高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)

7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)達(dá)標(biāo)基訓(xùn)知識(shí)點(diǎn)一水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1．在鐵路轉(zhuǎn)彎處，往往使外軌略高于內(nèi)軌，這是為了()．A．減輕火車輪子對(duì)外軌的擠壓B．減輕火車輪子對(duì)內(nèi)軌的擠壓C．使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn)彎所需向心力D．限制火車向外脫軌解析鐵路轉(zhuǎn)彎處，若內(nèi)外軌一樣高，重力和軌道的支持力沿豎直方向，不能提供水平拐彎所需的向心力．是靠擠壓外軌獲得外軌指向彎道內(nèi)側(cè)的側(cè)壓力提供向心力，所以可使外軌略高于內(nèi)軌，利用重力和支持力的合力提供向心力，減輕對(duì)外軌的擠壓，也一定程度上限制了火車向外脫軌，A、C、D對(duì)．答案ACD2．火車以某一速度v通過(guò)某彎道時(shí)，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用，下面分析正確的是()．A．軌道半徑R＝eq\f(v2,g)B．若火車速度大于v時(shí)，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行于軌道平面向外C．若火車速度小于v時(shí)，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行于軌道平面向內(nèi)D．當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，安全速率也將改變解析不擠壓內(nèi)、外軌時(shí)，火車受力如圖所示，由向心力公式知mgtanθ＝meq\f(v2,R)，所以R＝eq\f(v2,gtanθ)，v＝eq\r(gRtanθ)，可見(jiàn)A、D錯(cuò)．當(dāng)速度大于v時(shí)，向心力增大，mg和FN的合力不足以提供向心力，擠壓外軌，獲得外軌的側(cè)壓力，方向平行于軌道平面向內(nèi)，由牛頓第三定律可知，外軌受到側(cè)壓力，方向平行于軌道平面向外，B對(duì)；火車速度小于v時(shí)，內(nèi)軌受到側(cè)壓力，方向平行于軌道平面向內(nèi)，C錯(cuò)．答案B3．冰面對(duì)溜冰運(yùn)動(dòng)員的最大靜摩擦力為運(yùn)動(dòng)員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運(yùn)動(dòng)員，其安全速度應(yīng)為()．A.v＝keq\r(gR) B．v≤eq\r(kgR)C．v≥eq\r(kgR) D．v≤eq\r(\f(gR,k))解析當(dāng)處于臨界狀態(tài)時(shí)，有kmg＝meq\f(v2,R)，得臨界速度v＝eq\r(kgR).故安全速度v≤eq\r(kgR).答案B4．狗拉著雪撬在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速行駛，如圖為四個(gè)關(guān)于雪橇受到牽引力F及摩擦力Ff的示意圖(O為圓心)，其中正確的是()．解析不同于汽車轉(zhuǎn)彎，雪橇在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的始終是滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力方向始終與速度方向相反，由此推知，B、D錯(cuò)．A顯然是錯(cuò)誤的．只有C符合題意．答案C知識(shí)點(diǎn)二豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)5．如圖5-7-9所示，小物塊從半球形碗邊的a點(diǎn)下滑到b點(diǎn)，碗內(nèi)壁粗糙．物塊下滑過(guò)程中速率不變，下列說(shuō)法中正確的是()．圖5-7-9A．物塊下滑過(guò)程中，所受的合力為零B．物塊下滑過(guò)程中，所受的合力越來(lái)越大C．物塊下滑過(guò)程中，加速度的大小不變，方向時(shí)刻在變D．物塊下滑過(guò)程中，摩擦力大小不變解析因物塊沿碗做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故合力不為0，A錯(cuò)，其合力應(yīng)大小不變方向時(shí)刻改變，合力產(chǎn)生的加速度為向心加速度，大小不變方向時(shí)刻改變，故C項(xiàng)正確．對(duì)物塊受力分析知摩擦力與重力沿速度方向的分力平衡，故摩擦力越來(lái)越小，D錯(cuò)．答案C6．當(dāng)汽車駛向一凸形橋時(shí)，為使在通過(guò)橋頂時(shí)，減小汽車對(duì)橋的壓力，司機(jī)應(yīng)()．A．以盡可能小的速度通過(guò)橋頂B．增大速度通過(guò)橋頂C．以任何速度勻速通過(guò)橋頂D．使通過(guò)橋頂?shù)南蛐募铀俣缺M可能小解析設(shè)質(zhì)量為m的車以速度v經(jīng)過(guò)半徑為R的橋頂，則車受到的支持力FN＝mg－meq\f(v2,R)，故車的速度v越大，壓力越小．而a＝eq\f(v2,R)，即FN＝mg－ma，向心加速度越大，壓力越小，綜上所述，選項(xiàng)B符合題意．答案B7．半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上，頂部有一個(gè)小物體m，如圖5-7-10所示，今給它一個(gè)水平的初速度v0＝eq\r(gR)，則物體將()．圖5-7-10A．沿球面下滑至M點(diǎn)B．先沿球面至某點(diǎn)N，再離開(kāi)球面做斜下拋運(yùn)動(dòng)C．按半徑大于R的新的圓弧軌道運(yùn)動(dòng)D．立即離開(kāi)半球做平拋運(yùn)動(dòng)解析小物體在半球面的頂點(diǎn)，若是能沿球面下滑，則它受到的半球面的彈力與重力的合力提供向心力，有mg－FN＝eq\f(mveq\o\al(,02),R)＝mg，F(xiàn)N＝0，這說(shuō)明小物體與半球面之間無(wú)相互作用力，小物體只受到重力的作用，又有水平初速度，小物體將做平拋運(yùn)動(dòng)．答案D8．如圖5-7-11所示，天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B，系A(chǔ)的吊繩較短，系B的吊繩較長(zhǎng)，若天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止，則兩吊繩所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系為()．