【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2課時(shí)練案-第五章-第7節(jié)-生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

第7節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)題組1火車轉(zhuǎn)彎類問題（時(shí)間：6分鐘分值：12分）1.［4分］（單選）鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑為QUOTE，內(nèi)側(cè)和外側(cè)的高度差為QUOTE為兩軌間的距離，且QUOTE。假如列車轉(zhuǎn)彎速率大于QUOTE，則（）A.外側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓B.鐵軌與輪緣間無擠壓C.內(nèi)側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓D.內(nèi)、外鐵軌與輪緣間均有擠壓圖5-7-12.［4分］（單選）賽車在傾斜的軌道上轉(zhuǎn)彎如圖5-7-1所示，彎道的傾角為QUOTE，半徑為QUOTE，則賽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是（設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑水平）（）圖5-7-1A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE圖5-7-23.［4分］（單選）“空間之旅”飛車表演時(shí)，表演者駕著摩托車，在球形金屬網(wǎng)內(nèi)壁上下回旋，令人贊美不已。摩托車沿圖5-7-2所示豎直軌道做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中（）圖5-7-2A.確定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.對(duì)金屬網(wǎng)內(nèi)壁壓力大小始終不變C.經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的向心力僅由支持力供應(yīng)D.通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度與球形金屬網(wǎng)直徑有關(guān)題組2拱形橋（時(shí)間：6分鐘分值：12分）4.［4分］（多選）一輛汽車勻速通過一半徑為QUOTE的拱形橋，不考慮汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦阻力，則關(guān)于汽車的受力狀況，下列說法中正確的是（）A.汽車對(duì)橋面的壓力大小不變，總是等于汽車的重力B.汽車對(duì)橋面的壓力大小不斷變化，但總是小于汽車的重力C.汽車的牽引力不發(fā)生變化D.汽車的牽引力漸漸變小圖5-7-35.［8分］大路在通過小型水庫(kù)泄洪閘的下游時(shí)經(jīng)常要修建凹形橋，也叫“過水路面”。現(xiàn)有一“過水路面”的圓弧半徑為50m，一輛質(zhì)量為800kg的小汽車駛過“過水路面”。如圖5-7-3所示，當(dāng)小汽車通過“過水路面”的最低點(diǎn)時(shí)速度為5m/s。QUOTE取10QUOTE，問此時(shí)汽車對(duì)路面的壓力為多大？圖5-7-3題組3航天器中的失重現(xiàn)象與離心現(xiàn)象（時(shí)間：6分鐘分值：12分）6.［4分］假如航天員要在飛船穩(wěn)定飛行時(shí)做一些物理試驗(yàn)，下面的試驗(yàn)儀器可以正常使用的是。①密度計(jì)②水銀氣壓計(jì)③物理天平④電流計(jì)⑤電子秤⑥擺鐘⑦水銀溫度計(jì)7.［4分］（多選）下列哪些現(xiàn)象或做法是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)（）A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限定速度B.洗衣機(jī)脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)給衣服脫水C.轉(zhuǎn)速較高的砂輪半徑不宜太大D.將砂糖溶化，在有孔的盒子中旋轉(zhuǎn)制成“棉花糖”圖5-7-48.［4分］（多選）QUOTE三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，動(dòng)摩擦因數(shù)均為QUOTE，假定最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，QUOTE的質(zhì)量為2QUOTE,QUOTE的質(zhì)量均為QUOTE,QUOTE離軸為QUOTE離軸為QUOTE，設(shè)QUOTE、QUOTE、QUOTE都沒有滑動(dòng)，如圖5-7-4所示。則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)（）圖5-7-4A.QUOTE物體的向心加速度最大B.QUOTE物體的靜摩擦力最小C.當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，QUOTE比QUOTE先滑動(dòng)D.當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，QUOTE比QUOTE先滑動(dòng)題組4綜合拓展提升（時(shí)間：15分鐘分值：26分）圖5-7-59.［4分］（單選）無縫鋼管的制作原理如圖5-7-5所示，豎直平面內(nèi)，管狀模型置于兩個(gè)支承輪上，支承輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過摩擦力帶動(dòng)管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵水注入管狀模型后，由于離心作用，鐵水緊緊地掩蓋在模型的內(nèi)壁上，冷卻后就得到無縫鋼管。已知管狀模型內(nèi)壁半徑為QUOTE，則下列說法正確的是（）圖5-7-5A.鐵水是由于受到離心力的作用才掩蓋在模型內(nèi)壁上的B.模型各個(gè)方向上受到的鐵水的作用力相同C.若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，此時(shí)僅重力供應(yīng)向心力D.管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度QUOTE最大為QUOTE10.［10分］質(zhì)量為25kg的小孩坐在質(zhì)量為5kg的秋千板上，秋千板離拴繩子的橫梁2.5m。假如秋千板搖擺經(jīng)過最低點(diǎn)的速度為3m/s，求：（1）這時(shí)秋千板所受的壓力是多大？（2）每根繩子對(duì)秋千板的拉力是多大？（繩子質(zhì)量不計(jì)，g取10QUOTE)圖5-7-611.