【基础练习】《生活中的圆周运动》（物理人教必修2）.docx

生活中的圆周运动基础练习蚌埠第二中学 渠雷雷老师一、单选题1. 如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了() A. 自由落体运动B. 离心运动C. 平抛运动D. 匀速直线运动2. 下列现象中属于防止离心现象带来危害的是()A. 为使火车安全通过弯道，修建铁路时常把外轨道修得比内轨道高一些B. 汽车在过弯道时，有时不用减速也能安全通过C. 脱水桶转动时可以将湿衣服上的水甩去D. 公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒3. 下列关于离心现象的说法正确的是()A. 当物体所受的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突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动C. 做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将沿切线做匀速直线运动D. 做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动4. 如图所示，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车的转弯半径为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8倍，g取10m/s2，则运动的汽车A. 所受的合力为零B. 只受重力和地面的支持力作用C. 最大速度不能超过20m/sD. 所需的向心力由重力和支持力的合力提供5. 中央电视台今日说法栏目最近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，你认为错误的是()A. 由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作离心运动B. 可能由于拐弯时速度过大造成的C. 公路在设计上可能内(东)高外(西)低D. 公路在设计上可能外(西)高内(东)低6. 如图，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是()A. v=gRB. 若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内C. 若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外D. 无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力7. 如图所示，扬州瘦西湖大虹桥是拱形桥，汽车通过桥顶时的运动可以看做圆周运动.汽车通过桥最高点时()A. 车对桥的压力等于汽车的重力B. 车对桥的压力大于汽车的重力C. 车的速度越大，车对桥面的压力越小D. 车的速度越大，车对桥面的压力越大二、多选题8. 物理如图所示，质量为m的汽车，沿半径为R的半圆形拱桥运动，当汽车通过拱桥最高点B时速度大小为v，则此时() A. 汽车对拱桥的压力大小等于汽车的重力大小B. 汽车对拱桥的压力大小小于汽车的重力大小C. 汽车速度越大，汽车对拱桥的压力越小D. 汽车速度越大，汽车对拱桥的压力越大9. 如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动，若小球在到达P点时突然发生变化，则下列说法正确的是()A. 若F突然变小，小球将沿轨迹a做离心运动B. 若F突然消失，小球将沿轨迹a做离心运动C. 若F突然变大，小球将沿轨迹b做离心运动D. 若F突然变大，小球将沿轨迹c做近心运动10. 汽车在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而导致危险，图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为汽车在O点时的速度方向(可将汽车看作质点).下列说法正确的是()A. 发生侧滑是因为汽车受到的合力方向背离圆心B. 发生侧滑是因为汽车受到的合力大于所需要的向心力C. 若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa与Ob之间D. 为防止正常转变的汽车侧滑，设计公路弯道时可让外侧略高于内侧11. 某公园里的过山车驶过离心轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，人体颠倒，若轨道半径为R，人体重为mg，要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为()A. 0B. gRC. 2gRD. 3gR三、计算题12. 一辆载重汽车的质量为4m，通过半径为R的拱形桥，若桥顶能承受的最大压力为F=3mg，为了安全行驶，汽车应以多大速度通过桥顶？13. 如图所示，有一长为L的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球。现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知水平地面上的C点位于O点正下方，且到O点的距离为1.9L。不计空气阻力。(1)求小球通过最高点A时的速度vA的大小；(2)若小球通过最低点B时，细线对小球的拉力FT恰好为小球重力的6倍，且小球经过B点的瞬间细线断裂，求小球的落地点到C点的距离。14. 如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求： (1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为g2r和3g2r时，绳子对物体拉力的大小分别是多少？15. 