有畫出），可以記錄擋光時間t和傳

感器受到的壓力F,已知重力加速度為g.

試卷第8頁，總24頁

（1）先用游標卡尺測量遮光條的寬度.如圖乙所示，則遮光條寬度d=

（2）實驗過程中從斜面的不同位置釋放滑塊，然后記錄對應的遮光時間t和壓力傳感

器的示數(shù)F.得到多組數(shù)據(jù)，該同學通過圖像法來處理數(shù)據(jù)得到如圖丙所示的圖像，但

忘記標

橫軸表示的物理量.請通過推理補充，橫軸表示的物理量為（用已知物理量

符號表示）.

（3）已知圖丙中圖線的斜率為k,縱截距為b,則可知滑塊的質(zhì)量；圓弧

軌道的半徑R=（均用已知物理量符號表示）.

參考答案與試題解析

高中物理必修二生活中的圓周運動練習題含答案

一、選擇題（本題共計10小題，每題3分，共計30分）

1.

【答案】

C

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-摩擦力

【解析】

汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，合外力提供向心力；拐彎時靜摩擦力提供向心力，

根據(jù)最大靜摩擦力和牛頓第二定律解答.

【解答】

解：ABD.汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，合外力提供向心力，始終指向圓心，拐

彎時靜摩擦力提供向心力，所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供，故4BD

錯誤；

C.汽車受到的最大靜摩擦力等于車重的0.7倍，f=0.7mg,

根據(jù)牛頓第二定律u=當r最大時，r=（15+詈）m=90m,解得最大速度：

v=yjtJ.gr-V0.7x10x90?25m/s,

車的最大速度不能超過25m/s,故C正確.

故選C.

2.

【答案】

C

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕繩模型

【解析】

以人和秋千板為研究對象受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求出繩上拉力.

【解答】

解：秋千在最低點時對人和秋千受力分析，設(shè)每根繩子拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律：

4T-mg=m^-,解得：T?264/V,故C正確，ABD錯誤.

故選：C.

3.

【答案】

D

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕桿模型

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：在高點，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)+mg=m^,解得尸=一詈，桿子表現(xiàn)為推力,

故。正確，ABC錯誤.

試卷第10頁，總24頁

故選：D.

4.

【答案】

D

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

解決本題的關(guān)鍵是要對物體進行正確的受力分析，受力分析時，要找到每個力的施力

物體.

【解答】

解：該小球在運動中受到重力G和繩子的拉力F,拉力F和重力G的合力提供了小球在水

平面上做勻速圓周運的向心力，選項ABC錯誤，選項。正確.

故選D.

5.

【答案】

B

【考點】

離心現(xiàn)象

【解析】

做圓周運動的物體，在受到指向圓心的合外力突然消失，或者不足以提供圓周運動所

需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動.所有遠離

圓心的運動都是離心運動，但不一定沿切線方向飛出.

【解答】

解：兒火箭加速升空，所受合力發(fā)生變化，產(chǎn)生新的加速度，不屬于離心運動，故力

錯誤.

B.洗衣機脫水工作就是應用了水的離心運動，故B正確.

C.航天員漂浮在空間站中，屬于完全失重狀態(tài)，不屬于離心運動，故C錯誤.

D.衛(wèi)星受稀薄空氣影響圓周運動軌道越來越低，屬于近心運動，故。錯誤.

故選：B.

6.

【答案】

D

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕繩模型

【解析】

在最高點，小球靠重力和拉力的合力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律求出拉力的表達

式，結(jié)合圖線的橫軸截距以及斜率分析判斷

【解答】

22

解：4.小球在最高點，根據(jù)牛頓第二定律有：F+mg=my,解得尸=m亍一mg,

故4錯誤；

B.當F=0時，根據(jù)表達式有：mg=解得g=亍=+故B錯誤；

C.根據(jù)尸=7n?-7ng知，圖線的斜率k=學，繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，斜

率更小，故c錯誤；

D.當尸=0時，g=y,可知b點的位置與小球的質(zhì)量無關(guān)，繩長不變，用質(zhì)量較小的

球做實驗，圖線b點的位置不變，故D正確.

