2016-2017学年高中物理 第5章 曲线运动新人教版必修2_6

1 第 7节 生活中的圆周运动 基础夯实 一、选择题1 3 题为单选题，4、5 题为多选题) 1通过阅读课本，几个同学对生活中的圆周运动的认识进行交流。甲说：“洗衣机甩 干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动。 ”乙说：“火车转弯时，若行驶速 度超过规定速度，则内轨与车轮会发生挤压。 ”丙说：“汽车过凸形桥时要减速行驶，而过 凹形桥时可以较大速度行驶。 ”丁说， “我在游乐园里玩的吊椅转得越快，就会离转轴越远， 这也是利用了离心现象。 ”你认为正确的是 )导 学 号 00820146 A甲和乙 B乙和丙 C丙和丁 D甲和丁 答案：D 解析：甲和丁所述的情况都是利用了离心现象，D 正确；乙所述的情况，外轨会受到 挤压，汽车无论是过凸形桥还是凹形桥都要减速行驶，A、B、D 选项均错。 2由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大 小和距离海平面的高度均不变，则以下说法中正确的是 )导 学 号 00820147 A飞机做的是匀速直线运动 B飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力 C飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力 D飞机上的乘客对座椅的压力为零 答案：C 解析：由于人同飞机一同做匀速圆周运动，地球对人的引力和座椅对人的支持力的合 力提供人做匀速圆周运动所需的向心力，即 F 引 F 支 m 。由此可以知道 F 引 F 支 ，由牛 v2R 顿第三定律 F 支 F 压 ，所以 C项正确。 3 石家庄市高一下学期期末)如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为 10m/s时， 车对桥顶的压力为车重的 。如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用， 34 则汽车通过桥顶的速度应为 g10m/s 2) )导 学 号 00820148 2 A15m/s B20m/s C25m/s D30m/s 答案：B 解析：当 v10m/s 时， mg mg m 34 v2R 当 FN0 时， mg m v21R 由解得 v120m/s。 4 临朐一中 20152016 学年高一下学期期中)2013 年 6月 11日至 26日， “神舟十 号”飞船圆满完成了太空之行，期间还成功进行了人类历史上第二次太空授课，女航天员 王亚平做了大量失重状态下的精美物理实验。如图所示为处于完全失重状态下的陀螺，下 列说法正确的是 )导 学 号 00820149 A陀螺仍受重力的作用 B陀螺受力平衡 C陀螺所受重力等于所需的向心力 D陀螺不受重力的作用 答案：AC 解析：做匀速圆周运动的空间站中的物体，所受重力全部提供其做圆周运动的向心力， 处于完全失重状态，并非不受重力作用，A、C 正确，B、D 错误。 5中央电视台今日说法栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通 事故。家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家 门口的场面，第八次有辆卡车冲撞进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案。 经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。交警根据图示作出以下判 断，你认为正确的是 )导 学 号 00820150 A由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 3 B由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C公路在设计上可能内 东北)高外 西南)低 D公路在设计上可能外 西南)高内 东北)低 答案：AC 解析：由题图可知发生事故时，卡车在做圆周运动，从图可以看出卡车冲入民宅时做 离心运动，故选项 A正确，选项 B错误；如果外侧高，卡车所受重力和支持力提供向心力， 则卡车不会做离心运动，也不会发生事故，故选项 C正确。 二、非选择题 6在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是 108km/h。汽车在这种路面上 行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的 06 倍。 导 学 号 00820151 1) 如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的 最小半径是多少？ 2) 如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧 拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？ 