［12分］如圖5-7-6所示，一根長(zhǎng)為0.1m的細(xì)線，一端系著一個(gè)質(zhì)量是0.18kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增加到原轉(zhuǎn)速的3倍時(shí)，細(xì)線斷裂，這時(shí)測(cè)得線的拉力比原來的大QUOTE。求：圖5-7-6（1）線斷裂的瞬間，線的拉力；（2）這時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的線速度；（3）假如桌面高出地面0.8m，線斷后小球飛出去落在離桌面的水平距離為多少的地方？（g取10QUOTE）參考答案圖5-7-71.A解析：列車正常轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力為QUOTE圖5-7-7由于QUOTE很小，故QUOTE，解得QUOTE當(dāng)QUOTE時(shí)，列車需要更大的向心力，所以輪緣擠壓外軌。2.C解析：設(shè)賽車的質(zhì)量為QUOTE，賽車受力分析如圖5-7-7所示，可見，QUOTE，而QUOTE，故QUOTE。3.D解析：摩托車沿題圖示豎直軌道做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩托車受摩擦力、重力、金屬網(wǎng)內(nèi)壁支持力的共同作用，運(yùn)動(dòng)較簡(jiǎn)潔，很難做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)向心力是支持力和重力的合力供應(yīng)的，通過最高點(diǎn)時(shí)，有最小速度時(shí)只由重力供應(yīng)向心力，則由QUOTE，可知其最小速度QUOTE，與球形金屬網(wǎng)直徑有關(guān)，故選項(xiàng)D正確。圖5-7-84.BD解析：汽車受到的力有：重力QUOTE、橋面對(duì)汽車的支持力QUOTE、汽車的牽引力QUOTE，如圖5-7-8所示。設(shè)汽車所在位置橋面的切線方向與水平面所夾的角為QUOTE，由于汽車運(yùn)動(dòng)的速度大小不變，故沿軌跡切線方向汽車所受的合力為0，所以QUOTE=0，即QUOTE。汽車在到達(dá)最高點(diǎn)之前，QUOTE角不斷減小，故汽車的牽引力不斷減??；汽車從最高點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)的過程中，不需要牽引力，反而需要制動(dòng)力。所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。在沿著半徑的方向上，汽車有向心加速度，由牛頓其次定律得QUOTE，解得QUOTE?？梢姡访鎸?duì)汽車的支持力QUOTE隨θ角的減小而增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)頂端時(shí)QUOTE0°，QUOTE達(dá)到最大值，此時(shí)QUOTE仍小于QUOTE。選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。圖5-7-8圖5-7-95.8400N解析：汽車在“過水路面”的最低點(diǎn)時(shí)受力如圖5-7-9所示，由牛頓其次定律得QUOTE。解得QUOTENQUOTE8400N。依據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)路面的壓力大小QUOTE8400N。圖5-7-96.④⑦解析：飛船在繞地球飛行時(shí)，軌道艙中的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，凡是使用原理與重力有關(guān)的均不能使用，如儀器①②③⑤⑥；而儀器④⑦的工作原理與重力無關(guān)，故可以正常使用。點(diǎn)撥：物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最高點(diǎn)處于失重狀態(tài)；在最低點(diǎn)處于超重狀態(tài)，此時(shí)依靠重力工作的儀器不能使用或不能正常使用。7.AC解析：汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限定速度和轉(zhuǎn)速較高的砂輪半徑不宜太大都是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、C正確；選項(xiàng)B、D是離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。8.ABC解析：依據(jù)QUOTE的半徑最大，因此QUOTE物體的向心加速度最大，選項(xiàng)A正確。QUOTE向心加速度相等且最小，由QUOTE的質(zhì)量最小，因而QUOTE＝QUOTE＝QUOTE也最小，選項(xiàng)B正確。當(dāng)轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE增加時(shí)，QUOTE和QUOTE半徑相同，都有QUOTE,QUOTE同樣穩(wěn)定。對(duì)于QUOTE來說QUOTE，由QUOTE,知QUOTE需要的向心力比QUOTE大，QUOTE先毀滅離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，即QUOTE比QUOTE先滑動(dòng)。選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.C解析：鐵水是由于離心作用掩蓋在模型內(nèi)壁上的，模型對(duì)它的彈力和重力的合力供應(yīng)向心力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；模型最下部受到的鐵水的作用力最大，最上部受到的作用力最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；最上部的鐵水假如恰好不離開模型內(nèi)壁，則重力供應(yīng)向心力，由QUOTE，可得QUOTE，故管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度QUOTE至少為QUOTE，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.（1）340N（2）204N解析：把小孩作為爭(zhēng)辯對(duì)象對(duì)其進(jìn)行受力分析知，小孩受重力G和秋千板對(duì)他的支持力QUOTE兩個(gè)力，故在最低點(diǎn)有QUOTE所以QUOTE250N+90NQUOTE40N由牛頓第三定律可知，秋千板所受壓力大小為340N。設(shè)每根繩子對(duì)秋千板的拉力為QUOTE，將秋千板和小孩看成一個(gè)整體，則在最低點(diǎn)有QUOTE解得QUOTE204N。11.（1）45N（2）5m/s（3）2m解析：（1）小球在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受三個(gè)力作用：重力QUOTE、桌面彈力QUOTE和線的拉力QUOTE。重力QUOTE和彈力QUOTE平衡。線的拉力供應(yīng)向心力，QUOTE＝QUOTE。設(shè)原來的角速度為QUOTE，線上的拉力為QUOTE，轉(zhuǎn)速加快后的角速度為QUOTE，線斷時(shí)的拉力為QUOTE，則F∶QUOT