2024高中物理第5章7生活中的圆周运动精练含解析新人教必修2

PAGEPAGE1生活中的圆周运动1．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消逝时，它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逝时它将沿切线做直线运动D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消逝时它将做曲线运动【解析】向心力是以效果命名的，做匀速圆周运动的物体所须要的向心力，是它所受的某个力或几个力的合力供应的，因此，它并不受向心力和离心力的作用．它之所以产生离心现象是由于F合<mω2r，故A错；物体在做匀速圆周运动时，若它所受到的力都突然消逝，依据牛顿第肯定律，它从这时起做匀速直线运动，故C正确，B、D错．【答案】C2．(多选)“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，关于在舱内所做的试验下列说法中正确的是()A．可以用天平测量物体的质量B．可以用水银气压计测舱内的气压C．可以用弹簧测力计测拉力D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力【解析】卫星内物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为零，因此不能用天平测物体的质量，故A错；同理水银也不会产生压力，故水银气压计也不能运用，故B错；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，故C正确；物体处于完全失重状态时并不是不受重力，而是重力供应了物体做圆周运动的向心力，故D正确．【答案】CD3．(2014·太原高一检测)如图5­7­12所示，在光滑轨道上，小球滚下经过圆弧部分的最高点时，恰好不脱离轨道，此时小球受到的作用力是()图5­7­12A．重力、弹力和向心力 B．重力和弹力C．重力和向心力 D．重力【解析】小球运动到最高点时，若恰好不脱离轨道，小球与轨道间压力为零，小球只受重力作用，由重力充当向心力．综上所述，D选项正确．【答案】D4．(多选)如图5­7­13所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生改变，下列关于小球运动状况的说法中正确的是()图5­7­13A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C．若拉力突然消逝，小球将沿轨迹Pa做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动【解析】若拉力突然变大，则小球将做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，A错误．若拉力突然变小，则小球将做离心运动，但由于力与速度有肯定的夹角，故小球将做曲线运动，B正确，D错，若拉力消逝，小球因惯性沿切线飞出，C正确．【答案】BC5．一辆卡车在丘陵地匀速率行驶，地形如图5­7­14所示，由于轮胎老化，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是()图5­7­14A．a处 B．b处C．c处 D．d处【解析】卡车在a、c处行驶，向心加速度向下，处于失重状态，爆胎可能性较小，A、C错误；卡车在b、d处行驶，向心加速度向上，处于超重状态．又因为FN－mg＝meq\f(v2,r)，FN＝mg＋meq\f(v2,r).由图知rb＞rd，所以FNb＜FNd，因此在d处爆胎可能性最大，B错，D对．【答案】D6．(2014·成都高一检测)如图5­7­15所示，竖直面内有一圆弧面，其半径为R.质量为m的物体在拉力作用下沿圆弧面以恒定的速率v滑行，拉力的方向始终保持与物体的速度方向一样．已知物体与圆弧之间的滑动摩擦系数为μ，则物体通过圆弧面最高点P位置时拉力的大小为()图5­7­15A．μmg B．μm(g－v2/R)C．μmv2/R D．m(μg－v2/R)【解析】物体做匀速圆周运动，通过最高点时，沿半径方向mg－FN＝meq\f(v2,R)，沿切线方向，拉力F＝μFN，所以F＝μm(g－v2/R)，选项B正确．【答案】B7.(多选)(2014·绵阳高一检测)如图5­7­16所示，木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是()图5­7­16A．从水平位置a到最高点b的过程中A的向心加速度越来越大B．从水平位置a到最高点b的过程中B对A的摩擦力越来越小C．在a处时A对B的压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值D．在过圆心的水平线以下A对B的压力肯定大于A的重力【解析】由于木块A在竖直平面内做匀速圆周运动，A的向心加速度大小不变，A错误；从水平位置a到最高点b的过程中，A的向心加速度沿水平方向的重量渐渐减小，即此过程B对A的摩擦力越来越小，B正确；在a处时A的向心加速度水平向左，竖直方向上A处于平衡，A对B的压力等于A的重力，A所受的摩擦力达到最大值，C正确；在过圆心的水平线以下有向上的加速度的重量，此时A处于超重状态，B对A的支持力大于A的重力，D正确．【答案】BCD8．如图5­7­17所示，长度l＝0.50m的轻质杆OA，A端固定一个质量m＝3.0kg的小球，小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动．通过最高点时小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，则此时细杆OA()图5­7­17A．受到6.0N的拉力 B．受到6.0N的压力C．受到24N的拉力 D．受到54N的压力【解析】设杆转到最高点球恰好对杆的作用力为零时，球的速度为v0，则有：mg＝meq\f(v\o\al(2,0),R)其中R＝l＝0.50m，则：v0＝eq\r(gR)＝eq\r(5)m/s＞2m/s即球受到支持力作用，设球受的支持力为FN.对小球：mg－FN＝meq\f(v2,R)所以FN＝mg－meq\f(v2,R)＝3.0×10N－3.0×eq\f(2.02,0.50)N＝6.0N.由牛顿第三定律知，杆受到的压力大小FN′＝FN＝6.0N.【答案】B9．(2014·宁波高一检测)如图5­7­18所示，某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，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()图5­7­18A．0 B.eq\r(gR)C.eq\r(2gR) D.eq\r(3gR)【解析】由题意知F＋mg＝2mg＝meq\f(v2,R)，故速度大小v＝eq\r(2gR)，C正确．【答案】C10.如图5­7­19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＝eq\r(2gR)的速度过轨道最高点B，并以v2＝eq\r(3)v1的速度过最低点A.求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少？图5­7­19【解析】在B点，由向心力公式得FB＋mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)，解之得FB＝mg.在A点，由向心力公式得FA－mg＝meq\f(v\o\al(2,2),R)，解之得FA＝7mg.所以，两压力大小相差6mg.【答案】6mg11．(2013·宁波检测)如图5­7­20所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管道竖直放置，质量为m的小球以某一速度进入管内，小球通过最高点P时，对管壁的压力为0.5mg.求：图5­7­20(1)小球从管口飞出时的速率；(2)小球落地点到P点的水平距离．【解析】(1)分两种状况，当小球对管下部有压力时，则有mg－0.5mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)，v1＝eq\r(\f(gR,2)).当小球对管上部有压力时，则有mg＋0.5mg＝eq\f(mv\o\al(2,2),R)，v2＝eq\r(\f(3,2)gR).(2)小球从管口飞出做平抛运动，2R＝eq\f(1,2)gt2，t＝2eq\r(\f(R,g))，x1＝v1t＝eq\r(2)R，x2＝v2t＝eq\r(6)R.【答案】(1)eq\r(\f(gR,2))或eq\r(\f(3,2)gR)(2)eq\r(2)R或eq\r(6)R12．如图5­7­21所示，用长L＝0.6m的绳系着装有m＝0.5kg水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，称为“水流星”．g取10m/s2，求：图5­7­21(1)在最高点水不流出的最小速度为多少？(2)若过最高点时速度为3m/s，此时水对桶底的压力为多大？【解析】(1)水做圆周运动，在最高点水不流出的条件是：水的重力不大于水所须要的向心力．这时的最小速度即为过最高点的临界速度v0.以水为探讨对象mg＝meq\f(v\o\al(2,0),L)，解得v0＝eq\r(Lg)＝eq\r(0.6×10)m/s≈2.45m/s.(2)由前面v0的解答知v＝3m/s＞v0，故重力不足以供应向心力，