2.3圆周运动的实例分析基础巩固（含答案）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page22页，共=sectionpages22页2.3圆周运动的实例分析基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册一、单选题1．利用双线可以稳固小球在竖直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如一根长为2细线系一质量为小球，两线上端系于水平横杆上，、两点相距也为，若小球恰能在竖直面内做完整的圆周运动，则小球运动到最低点时，每根线承受的张力为（）A． B． C． D．2．为了解决高速列车在弯路上运行时轮轨间的磨损问题，保证列车能安全地通过弯道，常用的办法是将弯道曲线外轨垫高。已知某曲线路段设计两铁轨间距离，外轨比内轨高h，当火车与铁轨间无侧向挤压时的运行速度称为规定速度，则火车过弯的规定速度v与该路段的曲线半径r之间应符合以下哪种关系（）A． B．C． D．3．A、B、C三个物体放在旋转圆台上，都没有滑动，如图所示．静摩擦因素均为μ，A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴为R，C离轴为2R.当圆台旋转时，下列说法错误的是：（

）A．当圆台匀速转动时，C物的向心加速度最大B．当圆台匀速转动时，B的静摩擦力最小C．当圆台转速逐渐增加时，A受到的静摩擦力始终指向圆台的转轴D．当圆台转速增加时，C比A先滑动4．如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒固定不动且轴线竖直，两个质量相同的球甲、乙紧贴着内壁，分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，半径R甲>R乙，则（）A．角速度ω甲<ω乙B．对筒壁的弹力N甲>N乙C．加速度a甲>a乙D．线速度v甲>v乙5．如图所示，用水平传送带传送一质量为的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，已知皮带轮半径为，传送带与皮带轮间不会打滑。当小物体可被水平抛出时，A轮每秒的转速最小是（重力加速度为）（）A． B． C． D．6．如图所示，用手握着细绳的一端在水平桌面上做半径为r的匀速圆周运动，圆心为O，角速度为ω，细绳长为L，质量忽略不计，运动过程中细绳始终与小圆相切。在细绳的另外一端系着一个质量为m的小球，小球在桌面上恰好在以O为圆心的大圆上做圆周运动。小球和桌面之间的动摩擦因数处处相同，以下说法正确的是A．小球将做变速圆周运动B．细绳拉力为mω2C．小球与桌面间的动摩擦因数μ＝D．手对细绳做功的功率为7．如图所示，用轻绳一端拴一小球，绕另一端点O在竖直平面内作匀速圆周运动，若绳子不够牢，则运动过程中绳子最易断的位置是小球运动到（）A．最高点B．最低点C．两侧与圆心等高处D．无法确定8．如图所示，一个内壁光滑的圆锥桶的轴线垂直于水平面，圆锥桶固定不动，有两个质量分别为mA和mB（mA>mB）的小球紧贴内壁在水平面内做匀速圆周运动，下列说法错误的是（）A．A球的角速度大于B球的角速度B．A球的线速度大于B球的线速度C．A球的周期大于B球运动的周期D．A球对桶壁的压力大于B球对桶壁的压力9．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，当火车以规定的行驶速度v转弯时，下列说法正确的是（）A．当火车的质量改变时，规定的行驶速度也改变B．当火车的速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压C．当火车的速率小于v时，火车将有向外侧冲出轨道的危险D．设计弯道处的外轨略高于内轨主要是为了减少车轮与铁轨间的摩擦10．已知某飞行员在一次俯冲中受到的支持力是重力大小的9倍，飞机在竖直平面内做匀速圆周运动时，速度大小为v，已知重力加速度大小为g，则飞机俯冲中做的圆周运动的半径为（）A． B． C． D．11．棉花糖是广受青少年非常喜爱的休闲食品。制作棉花糖时利用了（

）A．自由落体运动B．离心运动C．平抛运动D．匀速直线运动12．如图所示，水平圆盘上放置一物体P，用一轻质弹簧将该物体和圆盘中心O固连，此时弹簧处于拉伸状态，圆盘能绕通过其中心的竖直轴自由转动。现让圆盘从静止开始缓慢加速转动，直到P与圆盘发生相对滑动，则在此过程中P与圆盘间的摩擦力大小（）A．先增大后减小 B．先减小后增加 C．一直增大 D．一直减小13．汽车在水平路面转弯和在倾斜路面转弯的情景分别如图甲、乙所示。倾斜路面外高内低，即当车向右转弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些。设某质量为m的汽车，分别在两种路面转弯时速度大小均为v，转弯轨迹均可视为半径为R的圆弧。这辆汽车在水平路面转弯时，所需向心力F的大小，下列表达式正确的是（）A． B．C． D．14．一辆载重卡车，在丘陵地区以不变的速率行驶，地形如图所示，由于轮胎已旧，途中爆胎，你认为A、B、C、D四处中，爆胎可能性最大的一处是（）A．A处 B．B处 C．C处 D．D处15．如图所示，旋转雨伞时，水珠会从伞的边缘沿切线方向飞出，这属于(