如图质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求：(1)小球在最高点的速度v1为多大时，球对杆的作用力为0？(2)当小球在最高点的速度v2=6m/s时，球对杆的作用力和方向16. 如图所示，是双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员做圆锥摆运动的精彩场面.若女运动员伸直的身体与竖直方向的夹角为，质量为m，转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为r，忽略女运动员受到的摩擦力，重力加速度为g，求：(1)当女运动员对冰面的压力为其重力的12时，男运动员的拉力大小及两人转动的周期；(2)当女运动员刚要离开冰面时，男运动员的拉力大小及两人转动的周期答案和解析【答案】1. B2. A3. C4. C5. D6. C7. C8. BC9. BD10. CD11.C12. 解：设汽车速度为v1时刚好不脱离桥顶，汽车速度为v2时，桥顶刚好承受压力为0则有：4mg=4mv12R，解得：v1=gR当支持力F=3mg时，速度最小，根据牛顿第二定律得4mg-F=4mv22R得v2=12gR所以安全行驶的速度范围为：12gRvgR答：为了安全行驶，汽车过拱形桥的速度应该在12gRvgR范围内13. 解：(1)小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有：mg=mvA2L解得：vA=gL；(2)小球在B点时根据牛顿第二定律有：T-mg=mvB2L，其中T=6mg，所以vB=5gL小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，有竖直方向：1.9L-L=12gt2水平方向：x=vBt=5gL1.8Lg=3L14. 解(1)当物块所需要的向心力等于最大静摩擦力时，转盘角速度最大， 即：mg=mrm2，解得：m=gr； (2)由于1m时摩擦力不足以提供向心力，摩擦力f=mg，绳子也要提供部分向心力，则：T2+mg=mr22，解得：T2=mr22-mg=12mg。15. 解：小球在最高点时，对小球受力分析，受重力G和杆的弹力N，假定弹力N向下，如图所示； 由牛顿第二定律和向心力公式得：N+G=mv2r (1)由式解得N=0时的速度v1=gL=100.9m/s=3m/s (2)由式得小球在最高点的速度v2=6m/s时，杆对球的作用力为：N=mv2r-mg=(0.2620.9-0.210)N=+6N “+“说明方向竖直向下由牛顿第三定律得：球对杆的作用力大小N=N=6N，方向竖直向上答：球对杆的作用力为0时小球在最高点的速度为3m/s，当小球在最高点的速度v2=6m/s时，球对杆的作用力大小为6N，方向竖直向下16. 解：(1)对女运动员受力分析，沿半径方向有F1sin=m12r 竖直方向有FN+F1cos=mg 其中FN=12mg 联立解得1=gtan2r F1=mg2cos.又由T1=21得T1=22rgtan (2)当女运动员刚要离开冰面时，男运动员对女运动员的拉力F2和女运动员的重力mg的合力为女运动员提供向心力F，由可得F2=mgcos 由牛顿第二定律得mgtan=m22r 解得2=gtanr故T2=22=2rgtan 答：(1)当女运动员对冰面的压力为其重力的12时，男运动员的拉力大小为mg2cos，两人转动的周期为22rgtan；(2)当女运动员刚要离开冰面时，男运动员的拉力大小为mgcos，两人转动的周期为2rgtan【解析】1. 解：水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动而被甩掉，故应用了离心运动；故选：B做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动物体做离心运动的条件：合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力.注意所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出2. 解：A、在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥足向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，故A正确；B、汽车在过弯道时，有时不用减速也能安全通过，说明所需要的向心力小于轮胎与地面的最大摩擦力，不属于防止离心现象，故B错误；C、洗衣机脱水桶高速旋转把附着在衣服上的水分，是利用离心作用将水从衣服甩掉，是利用的离心运动，故C错误。D、公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒是由于惯性，与离心现象无关，故D错误。故选：A。物体做圆周运动时就需要外界提供向心力，当外界所提供的向心力消失或不够时，物体将做离心运动.根据离心运动的定义及本质，分析采取的措施是为了应用离心运动即为正确的选项本题考查的是离心现象的应用及生活中为了防止离心运动而采取的一些措施.这一类的情况要学会利用物理知识分析3. 解：A、离心力是不存在的，因为它没有施力物体.所以物体不会受到离心力，故A错误BCD中、惯性：当物体不受力或受到的合外力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态.所以做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，由于惯性，物体继续保持该速度做匀速直线运动.故BD错误，C正确故选：C做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动.