2019-2020学年新教材高中物理 课时跟踪训练（十五）离心现象 鲁科版必修第二册

1 课时跟踪训练 十五 课时跟踪训练 十五 离心现象离心现象 a 级 学考达标 1 在水平面上转弯的摩托车 向心力是 a 重力和支持力的合力 b 静摩擦力 c 滑动摩擦力 d 重力 支持力 牵引力的合力 解析 选 b 摩托车转弯时 摩托车受重力 地面支持力和地面对它的摩擦力三个力 的作用 重力和地面支持力沿竖直方向 二力平衡 由于轮胎不打滑 摩擦力为静摩擦力 来充当向心力 综上所述 选项 b 正确 2 2019 济宁高一检测 火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动 火车速度 提高会使外轨受损 为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题 下列措施可行的是 a 适当减小内 外轨的高度差 b 适当增加内 外轨的高度差 c 适当减小弯道半径 d 适当增大内外轨间距 解析 选 b 火车转弯时 为减小外轨所受压力 可以使外轨略高 于内轨 使轨道形成斜面 如果速度合适内 外轨道均不受挤压 重 力与轨道支持力的合力来提供向心力 如图所示 mgtan m 若 v2 r 要提高火车速度同时减小外轨受损 可以适当增加内 外轨的高度差 使 增大 或适当增大弯道半径 所以 b 项正确 a c d 项错误 3 有一水平的转盘在水平面内匀速转动 在转盘上放一质量为m的物块恰能随转盘一 起匀速转动 则下列关于物块的运动正确的是 a 如果将转盘的角速度增大 则物块可能沿切线方向飞出 b 如果将转盘的角速度增大 物块将沿曲线逐渐远离圆心 c 如果将转盘的角速度减小 物块将沿曲线逐渐靠近圆心 d 如果将转盘的角速度减小 物块可能沿曲线逐渐远离圆心 解析 选 b 物块恰能随转盘一起转动 说明此时充当向心力的摩擦力恰好能够保证 物块做圆周运动 如果增大角速度 则需要的向心力要增大 而摩擦力不能再增大了 因此 物块就会逐渐远离圆心 a 错误 b 正确 若减小角速度 则需要的向心力减小 而摩擦力也可以减小 因此物块仍做匀速圆周运动 c d 错误 2 4 2019 烟台高一检测 乘坐游乐场的过山车时 质量为m的 人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动 如图所示 下列说法正确的 是 a 车在最高点时 人处于倒坐状态 全靠保险带拉住 若没有 保险带 人一定会掉下去 b 人在最高点时 对座位仍可能产生压力 但压力一定小于mg c 人在最低点时 处于失重状态 d 人在最低点时 对座位的压力大于mg 解析 选 d 由圆周运动的临界条件知 人在最高点时 若v 则人对座位和保 gr 险带都无作用力 若v 则保险带对人有拉力作用 若v 则人对座位有压力 grgr 且当v 压力大于mg 故 a b 错误 人在最低点时有n mg m 则n mg 人处 2gr v2 r 于超重状态 故 d 正确 c 错误 5 如图所示 当汽车通过拱桥顶点的速度为 10 m s 时 桥对汽车 的支持力为汽车重力的 倍 如果要使汽车能安全地通过此拱桥 则汽 3 4 车通过桥顶的最大速度必须小于 a 15 m s b 20 m s c 25 m s d 30 m s 解析 选 b 当汽车通过拱桥顶点的速度是 10 m s 时 由牛顿第二定律得mg mg m 3 4 解得r 40 m 当汽车通过拱桥顶点对桥恰无压力时 由m mg得v1 20 v2 r v1 2 rgr m s 所以 b 正确 6 如图所示 洗衣机的甩干筒在转动时有一衣服附在筒壁上 则此时 a 衣服受重力 筒壁的弹力和向心力 b 衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力 c 筒壁对衣服的弹力随筒的转速的增大而增大 d 筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大 解析 选 c 衣服受到重力 筒壁的弹力和摩擦力的作用 衣服随筒壁在水平面内做 圆周运动 筒壁的弹力提供向心力 故 a b 错误 因n mr 2 所以筒壁的弹力随筒的 转速的增大而增大 故 c 正确 衣服在竖直方向的合外力等于零 所以筒壁对衣服的摩擦 力大小始终等于重力 不随转速变化 故 d 错误 3 7 摩天轮是游乐场中游乐项目之一 乘客可随座舱在竖直面内 做匀速圆周运动 下列叙述正确的是 a 在最高点 乘客处于超重状态 b 在最低点 乘客重力小于他所受到的支持力 