2023-2024学年高一物理人教版2019试题6.4生活中的圆周运动（冲A提升练）-1

6.4生活中的圆周运动（冲A提升练）（解析版）一、单选题（本大题共12小题）1.铁路弯道处，内外轨组成的斜面与水平地面夹角为θ，当火车以某一速度v通过该弯道时，内、外轨恰不受侧压力作用，则下列说法正确的是A.转弯半径R=v2gsinθ

B.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

C.若火车速度小于【答案】B

【解析】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】A、D、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=mgtanθ(θ为轨道平面与水平面的夹角)

合力等于向心力，故

mgtanθ=mv2R，解得v=grtanθ，与火车质量无关，R=v2gtanθ，

故A错误，D错误；

B、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B正确；

C、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2.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨(如图丙所示)，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v1。在修建一些急转弯的公路时，通常也会将弯道设置成外高内低(如图丁所示)。当汽车以规定的行驶速度转弯时，可不受地面的侧向摩擦力，设此时的速度大小为v2。重力加速度为g。以下说法中正确的是(

)A.火车弯道的半径R=v12g

B.当火车速率大于v1时，外轨将受到轮缘的挤压

C.当汽车速率大于v2【答案】B

【解析】火车拐弯时以规定速度行驶，此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力；若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力；若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力；汽车拐弯靠重力、支持力、摩擦力的合力提供向心力。

该题考查圆周运动的向心力以及向心运动和离心运动，解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。

【解答】A.火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得：mgtanθ=mv12R，解得：R=v12gtanθ，故A错误；

B.

当火车速率大于v1时，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故B正确；3.如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是(

)A.汽车通过凹形桥的最低点时，为了防止爆胎，车应快速驶过

B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无侧向挤压。如果行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨

C.杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时只要速度足够小，水就不会流出

D.脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出【答案】B

【解析】利用圆周运动的向心力分析过凹形路面问题；根据离心现象分析洗衣机脱水原理即可；火车转弯，如防止车轮边缘与铁轨间的挤压，通常做成外轨略高于内轨，火车高速转弯时不使外轨受损，则拐弯所需要的向心力由支持力和重力的合力提供。

本题主要考查圆周运动问题。知道圆周运动向心力的来源，会根据加速度的方向确定超失重；

【解答】A.汽车通过凹形桥的最低点时，由牛顿第二定律F-mg=mv2R

故在最低点车速越快，凹形桥对汽车的支持力F越大，越容易爆胎，A错误；

B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无侧向挤压。如果行驶速度超过设计速度，火车转弯时需要更大的向心力，有离心的趋势，故轮缘会挤压外轨，B正确；

C.杂技演员表演“水流星”，当“水流星”恰好通过最高点时mg=mv24.公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”.如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时A.汽车对凹形桥的压力等于汽车的重力 B.汽车对凹形桥的压力小于汽车的重力

C.汽车的向心加速度大于重力加速度 D.汽车的速度越大，对凹形桥面的压力越大【答案】D

【解析】解：AB、汽车通过凹形桥最低点时，靠重力和支持力的合力提供向心力，有：N-mg=mv2R，解得：N=mg+mv2R.可知汽车对桥的压力大于汽车的重力，故AB错误。

C、汽车的向心力不一定大于重力，向心加速度不一定大于重力加速度，故C错误。

D、根据N=mg+mv2R，速度越大，支持力越大，根据牛顿第三定律可知，对凹形桥面的压力越大，故D正确。

故选：D。

根据牛顿第二定律得出支持力和重力的关系，从而比较压力和重力的大小关系，根据牛顿第三定律比较支持力和压力的大小关系。

解决本题的关键知道最低点向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，注意支持力和压力大小相等，属于作用力和反作用力。

5.如图所示，用光电门传感器和力传感器研究小球经过拱桥最高点时对桥面压力FNA.FN越小，且大于小球重力 B.FN越大，且大于小球重力

C.FN越小，且小于小球重力 【答案】C

【解析】解：小球的挡光时间t越短，则小球速度v越大，根据牛顿第三定律可知桥面对小球的支持力大小等于小球对桥面的压力的大小，由牛顿第二定律可知mg-FN=mv2R，其中轨道半径R和重力mg不变，v越大则对桥面压力FN6.如图所示，地球可以看成一个巨大的拱形桥，桥面半径R=6 400 km，地面上行驶的汽车中驾驶员的重力G=800 N，在汽车不离开地面的前提下，下列分析中正确的是(

)