)A．失重现象 B．超重现象 C．离心现象 D．蒸发现象二、填空题16．汽车在水平转弯时由________提供向心力，如果发生侧翻通常向弯道的________（选填“内侧”或者“外侧”）翻倒，而引起汽车侧翻的主要原因有________．A．汽车速度太小B．汽车转弯半径太小C．汽车轮胎与路面间的摩擦因数太大．17．如图所示，拱桥桥顶部分路面是部分圆周，汽车通过拱桥顶点速度为v时，车对桥的压力为车重的。如果汽车通过拱桥顶点时对桥顶恰无压力，则汽车速度大小为_______。18．如图所示，一辆汽车在水平路面上行驶时对路面的压力_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）汽车所受的重力；通过拱形路面最高处时对路面的压力_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）汽车所受的重力．三、实验题19．小于同学为了测量当地的重力加速度，设计了一套如图甲所示的实验装置。拉力传感器竖直固定，一根不可伸长的细线上端系在传感器的固定挂钩上，下端有一小钢球，钢球底部固定有遮光片，在拉力传感器的正下方安装有光电门，小钢球通过最低点时恰能通过光电门（假设遮光片通过光电门的速度即为小球此时的速度）。小于同学进行了下列实验步骤：（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用游标卡尺测量小钢球的直径为D，用刻度尺测量小钢球到悬点的摆线长为L；（2）拉起小钢球，使细线与竖直方向成不同角度后由静止释放，小钢球每次均在竖直平面内运动，记录小钢球每次通过光电门的遮光时间和对应的拉力传感器示数F；（3）根据记录的数据描绘出如图乙所示的图像，已知图像与纵轴交点为a，图像斜率为k，则通过以上信息可求出当地的重力加速度表达式为g=_____（用题目中所给物理量的符号表示）；（4）由于实验中对速度的近似测量，导致当地重力加速度g的测量值比实际值______（选填“偏大”“偏小”“不变”）。四、解答题20．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A、B两个物块，转盘中心O处固定一力传感器，它们之间用细线连接。已知mA=mB=1kg，两组线长均为L=0.25m。细线能承受的最大拉力均为Fm=8N。A与转盘间的动摩擦因数为，B与转盘间的动摩擦因数为，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物块和力传感器均视为质点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零。当转盘以不同的角速度匀速转动时，传感器上就会显示相应的读数F，g取。求：（1）当AB间细线的拉力为零时，物块B能随转盘做匀速转动的最大角速度；（2）随着转盘角速度增加，OA间细线刚好产生张力时转盘的角速度；（3）试通过计算写出传感器读数随转盘角速度变化的函数关系式。21．在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h，汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍．如果汽车在这种高速公路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？事实上在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，路面与水平面间的夹角为θ，且tanθ＝0.2；而拐弯路段的圆弧半径R＝200m．若要使车轮与路面之间的侧向摩擦力等于零，则车速v应为多少？(取g＝10m/s2)22．如图所示，用长为2m的轻质细线拴一质量为2kg的小球，让小球在水平面内做匀速圆周运动，摆线与竖直方向的夹角θ是37°，不计空气阻力。（g＝10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）摆线对小球拉力大小；（2）小球的角速度大小。23．一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m=0.5kg，水的重心到转轴的距离l=50cm。（取g=10m/s2，不计空气阻力）（1）若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；（2）若在最高点水桶的速率v=3m/s，求水对桶底的压力。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．B【解析】【详解】小球恰好过最高点时有解得根据动能定理得由牛顿第二定律得联立以上公式得故B正确，A、C、D错误。故选B。2．C【解析】【分析】【详解】设内、外轨间距与水平面之间的夹角为，当火车火车转弯与铁轨间无侧向挤压时，其重力与支持力的合力提供向心力，如图示，根据牛顿第二定律，有可得规定速度由于倾角很小，则有所以规定速度可知火车过弯时其规定速度v的平方与该路段的曲线半径r成正比。故选C。3．C【解析】【分析】【详解】A．三个物体都做匀速圆周运动，合力指向圆心，对任意一个受力分析，如图支持力与重力平衡由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度ω相等，根据题意根据可知A正确；B．