故選。.

7.

【答案】

A

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：設(shè)圓錐體以的的角速度旋轉(zhuǎn)時，小球?qū)﹀F面恰好無壓力，此時小球重力mg與細繩

拉力的合力提供向心力，

由mgtan37°=mo)oZ,sin370,解得3()=2.5rad/s,

顯然，co=5rad/s時，小球已經(jīng)飛離錐面，

故細繩上的拉力FT=y](jng}2+(m(o2r)2,

由mgtana=mo>2LsinaWcosa=：,r=Lsina=0.8y/6m,

解得FT=50N,故4正確.

故選人

8.

【答案】

A

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-彈力

【解析】

當汽車在水平面上做勻速直線運動時，設(shè)彈簧原長為L。，勁度系數(shù)為匕根據(jù)平衡得：

mg=k(L]一解得力=詈+人

①，當汽車以同一速度勻速率通過一個橋面為圓弧形凸形橋的最高點時，由牛頓第二

?2

定律得：mg-/C(L-^2)=解得

2R

乙2=詈+兒一67②；①②兩式比較可得：乙1>乙2；故選人

【解答】

此題暫無解答

9.

【答案】

C

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

此題暫無解析

【解答】

設(shè)傾角為仇列車轉(zhuǎn)彎的合力提供向心力則有

試卷第12頁，總24頁

V2

zngtan。=m—

故48。錯誤，C正確.

故選C.

得

R=—'-_

gtan8

由于傾角很小，則有

tan"sin6

則有

啰尸

R=-6弋19376.9m弋20km

lOx-L

1435

10.

【答案】

B

【考點】

離心現(xiàn)象

【解析】

做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向，在所受合

外力突然消失或不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就會就會作逐漸遠離圓

心的運動，這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象.

【解答】

解：洗衣機甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋轉(zhuǎn)時會做離心運動，故甲同學說法

正確；

乙說："鐵軌在彎道處內(nèi)側(cè)鋪得比外側(cè)高，原來就是要防止火車做離心運動."應該是

外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，所以乙同學說法錯誤；

我們坐公共汽車在急速轉(zhuǎn)彎時，如果受到的向心力不夠也會擠壓車廂.故丙同學說法

正確；

我在游樂園里玩的吊椅轉(zhuǎn)得越快，就會離轉(zhuǎn)軸越遠，這也是利用了離心現(xiàn)象.故丁同

學說法正確.

故選：B.

二、填空題（本題共計10小題，每題3分，共計30分）

11.

【答案】

6,豎直向上

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕桿模型

【解析】

小球運動到最高點時受到重力與輕桿的彈力，根據(jù)合力提供向心力列出牛頓第二定律

解得結(jié)果.

【解答】

解：小球運動到最高點時受到重力與輕桿的彈力，假設(shè)輕桿的彈力方向向上，大小為

FN，

2

根據(jù)合力提供向心力：mg-FN=my,

代入數(shù)據(jù)解得：FN=6N.

12.

【答案】

重力,

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-彈力

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：物體在4點受到A點的支持力和重力，由牛頓第二定律可知F合=加卷.

13.

【答案】

①橢圓，焦點，三次方，平方，②高，有

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

開普勒定律

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：①開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓軌道的

一個焦點上；開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它公轉(zhuǎn)周期的平

方的比值都相等.

②高速鐵路彎道處由重力和支持力的合力提供向心力，故外軌比內(nèi)軌高；列車在鐵路

彎道處即使速度大小不變，至少速度方向變化，有加速度.

14.

【答案】

8,拉力

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕桿模型

試卷第14頁，總24頁

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：小球在最高點時，對小球受力分析，受重力G和桿的彈力N,假定彈力N向下，如

圖所示：

?2

由牛頓第二定律和向心力公式得到，N+G=my,

?2o2

由上式解得，N=-mg=（1x-1x10）N=8/V＞0,因而桿對球為拉力.

