2020版高中物理 課時作業(yè)（六）生活中的圓周運動（含解析）新人教版必修2

課時作業(yè)(六)　生活中的圓周運動 A組：基礎落實練 1．如圖所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動，若小球到達P點時F突然發(fā)生變化，下列關于小球運動的說法正確的是(　　) A．F突然消失，小球將沿軌跡Pa做離心運動 B．F突然變小，小球將沿軌跡Pa做離心運動 C．F突然變大，小球將沿軌跡Pb做離心運動 D．F突然變小，小球將沿軌跡Pc逐漸靠近圓心 解析：若F突然消失，小球所受合外力突變?yōu)?，將沿切線方向勻速飛出，A正確．若F突然變小不足以提供所需向心力，小球將做逐漸遠離圓心的離心運動，B、D錯誤．若F突然變大，超過了所需向心力，小球將做逐漸靠近圓心的運動，C錯誤． 答案：A 2．在公路上常會看到凸形和凹形的路面，如圖所示．一質量為m的汽車，通過凸形路面的最高處時對路面的壓力為FN1，通過凹形路面最低處時對路面的壓力為FN2，則(　　) A．FN1>mg　　　　　　B．FN1<mg C．FN2＝mg D．FN2<mg 答案：B 3．火車轉彎可以看成是在水平面內做勻速圓周運動，火車速度提高會使外軌受損．為解決火車高速轉彎時外軌受損這一難題，下列措施可行的是(　　) A．適當減小內外軌的高度差 B．適當增加內外軌的高度差 C．適當減小彎道半徑 D．適當增大內外軌間距 解析：火車轉彎時，為減小外軌所受壓力，可以使外軌略高于內軌，使軌道形成斜面，如果速度合適內外軌道均不受擠壓，重力與軌道支持力的合力來提供向心力，如圖所示，mgtan α＝m，若要提高火車速度同時減小外軌受損，可以適當增加內外軌的高度差，使α增大，或適當增大彎道半徑，所以B項正確，A、C、D項錯誤． 答案：B 4．市內公共汽車在到達路口轉彎時，車內廣播中就要播放錄音：“乘客們請注意，前面車輛轉彎，請拉好扶手。”這樣可以(　　) A．提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉彎時可能向前傾倒 B．提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉彎時可能向后傾倒 C．主要是提醒站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉彎時可能向轉彎的外側傾倒 D．主要是提醒站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉彎時可能向轉彎的內側傾倒 解析：車輛轉彎時，站著的乘客需要外力提供向心力，如不拉好扶手，由于慣性，乘客將向外側傾倒，做離心運動，故選項C正確． 答案：C 5．如圖所示，質量相等的汽車甲和汽車乙，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，汽車甲在汽車乙的外側．兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙．以下說法正確的是(　　) A．Ff甲小于Ff乙 B．Ff甲等于Ff乙 C．Ff甲大于Ff乙 D．Ff甲和Ff乙的大小均與汽車速率無關 解析：汽車在水平面內做勻速圓周運動，摩擦力提供做勻速圓周運動的向心力，即Ff＝F向＝m，由于r甲>r乙，則Ff甲<Ff乙，A正確． 答案：A 6．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為(　　) A．15 m/s　　　　　　B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 解析：當FN＝G時，因為G－FN＝m，所以G＝m，當FN＝0時，G＝m，所以v′＝2v＝20 m/s. 答案：B 7．在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內低．如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側的路面比右側的路面低一些．汽車的運動可看做是做半徑為R的在水平面內的圓周運動．設內外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L.已知重力加速度為g.要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進方向)等于零，則汽車轉彎時的車速應等于(　　) A. B. C. D. 