由向心力公式得三物体的向心力分别为所以B的静摩擦力最小，B正确；C．当圆台转速逐渐增加时，A受到的静摩擦力应有切向的分力，还有径向的分力，所以静摩擦力不指向圆台的转轴，C错误；D．当圆台转速增加时，三个物体受到的静摩擦力都增大，而三个物体的最大静摩擦力分别为可见，当圆台转速增加时，C的静摩擦力最先达到最大值，C比A先滑动，D正确。故选C。4．AD【解析】【详解】AB．两球所受的重力大小相等，根据力的合成，知两支持力大小、合力大小相等，合力沿水平方向，提供向心力。根据得r大则角速度小，所以球甲的角速度小于球乙的角速度，A正确，B错误；C．根据公式可知，由于合力相同，故向心加速度相同，C错误；D．根据公式解得合力、质量相等，r大线速度大，所以球甲的线速度大于球乙的线速度，D正确。故选AD。5．A【解析】【详解】当小物体可被水平抛出时，在终端皮带轮的最高点处有又因为故A轮的转速故A正确，BCD错误。故选A。6．C【解析】【详解】A．手握着细绳做的是匀速圆周运动，且运动过程中细绳始终与小圆相切，所以细绳另外一端的小球做的也是匀速圆周运动，故A错误；B．设大圆半径为R，由图分析可知R＝设绳中张力为T，则Tcosφ＝mRω2，cosφ＝故T＝故B错误；C．小球在桌面上做匀速圆周运动，故小球与桌面间的摩擦力f＝μmg＝Tsinφ由于T＝，sinφ＝所以μ＝故C正确；D．手对细绳做功的功率等于细绳对小球做功的功率，故P＝Tvsinφ＝故D错误。故选C。7．B【解析】【详解】小球在竖直平面内作匀速圆周运动，各个位置所需的向心力大小一样；小球在上半圆运动时是拉力加上重力沿绳方向的分量等于向心力，小球在下半圆运动时是拉力减去重力沿绳方向的分量等于向心力，则小球在下半圆运动时绳中拉力较大；小球在下半圆运动的过程中，小球过最低点时，重力沿绳方向的分量最大，则在圆周运动的最低点时，绳中拉力最大；综上，绳子最易断的位置是小球运动到最低点。故B项正确，ACD三项错误。故选B。8．A【解析】【详解】A．对小球受力分析，根据牛顿第二定律解得因为所以A错误；B．对小球受力分析，根据牛顿第二定律解得因为所以B正确；C．根据角速度与周期的关系可知周期关系C正确；D．小球在竖直方向上满足因为所以结合牛顿第三定律可知A球对桶壁的压力大于B球对桶壁的压力，D正确。本题选择错误选项，故选A。9．B【解析】【详解】A．当火车以规定的行驶速度v转弯时，满足即与货车的质量无关，选项A错误；BC．若速度大于规定速度v时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，此时火车将有向外侧冲出轨道的危险，故B正确，C错误；D．内外轨道有高度差，主要是为了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，故D错误；故选B。10．C【解析】【详解】设飞机俯冲中做的圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律可得由题意可知联立解得故选C。11．B【解析】【分析】【详解】制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，利用离心运动。故选B。12．B【解析】【详解】由合力提供向心力得由于弹力F不变，角速度增大，则摩擦力减小直到为0；之后角速度继续增大，则摩擦力反向增大。故选B。13．B【解析】【详解】辆汽车在水平路面转弯时，竖直方向重力和地面的支持力平衡，则所需向心力F的大小故选B。14．D【解析】【详解】在坡顶，由牛顿第二定律得解得即,在坡谷，由牛顿第二定律得解得即，由上分析可知则在B、D两点比A、C两点容易爆胎，而D点半径比B点小，则D点最容易爆胎，故选D．【点睛】以车为研究对象，在这些点由重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，研究支持力与半径的关系，确定何处支持力最大，最容易爆胎。15．C【解析】【详解】当旋转雨伞时，由向心力可知，所需要的向心力增加，由于提供向心力不足以所需要的向心力，从而远离圆心运动，故C正确，ABD错误。16．

摩擦力

外侧

B【解析】【详解】汽车在水平路面上转弯时所需的向心力是由静摩擦力提供，如果速度过大，所需要的向心力就大，静摩擦力不足以提供向心力则出现离心现象．如果发生侧翻通常向弯道的外侧翻倒，引起汽车侧翻的主要原因有：汽车的速度太大，或汽车的转弯半径太小等．故选项B正确．17．1.5v【解析】【详解】根据牛顿第二定律得当压力为零时有联立解得【点睛】汽车在桥顶靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出速度的大小；当车对桥顶压力为零时，根据牛顿第二定律求出汽车通过拱桥顶点的速度大小。18．

等于

小于【解析】【详解】[1]汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力；[2]汽车通过凸圆弧形路面顶部时，由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力，即根据牛顿第三定律得解得19．

偏大【解析】【分析】【详解】(3)[1]在最低点，根据牛顿第二定律有，联立可得结合图象的斜率截距a=mg，解(4)[2]由于实验中对速度的近似测量，即中间时刻的瞬时速度小于中间位置的瞬时速度，导致速度测量值偏小，根据以上分析可知重力加速度g的测