A.汽车的速度越大，则汽车对地面的压力也越大

B.不论汽车的行驶速度如何，驾驶员对座椅压力大小都等于800 N

C.只要汽车行驶，驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力

D.如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零，则此时驾驶员会有超重的感觉【答案】C

【解析】将地球看成一个巨大的拱形桥，汽车做圆周运动，由地面的支持力和重力提供汽车所需要的向心力，根据牛顿第二定律列式分析。

解决本题的关键搞清圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。只要抓住加速度的方向，就能判断是超重还是失重现象。

【解答】AB.汽车的重力和地面对汽车的支持力的合力提供向心力，则有mg-N=mv2R，重力是一定的，v越大，则N越小，故AB错误；7.实验是模拟拱形桥来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力.在较大的平整木板上相隔一定的距离钉4个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉内，三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦，这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了.把这套系统放在电子秤上，关于电子秤的示数下列说法正确的是(

)A.玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些

B.玩具车运动通过拱桥顶端时的示数和静止时一样大

C.玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态

D.玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥)，示数越小【答案】D

【解析】解：A、当玩具车静止时，对拱桥顶端的压力N=mg，当玩具车运动时，在拱桥顶端有：mg-N'=mv2r，解得N'<mg，所以玩具车静止时在拱桥顶端时示数大一些。故A错误，B错误。

C、玩具车通过拱桥顶端时，加速度方向向下，处于失重状态。故C错误。

D、根据牛顿第二定律得，mg-N'=mv2r，速度越大，支持力越小，则压力越小，电子称的示数越小。故D正确。8.洪水后的泥沙随水流动的同时在重力的作用下逐渐沉下来，这种沉淀叫重力沉淀；医院里用分离机分离血液的示意图如图甲所示，将血液装在试管里，让其绕竖直轴高速旋转，试管几乎成水平状态，如图乙所示，血液的不同成分会快速分离在不同的地方，这叫离心沉淀。关于这两种沉淀，下列说法正确的是(

)A.血液采用重力沉淀比离心沉淀更方便、快捷

B.血液中密度最大的成分将聚集在试管底部

C.只增大分离机的转速，血液中密度最大的成分做圆周运动所需要的向心力减小

D.只增大分离机的转速，血液分离的时间将变长【答案】B

【解析】本题考查圆周运动向心力、离心运动，掌握分离机分离血液的原理。

【解答】A.血液采用重力沉淀要很长的时间才能分层、采用离心沉淀立即可以分层，效率更高，选项A错误；F=mrω2，在半径、角连度相同处，密度大的物质质量大，需要的向心力也大，所以，血液中密度较大的成分将先做离心运动，聚集在试管底部，选项B正确；9.前置式滚筒洗衣机如图所示，滚筒绕水平轴转动，既可以洗涤、漂洗，也可以脱水(滚筒上有小孔)。现研究其脱水，当湿衣服贴着滚筒壁在竖直面做逆时针方向的匀速圆周运动时，下列分析正确的是(

)A.当衣服到达最高点的时候，水最容易脱离衣服

B.当衣服到达最左侧位置时，衣服受到向下的摩擦力

C.当衣服到达最低点的时候，滚筒对衣服的支持力大于衣服重力

D.衣服在最低点所受的向心力大于衣服在最高点所受的向心力【答案】C

【解析】本题以滚筒洗衣机脱水为情景载体考查了匀速圆周运动问题，解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。

湿衣服贴着滚筒壁在竖直面做逆时针方向的匀速圆周运动时，故所需的向心力相同，根据受力分析结合牛顿第二定律分析即可判断。【解答】湿衣服随滚筒一起做匀速圆周运动，它们的角速度是相等的，

故在转动过程中的加速度大小为：a=ω2R；

在最高点，根据牛顿第二定律可知：mg+FN1=mω2R，解得：FN10.气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光．下列说法正确的是A.感应装置的原理是利用离心现象

B.车速从零缓慢增加，气嘴灯转至最高点时先亮

C.要在较低的转速时发光，可以减小重物质量

D.安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近气嘴【答案】A

【解析】解决本题必须能从读懂模型，知道离心运动的原理：当重物受到的合力不足以提供重物做圆周运动所需要的的向心力时，重物将会做离心运动。

【解答】A、感应装置的原理是利用重物离心现象，使触点接触而点亮LED灯，故A正确；

D、N点是固定的，感应装置的M端应该离车轮轴心更近，这样M点做离心运动才能触碰到触点N，从而点亮LED灯，所以安装时，B端应该更靠近气嘴，而A端更靠近车轮中心，故D错误；