答案：1)150m 2)90m 解析：1) 汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其向心力由车与路 面间的静摩擦力提供，当静摩擦力达到最大值时，由向心力公式可知这时的半径最小，有 Fm06 mg m ，由速度 v30m/s，得弯道半径 r150m。 v2r 2) 汽车过拱桥，看做在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，根据向心力公 式有： mg FN m ，为了保证安全，车对路面间的弹力 FN必须大于等于零，有 mg m ， v2R v2R 则 R90m。 能力提升 一、选择题1 3 题为单选题，4、5 题为多选题) 1飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，此时座位对飞行员的支持力大于所受的重 力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血，四肢沉重，暂时失明，甚至昏厥。 受过专门训练的空军飞行员最多可承受 9倍重力的支持力影响。取 g10m/s 2，则当飞机 在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为 100m/s时，圆弧轨道的最小半径为 )导 学 号 00820152 A100m B111m 4 C125m D250m 答案：C 解析：由题意知，8 mg m 代入数值得 R125m。 v2R 2铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为 ，如图所示，弯道处的圆弧半径为 R，若质量为 m的火车转弯时速度等于 ，则gRtan )导 学 号 00820153 A内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B外轨对外侧车轮轮缘有挤压 C这时铁轨对火车的支持力等于 mgcos D这时铁轨对火车的支持力大于 mgcos 答案：C 解析：由牛顿第二定律 F 合 m ，解得 F 合 mgtan ，此时火车受重力和 v2R 铁路轨道的支持力作用，如图所示， FNcos mg，则 FN ，内、外轨道对 mgcos 火车均无侧压力，故 C正确，A、B、D 错误。 3 合肥市中国科技大学附中 20152016 学年高一下学期期中)在高速公路的拐弯处， 通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路 面低一些。汽车的运动可看做是做半径为 R的在水平面内的圆周运动。设内外路面高度差 为 h，路基的水平宽度为 d，路面的宽度为 L。已知重力加速度为 g。要使车轮与路面之间 的横向摩擦力 即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于 )导 学 号 00820154 A B gRhL gRhd C D gRLh gRdh 答案：B 5 解析：由题意知当 mgtan m 时其横向摩擦力等于零 v2R 所以 v 。gRtan gRhd 4在图示光滑轨道上，小球滑下经平直部分冲上圆弧部分的最高点 A时，对圆弧的压 力为 mg，已知圆弧的半径为 R，则 )导 学 号 00820155 A在最高点 A，小球受重力和向心力 B在最高点 A，小球受重力和圆弧的压力 C在最高点 A，小球的速度为 gR D在最高点 A，小球的向心加速度为 2g 答案：BD 解析：小球在最高点受重力和压力，由牛顿第二定律得 FN mg ma，又 FN mg，所以 a2 g，B、D 正确。 5 湖南师大附中 20152016 学年高一下学期检测)如图所示，小物体位于半径为 R 的半球顶端，若给小物体以水平初速度 v0时，小物体对球顶恰无压力，则 )导 学 号 00820156 A物体立即离开球面做平抛运动 B物体落地时水平位移为 R2 C物体的初速度 v0 gR D物体着地时速度方向与地面成 45角 答案：ABC 解析：小物块在最高点时对半球刚好无压力，表明从最高点开始小物块即离开球面做 平抛运动，A 对；由 mg m 知，小物块在最高点的速度大小 v ，又由于 v2R gR R gt2， vy gt， x vt，故 x R，B、C 对；tan ， 45，D 错。 12 2 vyv 2 二、非选择题 6如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为 R的圆轨道。表演 者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为 m，人以 v1 的速2gR 度过轨道最高点 B，并以 v2 v1的速度过最低点 A。求在 A、 B两点轨道对摩托车的压力3 大小相差多少？ 导 学 号 00820157 6 答案：6 mg 解析：在 B点， FB mg m 解之得 FB mg，在 A点， FA mg m 解之得 FA7 mg， v21R v2R 所以在 A、 B两点轨道对车的压力大小相差 6mg。 7 “东风”汽车公司在湖北某地有一试车场，其中有一检测汽车在极限状态下车速的 试车道，该试车道呈碗状，如图所示。有一质量为 m1t 的小汽车在 A车道上飞驰，已知 该车道转弯半径 R为 150m，路面倾斜角为 45 与水平面夹角)，路面与车胎摩擦因 数 为 025