高中物理 5.7《生活中的圆周运动》课时练3 新人教版必修2(1).doc

2014年高中物理 5.7生活中的圆周运动课时练3 新人教版必修21关于列车转弯处内、外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是()a内外轨一样高，以防列车倾倒造成事故b因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车倾倒c外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减小车轮与铁轨间的挤压d以上说法都不对解析：选c.火车转弯时，使外轨比内轨略高，这样重力与铁轨支持力的合力可以提供部分向心力2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家门口的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，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5619所示交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是() 图5619a由图可知卡车在拐弯时发生侧翻是因为卡车做离心运动b由图可知卡车在拐弯时发生侧翻是因为卡车做向心运动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)低解析：选ac.因为卡车多次向住宅发生侧翻，说明卡车做离心运动一般公路设计是内低外高，以重力与地面的支持力的合力提供向心力，现在常发生事故，说明可能是在设计上外低内高的原因造成的3如图5620所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是()a脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的b水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故 图5620c加快脱水桶转动的角速度，脱水效果会更好d靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好解析：选b.洗衣机脱水的原理是离心现象，衣物在脱水桶中由于离心现象向桶壁靠近，a正确；衣物上的水被甩出是因为水与衣物之间的吸附力小于所需的向心力，做离心运动，b错误；当加快脱水桶的转动角速度，则需用提供的向心力更大，脱水效果会更好，c正确；越靠近四周的衣物所需的向心力越大，水越容易脱离衣物被甩出，d正确4如图5621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突然消失，小球将沿轨迹a做离心运动b若f突然变小，小球将沿轨迹a做离心运动 图5621c若f突然变大，小球将沿轨迹b做离心运动d若f突然变小，小球将沿轨迹c做近心运动解析：选a.若f消失，则小球将做匀速直线运动，根据公式f可得r，若f变小，则小球将做半径变大的离心运动；若f变大，小球将做半径变小的近心运动5汽车的速度是72 km/h，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，则桥面的曲率半径为_m，当车速为_m/s时，车对桥面最高点的压力恰好为零解析：压力为车重一半时，即地面对汽车支持力fmg.则mgfm，推导可得r m80 m；压力为零时，满足mgm，推导得v20 m/s.答案：8020一、选择题1为适应国民经济发展的需要，从2009年4月1日起，我国铁路正式实施第七次提速火车转弯可以看成是做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损为避免火车高速转弯时外轨受损，你认为理论上可行的措施是()a仅减小弯道半径b仅增大弯道半径c仅适当减小内、外轨道的高度差d仅适当增加内、外轨道的高度差解析：选bd.由f向m可知，选项b、d均可避免火车高速转弯时外轨受损2如图5622所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过o点的水平轴自由转动现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球运动轨道的最低点和最高点则杆对球的作用力可能是()aa处为拉力，b处为拉力ba处为拉力，b处为推力ca处为推力，b处为拉力 图5622da处为推力，b处为推力解析：选ab.小球在a处为拉力，在b处，当v时，杆提供拉力，当v时，杆提供推力，当v时，杆对小球作用力刚好为0.3如图5623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()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rc物体的初速度v0 图5623d物体着地时速度方向与地面成45角解析：选abc.无压力意味着mgm，v0，物体以v0初速度做平抛运动，a、c正确；由平抛运动可得t ，那么落地时水平位移sxv0t r，b正确；落地时tan ，arctan，为着地时速度与地面夹角，d错误4(2011年重庆师大附中模拟)如图5624所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为r，小球半径为r，则下列说法中正确的是() a小球通过最高点时的最小速度vminb小球通过最高点时的最小速度vmin0 图5624c小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力d小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力解析：选bc.