生活中的圓周運(yùn)動(dòng)-高一物理人教版（2019）必修二課時(shí)優(yōu)化訓(xùn)練

6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)——高一物理人教版（2019）必修二課時(shí)優(yōu)化訓(xùn)練1.如圖，小球（可視作質(zhì)點(diǎn)）和兩根細(xì)繩相連，兩繩分別固定在細(xì)桿上兩點(diǎn)，其中b繩長(zhǎng)，小球隨桿一起在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)兩繩都拉直時(shí)，兩繩和細(xì)桿的夾角。若兩繩始終張緊，則小球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小可能是()A.3.5m/s B.4m/s C.4.5m/s D.5m/s2.如圖所示，一內(nèi)表面光滑的半圓形凹槽放在粗糙的水平地面上，物塊（可看做質(zhì)點(diǎn)）靜置于槽內(nèi)最底部的A點(diǎn)處。現(xiàn)用一方向不變的斜向上的推力F把物塊從A點(diǎn)沿著半圓形凹槽緩慢推至B點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程中，凹槽始終保持靜止。設(shè)物塊受到凹槽的彈力為，則在上述過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A.F和都一直增大B.F一直增大，先減小后增大C.地面對(duì)凹槽的支持力不變D.地面對(duì)凹槽的摩擦力一直變大3.公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車(chē)行駛的速率為時(shí)，汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，在該彎道處()A.路面外側(cè)低，內(nèi)側(cè)高B.車(chē)速只要低于，汽車(chē)便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C.車(chē)速雖然高于，但只要不超出某一限度，汽車(chē)便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)D.路面結(jié)冰與未結(jié)冰時(shí)相比，的值變小4.鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的，其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車(chē)速度確定。已知軌道平面與水平地面的夾角為θ，彎道處的圓弧半徑為R，當(dāng)火車(chē)通過(guò)此彎路時(shí)()A.若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于，則火車(chē)所受的重力與軌道平面支持力的合力提供向心力B.若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于，則火車(chē)輪緣與內(nèi)、外軌無(wú)側(cè)向作用力C.若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度大于，則火車(chē)輪緣對(duì)內(nèi)軌有側(cè)向作用力D.若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度小于，則火車(chē)輪緣對(duì)內(nèi)軌有側(cè)向作用力5.如圖所示，下列有關(guān)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，其中說(shuō)法正確的是()A.甲圖中汽車(chē)通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力大于汽車(chē)的重力B.乙圖中在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是讓火車(chē)以設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，輪緣與軌道間無(wú)擠壓C.丙圖中雜技演員表演“水流星”，當(dāng)“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，不受重力作用D.丁圖中脫水桶的脫水原理是水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線(xiàn)方向甩出6.半徑為r和的光滑半圓形槽，其圓心均在同一水平面上，如圖所示，質(zhì)量相等的兩小球分別自半圓形槽左邊緣的最高點(diǎn)無(wú)初速地釋放，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩小球()A.機(jī)械能總是相等的 B.經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等C.在最低點(diǎn)時(shí)重力的功率不相等 D.在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力不相等7.