c 摩天轮转动过程中 乘客机械能保持不变 d 从最高点向最低点转动的过程中 座椅对乘客的作用力不做 功 解析 选 b 在最高点时 加速度向下 故乘客处于失重状态 故 a 错误 在最低点 乘客合外力向上 故重力小于他所受到的支持力 故 b 正确 摩天轮转动过程中 乘客的 动能不变 重力势能时刻发生改变 故机械能始终变化 故 c 错误 从最高点向最低点转 动的过程中 座椅的作用力向上 故座椅对乘客的作用力做负功 故 d 错误 8 杂技演员表演 水流星 在长为 1 6 m 的细绳的一端 系一个与 水的总质量为m 0 5 kg 的盛水容器 以绳的另一端为圆心 在竖直平面 内做圆周运动 如图所示 若 水流星 通过最高点时的速率为 4 m s 则下列说法正确的是 g 10 m s2 a 水流星 通过最高点时 有水从容器中流出 b 水流星 通过最高点时 绳的张力及容器底部受到的压力均为零 c 水流星 通过最高点时 处于完全失重状态 不受力的作用 d 水流星 通过最高点时 绳子的拉力大小为 5 n 解析 选 b 水流星在最高点的临界速度v 4 m s 由此知绳的拉力恰为零 且 gl 水恰不流出 故 b 正确 9 2019 海口高一检测 有一列重为 100 t 的火车 以 72 km h 的速率匀速通过一个 内外轨一样高的弯道 轨道半径为 400 m 1 试计算铁轨受到的侧压力 2 若要使火车以此速率通过弯道 且使铁轨受到的侧压力为零 我们可以适当倾斜路 基 试计算路基倾斜角度 的正切值 解析 1 火车速度v 72 km h 20 m s 外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力 所以有n m n 105 n v2 r 105 202 400 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于 105 n 2 火车过弯道 重力和铁轨对火车的弹力的合力正好提供向 心力 如图所示 则 4 mgtan m v2 r 由此可得 tan 0 1 v2 rg 答案 1 105 n 2 0 1 b 级 选考提能 10 随着北京三环东路快速路的正式通车 城北到城南的通行 时间将大幅缩减 大大提升了出行效率 该段公路有一个大圆弧形 弯道 公路外侧路基比内侧路基高 当汽车以理论时速vc行驶时 汽车恰好没有向公路内 外两侧滑动的趋势 则 a 车速只要低于vc 车辆便会向内侧滑动 b 要求汽车在转弯过程中不打滑 车速不能大于vc c 当路面结冰时与未结冰时相比 vc的值变小 d 当路面结冰时与未结冰时相比 vc的值不变 解析 选 d 车速低于vc 所需的向心力减小 此时车辆有向内侧滑动的趋势 摩擦 力可以指向外侧 车辆不会向内则滑动 故 a 错误 车速高于vc 所需的向心力增加 此 时车辆有向外侧滑动的趋势 摩擦力可以指向内侧 车辆不一定会打滑 故 b 错误 当路 面结冰时与未结冰时相比 由于支持力和重力不变 路面的倾角不变 则vc的值不变 故 c 错误 d 正确 11 2019 济南高一检测 精彩的杂技表演总是受到广大观 众的欢迎 如图所示 两条丝带上端拴在天花板上 下端被男演 员缠绕在手臂上 女演员搂着男演员的脖子 两人一起在水平面 内做匀速圆周运动 第一次 第二次一起做圆周运动时 丝带的 长度更短而丝带与竖直方向的夹角仍不变 下列说法中正确的是 a 匀速转动的过程中男演员对女演员的作用力方向竖直向上 b 两次丝带对男演员的拉力大小相等 c 他们第二次做圆周运动的线速度更大 d 他们第二次做圆周运动的周期更大 解析 选 b 女演员匀速转动的过程中需要向心力 男演员对女演员的作用力沿丝带 方向 故 a 错误 设丝带与竖直方向的夹角为 丝带拉力f沿竖直方向的分力等于男女 演员的重力 f 夹角 不变 丝带拉力不变 故 b 正确 向心加速度为 m男 m女 g cos gtan r 夹角 不变 向心加速度不变 第二次丝带的长度更短 半径变小 v2 r 4 2 t2 5 线速度变小 周期变小 故 c d 错误 12 在汽车越野赛中 一个土堆可视作半径r 10 m 的圆弧 左侧连接水平路面 右侧与一坡度为 37 的斜坡连接 某车手驾 车从左侧驶上土堆 经过土堆顶部时恰能离开 赛车飞行一段时间 后恰沿与斜坡相同的方向进入斜坡 沿斜坡向下行驶 研究时将汽车视为质点 不计空气 阻力 求 g取 10 m s2 sin 37 0 6 cos 37 0 8 1 汽车经过土堆顶部的速度大小 2 汽车落到斜坡上的位置与土堆顶部的水平距离 解析