C、要在较低的转速时发光，需要增大重物做圆周运动所需要的向心力，根据F=mv2r可知，应该增大重物质量m，故C错误；

B、车速从零缓慢增加，在最低点，有F-mg=mv2r11.半球形陶罐固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO’重合．转台以一定角速度匀速转动，陶罐内有一小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，如图所示，此时小物块和O点的连线与OO’之间的夹角为θ，下列说法正确的是(

)A.小物块一定受到三个力的作用

B.小物块所受合力方向总指向O点

C.增大转台的转速，小物块可能静止在θ角更大的位置

D.增大转台的转速，小物块受到的摩擦力一定增大【答案】C

【解析】根据圆周运动向心力的来源、线速度、转速与向心力之间的关系及摩擦力、离心运动等知识逐项解答即可。

本题主要考查圆周运动的知识，意在考查考生对圆周运动向心力的来源、线速度、转速与向心力之间的关系及摩擦力、离心运动等知识的掌握情况。

【解答】A.转台的转速合适时，小物块没有上滑或者下滑的趋势，小物块没有受到摩擦力，可能仅受重力与支持力两个力，由这两个力的合力提供向心力，故A错误；

B.物体做匀速圆周运动时合力指向圆周运动的圆心，不是O点，故B错误；

C.当转台转速增大时，由于F向=mv212.港珠澳大桥有一段半径约为120m的圆弧形弯道，路面水平。晴天时路面对轮胎的最大静摩擦力为正压力的0.8倍，下雨时路面被雨水淋湿，路面对轮胎的最大静摩擦力变为正压力的0.4倍。若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽车可视为质点，则

A.汽车以20m/s的速率通过此弯道时的向心加速度约为6.0m/s2

B.汽车以20m/s的速率通过此弯道时的角速度约为0.6rad/s

C.晴天时，汽车以30m/s的速率可以安全通过此圆弧形弯道

D.下雨时，汽车以【答案】C

【解析】本题考查了圆周运动的处理方法，此题的难点在于对临界条件的分析：当路面对轮胎的径向摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时，汽车的速率为安全通过圆弧形弯道的最大速率。

用a=v2R求向心加速度，用角速度ω=vR求角速度；当路面对轮胎的径向摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时，汽车的速率为安全通过圆弧形弯道的最大速率。

【解答】A、汽车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动，轨道半径R=120m，运动速率v=20m/s，向心加速度为a=v2R=20×20120m/s2≈3.3m/s2，故A错误；

B、车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动，轨道半径R=120m，运动速率v=20m/s，角速度ω=vR=20120rad/s=16rad/s，故B错误；二、计算题（本大题共3小题）13.有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥。取g=10m/s2，求：

(1)若汽车到达桥顶时速度为5 m/s，桥对汽车的支持力F的大小;(2)若汽车经过桥顶时恰好对桥顶没有压力而腾空，汽车此时的速度大小v;(3)已知地球半径R=6400km，现设想一辆沿赤道行驶的汽车，若不考虑空气的影响，也不考虑地球自转，那它开到多快时就可以“飞”起来。【答案】解：(1)汽车到达桥顶时，重力和支持力的合力提供向心力，据牛顿第二定律得mg-F=mv02r

解得F=7600N

(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空，则N=0，汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，有mg=mv2r

解得v=105m/s=22.4m/s

(3)汽车要在地面上腾空，所受的支持力为零，重力提供向心力，则有mg=mv'2R

得：v'=8000m/s

答：(1)若汽车到达桥顶时速度为5m/s，桥对汽车的支持力F的大小为7600N【解析】(1、2)明确汽车在桥顶时受力情况，根据牛顿第二定律列式求解；注意当重力充当向心力时汽车恰好对桥面没有压力；

(3)地球为球体，汽车在地面上做圆周运动，根据重力充当向心力即可确定飞起时的速度。

本题考查向心力的应用，要注意物体在竖直方向上做圆周运动时的临界条件的分析方法，知道汽车在地面上行驶时做圆周运动。

14.如图所示，水平转台上有一个小物块，用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为θ，系统静止时细绳绷直但张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为μμ<tanθ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。(1)绳中刚要出现拉力时转台的角速度ω1(2)物块刚离开转台时转台的角速度ω2【答案】解：(1)当最大静摩擦力不能满足所需要向心力时，细绳上开始有张力，则由牛顿第二定律得：

μmg=mω12(2)物块刚离开转台时，物体和转台之间恰好无相互作用力，有N=0，f=0对物块有Tsinθ=mω22Lsinθ，【解析】本题考查牛顿运动定律在圆周运动中的应用，关键是正确分析临界状态，确定临界条件，知道细绳中刚出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，