所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出，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物体做离心运动的条件：合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力，所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出4. 【分析】汽车在水平路面上做匀速圆周运动，受到重力、地面的支持力和摩擦力的作用，摩擦力提供汽车做圆周运动的向心力。本题考查在水平路面上圆周运动的典型模型，比较简单。【解答】ABD.汽车在水平路面上做匀速圆周运动，受到重力、地面的支持力和摩擦力的作用，摩擦力提供汽车做圆周运动的向心力，故ABD错误；C.由牛顿第二定律：0.8mg=mv2R，v=0.8gR=20m/s，故C正确。故选C。5. 解：A、汽车发生侧翻是因为速度过大，提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动.故A正确，B正确C、汽车在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，现在易发生侧翻可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧(东)高外侧(西)低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致.故C正确，D错误本题选错误的，故选：D汽车拐弯时发生侧翻是由于车速较快，提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动.有可能是内测高外侧低，支持力和重力的合力向外，最终的合力不够提供向心力解决本题的关键知道当提供的力等于圆周运动所需要的力，物体做圆周运动，当提供的力不够圆周运动所需要的力，物体做离心运动6. 【分析】火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，先平行四边形定则求出合力，再根据根据合力等于向心力求出转弯速度，当转弯的实际速度大于或小于轨道速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮。本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，然后根据离心运动和向心运动的条件进行分析。【解答】AD.火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，由图可以得出：F合=mgtan(为轨道平面与水平面的夹角)合力等于向心力，由牛顿第二定律得：mgtan=mv2R解得：v=gRtan，故AD错误；B.当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向内，故B错误；C.当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向外，故C正确；故选C。7. 【分析】汽车做圆周运动，受到的重力和支持力的合力提供向心力，求出压力表达式分析桥对汽车的支持力与重力的关系。该题考查向心力的来源，受力分析时，不能分析向心力，向心力是有其他力提供的，难度不大，属于基础题。【解答】A.在最高点，合外力的方向竖直向下，加速度方向向下，则有：mg-N=mv2r所以：N=mg-mv2r桥面对汽车的支持力小于汽车的重力，故AB错误；CD.由上式可知，车的速度越大，车对桥面的压力越小，故C正确，D错误。故选C。8. 【分析】汽车在桥顶，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解。解决本题的关键知道汽车做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解。【解答】汽车在桥顶，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：mg-N=mv2r解得：N=mg-mv2rmg速度越大，相互作用力越小，故AD错误，BC正确故选BC。9. 解：B、在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力消失，物体受力合为零，将沿切线方向做匀速直线运动，故B正确A、当F突然变小时，拉力小于需要的向心力，将沿轨迹b做离心运动，故A错误C、D、若F突然变大，拉力大于需要的向心力，物体沿着轨迹C做向心运动，故C错误，D正确；故选：BD本题考查离心现象产生原因以及运动轨迹，当向心力突然消失或变小时，物体会做离心运动，运动轨迹可是直线也可以是曲线，要根据受力情况分析此题要理解离心运动的条件，结合力与运动的关系分析；当合力为零时，物体做匀速直线运动10. 解：AB、发生侧滑是因为汽车的速度过大，所需要的向心力过大，汽车实际受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圆心，故A错误，B错误C、若汽车水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上汽车要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C正确D、为防止正常转变的汽车侧滑，设计公路弯道时可让外侧略高于内侧，让重力的分力充当向心力的一部分，类似火车轨道，故D正确；故选：CD 汽车侧滑实际上是做离心运动，根据离心运动的条件：外力为零或外力不足以提供向心力，进行分析解决本题的关键要掌握离心运动的条件：外力为零或外力不足以提供向心力，通过分析供需关系进行分析11. 解：根据牛顿第二定律得：mg+N=mv2R，N=mg，解得：v=2gR.故C正确，A、B、D错误故选：C在最高点，乘客靠重力和座椅的弹力提供向心力，根据牛顿第二定律求出最高点的速度大小解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题12. 在拱形桥最高点，当支持力等于零时，