2018_2019学年高中物理第二章匀速圆周运动2.3圆周运动的实例分析2.4圆周运动与人类文明练习.docx

圆周运动的实例分析 圆周运动与人类文明(选学)一、选择题1.关于在公路上行驶的汽车正常转弯时的情况,下列说法中正确的是()A.在内、外侧等高的公路上转弯时的向心力由静摩擦力提供B.在内、外侧等高的公路上转弯时的向心力由滑动摩擦力提供C.在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力和支持力的合力提供D.在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力、摩擦力和支持力的合力提供解析:汽车在内、外侧等高的水平公路上拐弯时,受重力、支持力和摩擦力.重力和支持力均在竖直方向,不能够提供向心力;向心力由摩擦力提供,由于轮胎与地面没有发生相对滑动,所以应为静摩擦力.在内侧低、外侧高的公路上转弯时,由于支持力向内倾斜,所以可以由重力和支持力的合力提供向心力,若这二者的合力不能够恰好提供向心力,则还需要借助摩擦力来共同提供向心力.答案:ACD2.如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A和B在各自不同的水平面内做匀速圆周运动,以下说法正确的是()A.两者对漏斗壁的压力相等B.两者的角速度相等C.两者的向心加速度相等D.两者的线速度相等解析:重力、支持力的合力提供向心力,方向水平.由题图可知,两个小球的受力情况一样.N=,所以两者所受内壁的支持力是相等的,即两者对内壁的压力相等.F向=mgcot ,a向=gcot =r2=42,可以知道两球的向心加速度相等,但由于两者的轨道半径不等,所以两者的线速度、角速度、周期不等.答案:AC3.长度为L=0.50m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0kg的小球,如图所示,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是2.0m/s,(g取10m/s2)则此时细杆OA受到()A.6.0N的拉力B.6.0N的压力C.24N的压力D.24N的拉力解析:设通过最高点时小球受到的拉力为F,则F+mg=m,所以F=m-mg=3.0×(-10)N=-6.0N.负值表示小球在最高点受支持力作用,由牛顿第三定律知选项B正确.答案:B4.狗拉雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶,如图所示为四个关于雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的示意图(O为圆心),其中正确的是()解析:雪橇所受摩擦力为滑动摩擦力,其方向与相对运动方向相反,故为切线方向,由于是匀速圆周运动,因此牵引力F与摩擦力的合力指向圆心,只有C对.答案:C5.下列关于离心现象的说法,正确的是()A.当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做背离圆心的运动C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做曲线运动解析:做匀速圆周运动的物体的向心力是效果力.产生离心现象的原因是F合<mr2或是F合=0(F突然消失),故A项错;当F合=0时,根据牛顿第一定律,物体从这时起沿切线做匀速直线运动,故C项对,B、D项错.答案:C6.游客乘坐过山车,在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到20m/s2,g取10m/s2,那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重力的()A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍解析:以游客为研究对象,游客受重力mg和支持力N,由牛顿第二定律得:N-mg=ma,所以N=mg+ma=3mg.答案:C二、非选择题7.如图所示,自行车和人的总质量为M,在一水平地面上运动.若自行车以速度v转过半径为R的弯道. (1)求自行车的倾角应为多大?(2)自行车所受的地面的摩擦力为多大?解析:骑车拐弯时不摔倒必须是将身体向内侧倾斜.从下图中可知,当骑车人身体与竖直方向成角时,静摩擦力f与地面支持力N的合力Q通过共同的质心O,合力Q再与重力的合力F维持自行车做匀速圆周运动所需要的向心力.(1)由图可知,向心力F=Mgtan ,由牛顿第二定律有:Mgtan =M,得=arctan .(2)由图可知,向心力F可看做合力Q在水平方向的分力,而Q又是水平方向的静摩擦力f和支持力N的合力,所以静摩擦力f在数值上就等于向心力F,即f=Mgtan .答案:(1)arctan (2)Mgtan 8.如图所示为工厂中的行车示意图.设钢丝的长度为3m,用它吊着质量为2.7 t的铸件,行车以2 m/s的速度匀速行驶,当行车突然刹车时,钢丝中受到的拉力为多大?(g取10m/s2)解析:当车突然停止后,铸件由原来的匀速直线运动变为圆周运动,钢丝的拉力与重力的合力提供向心力,方向向上.T-mg=m,钢丝对铸件的拉力T=m+mg=3.06×104N,由牛顿第三定律,钢丝对铸件的拉力与钢丝受到铸件的拉力等值.答案:3.06×104N