2024-2025學(xué)年新教材高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練含解析新人教版必修2

PAGE4-生活中的圓周運(yùn)動(dòng)【基礎(chǔ)鞏固】1.下列動(dòng)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(shí)際的是 ()A.火車(chē)軌道在彎道處設(shè)計(jì)成外軌高內(nèi)軌低,以便火車(chē)勝利轉(zhuǎn)彎B.汽車(chē)通過(guò)拱形橋最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力小于汽車(chē)重力,但汽車(chē)通過(guò)凹形路面時(shí)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(nèi)的液滴處于平衡狀態(tài)D.離心運(yùn)動(dòng)是可以利用的,洗衣機(jī)脫水時(shí)利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在衣物上的水分甩掉答案:C3.(多選)如圖所示,細(xì)桿的一端與一小球相連,可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)給小球一初速度,使它做圓周運(yùn)動(dòng),圖中A、B分別表示小球運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)和最高點(diǎn).則桿對(duì)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(zhǎng)l的細(xì)繩一端固定,另一端系一個(gè)小球,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.小球通過(guò)圓周上最高點(diǎn)時(shí)的速度最小可以等于0B.小球通過(guò)圓周上最高點(diǎn)時(shí)的速度最小不能小于glC.小球通過(guò)圓周上最低點(diǎn)時(shí),小球須要的向心力最大D.小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)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(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的有 ()A.小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為gRB.小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為0C.小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球肯定有作用力D.小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)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(zhì)量為m=1000kg的小汽車(chē)沖上拱形橋,到達(dá)橋頂時(shí)的速度為15m/s,g取10m/s2.(1)求小汽車(chē)在橋頂處對(duì)橋面的壓力的大小.(2)若小汽車(chē)在橋頂處的速度為v2=10m/s時(shí),小汽車(chē)將如何運(yùn)動(dòng)?解析:(1)小汽車(chē)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(chē)對(duì)橋面壓力為1000N.(2)當(dāng)mg=mv12Rv1=gR=10×25m/s=510m/s,而v2=10m/s<510m/s,所以車(chē)正常行駛,沿橋面做圓周運(yùn)動(dòng).答案:(1)1000N(2)小汽車(chē)正常行駛,沿橋面做圓周運(yùn)動(dòng)【拓展提高】7.質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓管軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng),小球的直徑略小于圓管的直徑.已知小球以速度v通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)對(duì)圓管外壁的壓力恰好為mg,則小球以速度v2通過(guò)圓管的最高點(diǎn)時(shí) (A.小球?qū)A管內(nèi)、外壁均無(wú)壓力B.小球?qū)A管外壁的壓力大小等于mgC.小球?qū)A管內(nèi)壁的壓力大小等于mgD.小球?qū)A管內(nèi)壁的壓力大小等于mg解析:設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,小球以速度v通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),由牛頓其次定律得2mg=mv2r;小球以速度v2通過(guò)圓管的最高點(diǎn)時(shí),設(shè)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(zhì)量為m的物塊,沿著半徑為R的半球形金屬殼內(nèi)壁滑下,半球形金屬殼豎直放置,開(kāi)口向上,物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v,物塊與球殼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物塊在最低點(diǎn)時(shí) ()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?yàn)樾毕蜃笊戏浇馕?物塊在最低點(diǎn)所需的向心力是Fn=mv2R,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物塊在最低點(diǎn)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?yàn)槲飰K做圓周運(yùn)動(dòng),所以重力和支持力的合力向上,供應(yīng)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(chē)時(shí),在自行車(chē)的后輪輪胎上常會(huì)附著一些泥巴,行駛時(shí)感覺(jué)很“沉重”.假如將自行車(chē)后輪撐起,使后輪離開(kāi)地面而懸空,然后用手勻速搖腳踏板,使后輪飛速轉(zhuǎn)動(dòng),泥巴就會(huì)被甩下來(lái).如圖所示,圖中A、B、C、D為后輪輪胎邊緣上的四個(gè)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(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)C.泥巴在圖中的C位置時(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)D.泥巴在圖中的A位置時(shí)最簡(jiǎn)單被甩下來(lái)解析:本題以實(shí)際生活情境為背景,考查離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.當(dāng)后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由an=ω2r知A、B、C、D四個(gè)位置的向心加速度大小相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在角速度ω相同的狀況下,在A點(diǎn)有mg-FA=mω2r,在B、D兩點(diǎn)有FB=FD=mω2r,在C點(diǎn)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(jiǎn)單被甩下,故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.答案:C【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.鐵路轉(zhuǎn)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(nèi)軌高,其內(nèi)外軌道高度差h的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān),還與火車(chē)在彎道處的規(guī)定的行駛速率有關(guān).下表中是鐵路設(shè)計(jì)人員技術(shù)手冊(cè)中彎道半徑r及與之對(duì)應(yīng)的軌道的高度差h,g取10m/s2.彎道半徑r/m660330220165132110內(nèi)外軌道高度差h/mm50100150200250300(1)據(jù)表中數(shù)據(jù),導(dǎo)出h和r關(guān)系的表達(dá)式,并求出r=440m時(shí)h的值.(2)鐵路建成后,火車(chē)通過(guò)彎道時(shí),為保證平安,要求內(nèi)、外軌道均不向車(chē)輪施加側(cè)向壓力,又已知我國(guó)鐵路內(nèi)、外軌的間距設(shè)計(jì)值l=1435mm,結(jié)合表中的數(shù)據(jù),算出我國(guó)火車(chē)的轉(zhuǎn)彎速率v.以km/h為單位,結(jié)果取整數(shù).設(shè)軌道傾角很小時(shí),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(dāng)r=440m時(shí),h=75mm.(2)鐵軌示意圖如圖甲所示,內(nèi)、外