圖5-7-11A．FA＞FBB．FA＜FBC．FA＝FB＝mgD．FA＝FB＞mg解析天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止后，A和B各以天車上的懸點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，線速度相同而半徑不同，F(xiàn)－mg＝eq\f(mv2,L)，因?yàn)閙相等，v相等，LA＜LB，所以FA＞FB.答案A知識(shí)點(diǎn)三航天器與離心運(yùn)動(dòng)9．下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是()．A．當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時(shí)，它將做背離圓心 的圓周運(yùn)動(dòng)C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將沿切線 做直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做曲線運(yùn)動(dòng)解析向心力是根據(jù)效果命名的力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力，是它所受的幾個(gè)力的合力提供的，因此，它并不受向心力和離心力的作用．它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是由于F合<F向＝mω2r，故A錯(cuò)．物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，若它所受到的力都突然消失，根據(jù)牛頓第一定律，它將從這時(shí)起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確，B、D錯(cuò)．答案C10．在下面介紹的各種情況中，哪此情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象()．①蕩秋千經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的小孩；②汽車過(guò)凸形橋；③汽車過(guò)凹形橋；④在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船的儀器．A．①② B．①③C．①④ D．③④解析小孩蕩秋千經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)，受重力和拉力作用，有F－mg＝meq\f(v2,R)，F(xiàn)>mg，處于超重狀態(tài)，汽車過(guò)凸形橋時(shí)，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)；汽車過(guò)凹形橋時(shí)，有向下的加速度，處于超重狀態(tài)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船中的儀器重力提供向心力，所以處于完全失重狀態(tài)，所以應(yīng)選B.答案B綜合提升11．如圖5-7-12所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，正確的說(shuō)法是()．圖5-7-12A．小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力有可能為零C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則其在最高點(diǎn)的速率為零D．小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球重力解析設(shè)在最高點(diǎn)小球受的拉力為F1，最低點(diǎn)受到的拉力為F2，則在最高點(diǎn)F1＋mg＝meq\f(veq\o\al(,12),L)，即向心力由拉力F1與mg的合力提供，A錯(cuò)．當(dāng)v1＝eq\r(gL)時(shí)，F(xiàn)1＝0，B對(duì)．v1＝eq\r(gL)為球經(jīng)最高點(diǎn)的最小速度，即小球在最高點(diǎn)的速率不可能為0，C錯(cuò)．在最低點(diǎn)，F(xiàn)2－mg＝meq\f(veq\o\al(,22),L)，F(xiàn)2＝mg＋meq\f(veq\o\al(,22),L)，所以經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)，小球受到繩子的拉力一定大于它的重力，D對(duì)．答案BD12．某人為了測(cè)定一個(gè)凹形橋的半徑，在乘汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，他注意到車上的速度計(jì)示數(shù)為72km/h，懸掛1kg鉤碼的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N，則橋的半徑為多大？(g取解析v＝72km/h＝對(duì)鉤碼由牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v2,R)所以R＝eq\f(mv2,F－mg)＝eq\f(1×202,－m＝200m.答案20013．鐵路轉(zhuǎn)彎的圓弧半徑是300m，軌距是1435mm，規(guī)定火車通過(guò)這里的速度是解析火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力在“臨界”狀況時(shí)由火車所受的重力和軌道對(duì)火車的支持力的合力提供，如圖所示，圖中h為內(nèi)外軌的高度差，d為軌距．F＝mgtanα＝meq\f(v2,r)tanα＝eq\f(v2,gr)由于軌道平面與水平面間的夾角一般很小，可以近似地認(rèn)為tanα≈sinα＝eq\f(h,d)，代入上式得eq\f(h,d)＝eq\f(v2,rg)，所以內(nèi)外軌的高度差為h＝eq\f(v2d,rg)＝eq\f(202×,300×m＝0.195m.答案0.19514．如圖5-7-13所示，一光滑的半徑為R的半圓形軌道固定在水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球以某一速度沖上軌道，當(dāng)小球?qū)⒁獜能壍揽陲w出時(shí)，對(duì)軌道的壓