如圖光滑水平面上放置兩個(gè)相互接觸的四分之一圓形光滑曲面A、B，A固定B可自由滑動(dòng)，小滑塊C靜置于曲面B最低端，小滑塊D由距曲面A最低端高的地方自由滑下，與C發(fā)生彈性正碰，已知小滑塊C質(zhì)量，小滑塊D質(zhì)量，曲面B質(zhì)量，重力加速度。則滑塊C、D所能達(dá)到的最大高度之比為()A.2:1 B.1:2 C.3:1 D.1:38.如圖，一輛汽車(chē)以速率行駛在某公路的圓弧彎道處，汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)、外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)。則在該彎道處()A.路面內(nèi)、外側(cè)可能一樣高B.若車(chē)速低于，汽車(chē)一定會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C.若車(chē)速高于，汽車(chē)一定會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰相比，的值不變9.2022年2月，我國(guó)成功舉辦冬季奧運(yùn)會(huì)。在冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目上，最具有觀(guān)賞性的比賽之一是短道速滑。運(yùn)動(dòng)員最擔(dān)心的是在比賽中會(huì)滑出賽道，特別是在轉(zhuǎn)彎時(shí)。下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)描述，正確的是()A.在轉(zhuǎn)彎時(shí)，速率一定，轉(zhuǎn)彎半徑越大，就越容易滑出賽道B.在轉(zhuǎn)彎時(shí)，半徑一定，速率越小，就越容易滑出賽道C.在轉(zhuǎn)彎時(shí)，速率一定，轉(zhuǎn)彎半徑越小，就越容易滑出賽道D.在轉(zhuǎn)彎時(shí)，是否滑出賽道，與速度和轉(zhuǎn)彎半徑無(wú)關(guān)，由運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)完全決定10.在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會(huì)略高于內(nèi)軌，當(dāng)火車(chē)以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌均不會(huì)受到輪緣的側(cè)向擠壓，為了提高轉(zhuǎn)彎速度，僅改變一個(gè)下列可行的措施是()A.減小火車(chē)質(zhì)量 B.增大火車(chē)質(zhì)量C.減小轉(zhuǎn)彎半徑 D.增大軌道傾斜角11.如圖所示，火車(chē)軌道轉(zhuǎn)彎處外高內(nèi)低，當(dāng)火車(chē)行駛速度等于規(guī)定速度時(shí)，所需向心力僅由重力和軌道支持力的合力提供，此時(shí)火車(chē)對(duì)內(nèi)，外軌道無(wú)側(cè)向擠壓作用。已知火車(chē)內(nèi)，外軌之間的距離為1435mm，高度差為143.5mm，轉(zhuǎn)彎半徑為400m，由于內(nèi).外軌軌道平面的傾角θ很小，可近似認(rèn)為，重力加速度g取，則在這種情況下，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的規(guī)定速度為()A.36km/h B.54km/h C.72km/h D.98km/h12.一輛小汽車(chē)勻速行駛上圓弧拱橋時(shí)()A.對(duì)橋的壓力大小與車(chē)總質(zhì)量無(wú)關(guān) B.速度越大，對(duì)橋的壓力越大C.對(duì)橋的壓力大于車(chē)總重力 D.對(duì)橋的壓力小于車(chē)總重力13.某同學(xué)騎自行車(chē)在水平地面轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)現(xiàn)，自行車(chē)與豎直方向有一定的夾角才不會(huì)傾倒。查閱有關(guān)資料得知，只有當(dāng)水平地面對(duì)自行車(chē)的支持力和摩擦力的合力方向與自行車(chē)的傾斜方向相同時(shí)自行車(chē)才不會(huì)傾倒。若該同學(xué)某次騎自行車(chē)時(shí)的速率為8m/s，轉(zhuǎn)彎的半徑為10m，取重力加速度大小。則自行車(chē)與豎直方向的夾角的正切值為()A. B. C. D.114.如圖所示，質(zhì)量為M、內(nèi)有半徑R的半圓形軌道的槽體放在光滑的平臺(tái)上，左端緊靠一臺(tái)階，質(zhì)量為m的小球從槽頂端A點(diǎn)由靜止釋放，若槽內(nèi)光滑。忽略一切摩擦，求：（1）小球滑到圓弧最低點(diǎn)時(shí)，槽體對(duì)其支持力的大?。唬?）小球在槽右端上升的最大高度h。15.如圖所示，一輛質(zhì)量為1噸的汽車(chē)靜止在一座半徑為50m的圓弧形拱橋頂部（），求：（1）此時(shí)汽車(chē)對(duì)圓弧形拱橋的壓力是多大；（2）如果汽車(chē)以10m/s的速度經(jīng)過(guò)拱橋的頂部，則汽車(chē)對(duì)圓弧形拱橋的壓力是多大；（3）汽車(chē)以多大速度通過(guò)拱橋的頂部時(shí)，汽車(chē)對(duì)圓弧形拱橋的壓力恰好為零。