解析：由題意知當mgtan θ＝m時其橫向摩擦力等于零，所以v＝＝ . 答案：B 8．一同學騎自行車在水平公路上以5 m/s的恒定速率轉彎，已知人和車的總質量m＝80 kg，轉彎的路徑近似看成一段圓弧，圓弧半徑R＝20 m. (1)求人和車作為一個整體轉彎時需要的向心力． (2)若車胎和路面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，為安全轉彎，車速不能超過多少？(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2) 解析：(1)由向心力公式Fn＝m可知 Fn＝m＝80× N＝100 N (2)為安全轉彎，向心力不應大于滑動摩擦力Ff 則：m＝μmg，可得：vm＝10 m/s 故車速不能超過10 m/s. 答案：(1)100 N　(2)10 m/s B組：能力提升練 9．(多選)鐵路轉彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的．彎道處要求外軌比內軌高，其內外軌高度差h的設計不僅與r有關，還與火車在彎道上的行駛速率v有關．下列說法正確的是(　　) A．v一定時，r越小則要求h越大 B．v一定時，r越大則要求h越大 C．r一定時，v越小則要求h越大 D．r一定時，v越大則要求h越大 解析：設軌道平面與水平方向的夾角為θ，路面的寬度為L，由mgtan θ＝m，得tan θ＝；又因為tan θ≈sin θ＝，所以＝.可見v一定時，r越大，h越小，故A正確、B錯誤；當r一定時，v越大，h越大，故C錯誤、D正確． 答案：AD 10．在草地賽車訓練場，甲、乙兩人(甲的質量大于乙的質量)各開一輛相同規(guī)格的四輪草地賽車，在經過同一水平彎道時，乙的車發(fā)生了側滑而甲的車沒有，如圖所示，其原因是(　　) A．乙和車的總質量比甲和車的總質量小，慣性小，運動狀態(tài)容易改變 B．兩車轉彎半徑相同，而轉彎時乙的車速率比甲的車速率大 C．乙的車比甲的車受到地面的摩擦力小，而兩車轉彎速率一樣 D．轉彎時，乙的車比甲的車的向心加速度小 解析：汽車沿水平彎道做勻速圓周運動時，摩擦力提供向心力，則有：μmg＝m，解得v0＝，當v>時車將做離心運動，發(fā)生側滑，當v＝時車做勻速圓周運動，由此分析可知，兩車轉彎半徑相同，而轉彎時乙的車速率比甲的車速率大，故乙車發(fā)生了側滑，而甲車沒有，故選B. 答案：B 11．[2019·河南商丘九校聯(lián)考](多選)雜技表演“飛車走壁”的演員騎著摩托車飛駛在光滑的圓錐形筒內壁上或球形容器內壁上，圓錐形筒與球的中軸線均垂直于水平地面，且圓錐筒和球固定不動．演員和摩托車的總質量為m，若先在圓錐形筒內壁A、B兩處沿圖中虛線所示的水平面內做勻速圓周運動，則下列說法正確的是(　　) A．A處的線速度大于B處的線速度 B．A處的角速度小于B處的角速度 C．A處的向心力等于B處的向心力 D．若該演員和摩托車移至右側球形容器中分別沿高低不同的兩水平面做勻速圓周運動，則在較低水平軌道內運動時對器壁壓力大 解析：演員和摩托車的總重力不變，在A、B兩點的支持力方向相同，設支持力與水平方向夾角為θ，根據(jù)力的合成知在A、B兩處支持力大小FN＝、合力大小F合＝均相等，即A處的向心力等于B處的向心力；根據(jù)F合＝m＝mrω2得，v＝ ，ω＝ ，知半徑越大，線速度越大，角速度越小，所以A處的線速度大于B處的線速度，A處的角速度小于B處的角速度．故A、B、C正確．若該演員和摩托車移至右側球形容器中分別沿高低不同的兩水平面做勻速圓 周運動，由FN＝可知在較低位置，θ較大，則FN較小，故D錯誤． 答案：ABC 12．在汽車越野賽中，一個土堆可視作半徑R＝10 m的圓弧，左側連接水平路面，右側與一坡度為37°斜坡連接．某車手駕車從左側駛上土堆，經過土堆頂部時恰能離開，賽車飛行一段時間后恰沿與斜坡相同的方向進入斜坡，沿斜坡向下行駛．研究時將汽車視為質點，不計空氣阻力．求：(g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) (1)汽車經過土堆頂部的速度大小； (2)汽車落到斜坡上的位置與土堆頂部的水平距離． 解析：(1)賽車在土堆頂部做圓周運動，且恰能離開，重力提供向心力，由牛頓第二定律mg＝m得 v＝＝10 m/s. (2)賽車離開土堆頂部后做平拋運動，落到斜坡上時速度與水平方向夾角為37°，則有 tan37°＝＝ 得t＝＝0.75 s 則落到斜坡上距離坡頂?shù)乃骄嚯x x＝vt＝7.5 m. 答案：(1)10 m/s　(2)7.5 m - 5 -