15.

【答案】

（1）耐

B

C

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕繩模型

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：（1）小球恰能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，

則小球在最高點時，重力提供向心力，

V2

mg=niY，

解得：V=y/gl,

由動能定理得-mg-21=|znv2詔，

解得%=

（2）當%=J加時，根據(jù)機械能守恒定律有詔=mgh,解得h=1,小球上升到

高度為，時速度為零，則小球上升的最大高度為h=L

（3）當為=2。時，由于J麗引，則小球上升的最大高度滿足，＜八＜21.

16.

【答案】

500V2

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-摩擦力

【解析】

此題暫無解析

【解答】

解：360km/h=100m/s,

根據(jù)F4==50x^-/V=500N.

口R1000

火車給人的作用力是斜向上的，水平方向分力提供向心加速度，豎直方向分力等于重

力，

則座椅對乘客作用力的合力大小為尸=J(mg)2+吆=500位N.

17.

【答案】

2500^1072

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-摩擦力

【解析】

汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎做圓周運動，汽車轉(zhuǎn)彎時受重力、支持力和摩擦力作用，因為

是水平面，所以汽車做圓周運動的向心力由路面給汽車的摩擦力提供，所以已知汽車

轉(zhuǎn)彎時的最大靜摩擦因數(shù)〃，據(jù)&ax=〃F/v=〃mg，因為是摩擦力提供向心力，已知最

大靜摩擦力，故由f=可得71ax=

【解答】

解：因為最大靜摩擦因數(shù)〃=0.5,

則/nax=再=nmg=2500N,

?2

又因為汽車轉(zhuǎn)彎時，由摩擦力提供向心力即/=

所以Umax==J255Qo4()m/S=1。魚根/5-

18.

【答案】

離心，向心，切線

【考點】

離心現(xiàn)象

【解析】

當物體受到的合外力等于物體做圓周運動的向心力時，物體做圓周運動；當物體受到

的合外力小于物體做圓周運動的向心力時，物體將脫離原來的軌道做離心運動；當物

體受到的合外力大于物體做圓周運動的向心力時，物體將脫離原來的軌道做近心運動;

當合外力突然消失，物體將沿著軌跡的切線方向做勻速直線運動.

【解答】

22

解：根據(jù)物體做勻速圓周運動的條件，可知F=嗎，當尸>=時，物體做向心運動,

rv

當F<?時，物體做離心運動；當尸=0時，物體將沿著軌跡的切線方向做勻速直線

運動.

故答案：離心，向心，切線

19.

【答案】

4.0x103,不會

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-摩擦力

【解析】

試卷第16頁，總24頁

汽車轉(zhuǎn)彎時做圓周運動，重力與路面的支持力平衡，由側(cè)向靜摩擦力提供向心力，可

求出所需向心力與側(cè)向最大靜摩擦力比較，從而作出判斷.

【解答】

解：汽車轉(zhuǎn)彎的速度為：v=10m/s,

汽車轉(zhuǎn)彎時做圓周運動，所需要的向心力為：4=m】=2xl03x^N=4.0x

n50

103/V.

因為篇=即g=0.75x2,0X104/V=1.5X104N>4X103/V,所以汽車不會側(cè)滑?

20.

【答案】

耐,

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-摩擦力

【解析】

摩托車在水平地面上拐彎時.，靠靜摩擦力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出轉(zhuǎn)彎時

的最大速度.地面對車有支持力和摩擦力，根據(jù)平行四邊形定則求出地面受到摩托車

的作用力大小.

【解答】

2_____

解：根據(jù)牛頓第二定律得，4Mg=M三得，D=｛艮gR.

此時地面受到摩托車的壓力為Mg,靜摩擦力為M】，根據(jù)平行四邊形定則知，地面受

到摩托車的作用力大小為J(Mg)2+

三、解答題(本題共計10小題，每題10分，共計100分)

21.