由于圆形管道可提供支持力，小球通过最高点时的速度可以为零小球在水平线ab以下的管道中运动时，重力竖直向下，向心力指向圆心，故内侧管壁不会对小球有作用力，而在水平线ab以上运动时，如果速度较小，可以对外侧管壁没有作用力5以下说法正确的是()a在绝对光滑的水平冰面上，汽车可以转弯b汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力小于重力，处于失重状态c过山车通过最高点时，一定受到重力和弹力的作用，且由重力和弹力的合力提供向心力d过山车通过最高点时，可能只受到重力作用解析：选bd.在绝对光滑的水平冰面上，没有外力提供向心力，汽车不能转弯，a错汽车通过拱形桥最高点时重力和桥对汽车的支持力的合力提供向心力，有向下的加速度，处于失重状态，所以对桥的压力小于重力，所以b正确过山车通过最高点时，可能是重力和弹力共同提供向心力也可能是只有重力提供向心力(此时v)，所以c错，d正确6汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧两车沿半径方向受到的摩擦力分别为ff甲和ff乙以下说法正确的是()aff甲小于ff乙bff甲等于ff乙cff甲大于ff乙dff甲和ff乙大小均与汽车速率无关解析：选a.由于摩擦力提供汽车做匀速圆周运动的向心力，由ff，得在速率一定的情况下，半径越大，向心力越小，故ff甲rb，则下列说法正确的是()a球a的线速度必定大于球b的线速度 图5625b球a的角速度必定小于球b的角速度c球a的运动周期必定小于球b的运动周期d球a对筒壁的压力必定大于球b对筒壁的压力解析：选ab.两球均贴着圆锥筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，它们均受到重力和筒壁对它的弹力作用，这两个力的合力提供向心力，如右图所示，可知筒壁对小球的弹力fn，而重力和弹力的合力为f合mgcot，由牛顿第二定律可得：mgcotm2r，所以 vt2 fn由于a球运动的半径大于b球运动的半径，由式可知a球的角速度必定小于b球的角速度；由式可知a球的线速度必定大于b球的线速度；由式可知a球的运动周期必定大于b球的运动周期；由式知a球对筒壁的压力等于b球对筒壁的压力，所以选项a、b正确8如图5626所示，线段oa2ab，a、b两球质量相等当它们绕o点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段拉力之比fabfob为()a23 b32 图5626c53 d21解析：选a.两球所受的重力和水平面的支持力在竖直面内，且是一对平衡力，不能提供向心力b球所受到的向心力由线的ob段和ab段的合力提供，a球所受到的向心力由线的ab段的拉力提供对a、b受力分析，如图所示，由于a、b放在水平桌面上，故gfn，又由于a、b的角速度相同，设角速度为，则由向心力公式可得对b：fobfabmr2；对a：fabm2r2联立以上两式得fabfob23.9如图5627所示，叠放在水平转台上的物体a、b、c能随转台一起以角速度匀速转动，a、b、c的质量分别为3m、2m、m，a与b、b和c与转台间的动摩擦因数均为，a和b、c离转台中心的距离分别为r、1.5r.设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以下说法中正确的是()ab对a的摩擦力一定为3mgbb对a的摩擦力一定为3m2r 图5627c转台的角速度一定满足 d转台的角速度一定满足 解析：选bc.要使a能够与b一起以角速度转动，根据牛顿第二定律可知，b对a的摩擦力一定等于a物体所需向心力的值，即ff3m2r，b正确要使ab两物体同时能随转台一起以角速度匀速转动，则对于a有：3mg3mr2，对ab有：5mg5mr2，对于c有：mgmr2，综合以上可得： ，c正确10如图5628所示是一种娱乐设施“魔盘”，而且画面反映的是魔盘旋转转速较大时盘中人的情景甲、乙、丙三位同学看了图后发生争论，甲说：“图画错了，做圆周运动的物体受到向心力的作用，魔盘上的人应该向中心靠拢”乙说：“图画得对，因为旋转的魔盘给人离心力，所以人向盘边缘靠拢”丙说：“图画得对，但盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心”该三位同学的说法应是() 图5628a甲正确 b乙正确c丙正确 d无法判断解析：选c.向心力和离心力都是按照效果命名的力，在此题的情境中，都是指人受到的摩擦力当魔盘转速较小时，人做圆周运动，此时叫向心力；当魔盘转速较大时，摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时，人做离心运动，此时叫离心力故c选项正确二、非选择题11铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨道高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率，下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h：(取g10 m/s2)弯道半径r/m660330220165132110内外轨道高度差h/mm50100150200250300(1)据表中数据，导出h和r关系的表达式，并求出r440 m时h的值(2)铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内、外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内、外轨的间距设计值l1435 mm，结合表中的数据，算出我国火车的转弯速度v.(以km/h为单位，结果取整数设轨道倾角很小时，正切值按正弦值处理)解析：(1)由表中数据可知，每组的h与r之积为常数，hr66050103m233 m2.当r440 m时，h75 mm.(2)内、外轨对车轮没有侧向压力时，火车的受力如图所示则mgtanm，很小，则有tansin所以v m/s15 m/s54 km/h答案：(1)hr33 m275 mm(2)54 km/h12如图5629所示，一个质量为m2 kg的小球在细绳牵引下在光滑水平的平板上以速率v1.0 m/s做匀速圆周运动，其半径r30 cm，现将牵引的绳子迅速放长20 cm，使小球在更大半径的新轨道上做匀速圆周运动求：(1)实现这一过渡所经历的时间；(2)在新轨道上做匀速圆周运动时，小球旋转的角速度；