【答案】

輕繩對小球的拉力大小為mg,桌面對小球的支持力大小為0.5mg.

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

當球做圓錐擺運動時，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，由重力、水平面的支持力和

繩子拉力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，采用正交分解法列方程求解繩子的

張力和支持力，再由牛頓第三定律求出桌面受到的壓力。

【解答】

解：對小球受力分析，受到重力、支持力和繩子拉力，作出力圖如圖：

T

mg

根據(jù)牛頓第二定律得:

Tsin600=mco2Lsin60°,

mg=N+Tcos60°,

又3=電,

解得：T=mgfN=0.5mg.

22.

【答案】

(1)當3>J1,離心沉淀就比重力沉淀快.

(2)a:優(yōu)的比值為2000.

【考點】

離心現(xiàn)象

【解析】

(1)結(jié)合離心下沉加速度表達式和靠重力沉淀的加速度表達式，得出，"離心沉淀"比

“重力沉淀”快的條件.

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)速的大小得出角速度的大小，從而得出兩個加速度的比值.

【解答】

解：(1)比較兩個加速度a和a'可知：只要Ta?>。，即3>/，離心沉淀就比重力沉

淀快.

(2)由角速度3=2nn=2nx^^-rad/s=100nrad/s.

60

取g=9.8m/s2,則看=唱=。2000.

可見離心沉淀比重力沉淀快得多.

答：(1)當3>g,離心沉淀就比重力沉淀快.

(2)a:a'的比值為2000.

23.

【答案】

在脫水的過程中，隨脫水桶轉(zhuǎn)速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圓周運動

所需要的向心力，所以水做離心運動。

拖布上的水沿切線的方向向外甩出，所以用腳上下快速踩踏板可以迅速把脫水桶中拖

把的水分脫干。

【考點】

離心現(xiàn)象

【解析】

用腳上下快速踩踏板可以迅速把脫水桶中拖把的水分脫干，說明拖布上的水不能隨拖

布一起做圓周運動，水分做離心運動被甩出去。

【解答】

在脫水的過程中，隨脫水桶轉(zhuǎn)速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圓周運動

所需要的向心力，所以水做離心運動。

拖布上的水沿切線的方向向外甩出，所以用腳上下快速踩踏板可以迅速把脫水桶中拖

把的水分脫干。

24.

試卷第18頁，總24頁

【答案】

(1)4的速率為lm/s,4對桿的作用力為壓力16N.

(2)4的速率為4m/s,A對桿的作用力為拉力44N.

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕桿模型

【解析】

小球在最高點受重力和桿子的作用力的合力提供向心力，假設(shè)桿子作用力表現(xiàn)為拉力,

根據(jù)牛頓第二定律求出作用力的大小，若為正值，為拉力，若為負值，為支持力.

根據(jù)向心力公式計算，在根據(jù)牛頓第三定律進行判斷。

【解答】

解：(1)以4為研究對象，設(shè)其受到桿的拉力為F,則有：

mg+F=m-p

代入數(shù)據(jù)u=lm/s,可得：

F=m(y-g)=2x4-10)N=-16N,

即A受到桿的支持力為16N,根據(jù)牛頓第三定律可得A對桿的作用力為壓力16N.

(2)由(1)公式，代入數(shù)據(jù)u=4m/s,可得：

F=771-g)=2X右-10)/V=447V,

即4受到桿的拉力為44N,根據(jù)牛頓第三定律可得4對桿的作用力為拉力44N.

25.

【答案】

(1)小球通過C點時對軌道的壓力為60N.

(2)小球經(jīng)過A點時的速度為3m/s；

(3)小球最后落地點距C點的距離為1.8m.

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-彈力

【解析】

(1)由牛頓第二定律求出在C點球受到的支持力，然后由牛頓第三定律求出球?qū)壍?/p>

的壓力.

(2)小球做圓周運動，由牛頓第二定律可以求出在4點的速度.

(3)小球從4點到C點做平拋運動，根據(jù)平拋運動的性質(zhì)列式求解.

【解答】

解：(1)由題意可知：小球以3遙m/s的速度做來往為0.9m的圓周運動，

由牛頓第三定律得：Fi￡=F支,

而「向=

G=mg=IxlON=ION,

產(chǎn)支=mg+m*=10N+lx^=60N,

因為尸痕=F^=60N；

(2)當小球運動到4點時，只受重力的作用,

由mg=m^-,

R

v=yfgR=V10x0.9=3m/s；

（3）小球在4點時，只受重力作用，u=3?n/s,小球講義初速度為%=3zn/s,h=

0.9x2=1.8m的平拋運動m

h—2R=2x0.9m=1.8m,

由九="72代入數(shù)據(jù)解得：t=后=0.6s,

在水平方向的位移：x=vQt=3m/sx0.6s=1.8m.

26.

【答案】

質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動時轉(zhuǎn)盤的角速度是當rad/s,繩子的拉力是750N.

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

先結(jié)合幾何關(guān)系質(zhì)點圓周運動的半徑.再根據(jù)合力提供向心力，由牛頓第二定律求出

角速度和繩子拉力的大小.

【解答】

解：對質(zhì)點受力分析，由牛頓第二定律可得：

mgt3r\0=7nMO,

根據(jù)幾何關(guān)系可得：D=d+Zsin0,

代入數(shù)據(jù)得：3=yrad/s,

繩中的拉力7=—=強可=750/V.

COS00.8

27.

【答案】

（1）細線能承受的最大張力為33.3N；

（2）細線剛斷裂瞬間豎直桿轉(zhuǎn)動的角速度大小為4.08rad/s；

（3）小球第一次落地點到豎直桿的距離為1.79m/s.

【考點】

水平面內(nèi)的圓周運動-重力

【解析】

（1）依據(jù)繩子斷裂時的夾角可以求的繩子的張力；

（3）繩子斷裂后小球做平拋運動，依據(jù)平拋規(guī)律可求小球第一次落地點到豎直桿的距

離.

【解答】

解：（1）小球受力如圖：

試卷第20頁，總24頁

由三角關(guān)系可得,繩子張力為：7=話=33.3M

2

（2）細線剛斷裂瞬間所受的向心力為：Fn—m5tan53°,又：Fn=mra）,

解得：

Igtan53。?

(sin530~4.08rad/s.

（3）繩子斷裂后小球做平拋運動，可得:

豎直方向：h-^gt2,

水平方向：x=vt,

v=0）-/sin53°,

解得：

x=0)-Zsin53°■x1.79m/s.

28.

【答案】

（1）球?qū)U的作用力為0時小球在最高點的速度為3m/s.

（2）當小球在最高點的速度是6m/s時，桿對球的作用力大小為6N,方向豎直向

下.當小球在最高點的速度是1.5m/s時，桿對球的作用力大小為1.5N,方向豎直向上.

（3）桿對球的作用力的大小是2N,方向豎直向上時，球的速度為零.

【考點】

豎直面內(nèi)的圓周運動-輕桿模型

【解析】

（1）桿子對小球的作用力可以是拉力，也可以是支持力，在最高點，桿子的作用力是

支持力還是拉力，取決于在最高點的速度，對球在最高點進行受力分析，根據(jù)牛頓第

二定律和向心力公式列式求解.

（2）桿子對小球的作用力可以是拉力，也可以是支持力，在最高點，桿子的作用力是

支持力還是拉力，取決于在最高點的速度，對球在最高點進行受力分析，根據(jù)牛頓第

二定律和向心力公式列式求解.

（3）桿子對小球的作用力可以是拉力，也可以是支持力，在最高點，桿子的作用力是

支持力還是拉力，取決于在最高點的速度，對球在最高點進行受力分析，根據(jù)牛頓第

二定律和向心力公式列式求解.

【解答】

解：（1）小球在最高點時，對小球受力分析，受重力G