答案以及解析1.答案：CD解析：當(dāng)a繩恰好拉直，但時(shí)，球的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度為，有解得當(dāng)b繩恰好拉直，但時(shí)，球的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度為，有解得要使兩繩都拉緊故C、D選項(xiàng)正確。2.答案：BD解析：AB.物塊從A點(diǎn)沿著半圓形凹槽緩慢推至B點(diǎn)的過(guò)程中，在重力、支持力和外力作用下保持動(dòng)態(tài)平衡，其中重力始終不變，外力F的方向不變，支持力的方向與豎直方向夾角不斷增大，作出一系列矢量三角形，如圖所示由矢量三角形圖可知，外力F一直增大，先減小后增大，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.設(shè)凹槽和物塊的總重力為Mg，地面對(duì)凹槽的支持力為，摩擦力為f，對(duì)凹槽和物塊整體根據(jù)平衡條件得所以當(dāng)F一直增大時(shí)，一直減小，f一直增大，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。3.答案：C解析：路面應(yīng)建成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低的形式，以規(guī)定速度行駛時(shí)，汽車(chē)的重力和路面對(duì)汽車(chē)的支持力的合力提供汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，A錯(cuò)誤；車(chē)速低于，所需的向心力減小，此時(shí)摩擦力指向外側(cè)，減小車(chē)速汽車(chē)不一定會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，B錯(cuò)誤；車(chē)速高于時(shí)，徑向摩擦力指向內(nèi)側(cè)，只要速度不超過(guò)某一限度，汽車(chē)就不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)，C正確；由牛頓第二定律可求出在彎道處的規(guī)定速度，可知與路面是否結(jié)冰無(wú)關(guān)，故當(dāng)路面結(jié)冰與未結(jié)冰時(shí)相比，的值不變，D錯(cuò)誤.4.答案：ABD解析：AB.火車(chē)的重力和軌道對(duì)火車(chē)的支持力的合力恰好等于需要的向心力時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得解得此時(shí)火車(chē)的速度正好是此時(shí)火車(chē)輪緣與內(nèi)、外軌無(wú)側(cè)向作用力，選項(xiàng)AB正確；CD.當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度小于，需要的向心力減小，而重力與支持力的合力不變，所以合力大于了需要的向心力，內(nèi)軌就要對(duì)火車(chē)產(chǎn)生一個(gè)向外的力來(lái)抵消多余的力，所以此時(shí)內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓。同理當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度大于時(shí)火車(chē)輪緣對(duì)外軌有側(cè)向作用力，故D正確，C錯(cuò)誤。故選ABD。5.答案：AB解析：題圖甲中汽車(chē)通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，具有豎直向上的向心加速度，處于超重狀態(tài)，結(jié)合牛頓第三定律可知汽車(chē)對(duì)橋的壓力大于汽車(chē)的重力，A正確；題圖乙中在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，當(dāng)火車(chē)按設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此時(shí)輪緣與軌道間無(wú)擠壓，B正確；題圖丙中“水流星”在最高點(diǎn)時(shí)不一定處于完全失重狀態(tài)，且“水流星”始終受重力作用，C錯(cuò)誤；題圖丁中衣服對(duì)水滴的附著力小于水滴做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，因此水滴做離心運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤.6.答案：A解析：兩小球初態(tài)機(jī)械能相等，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以?xún)尚∏驒C(jī)械能總是相等的，A正確；對(duì)左側(cè)小球的下滑過(guò)程分析，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，同理，對(duì)右側(cè)小球的下滑過(guò)程分析，可得因?yàn)?，則，B錯(cuò)誤；滑到最低點(diǎn)，重力與速度夾角為90°，重力方向上的速度為0，根據(jù)可知，兩小球在最低點(diǎn)時(shí)，重力的瞬時(shí)功率均為零，重力的功率相等，C錯(cuò)誤；設(shè)左側(cè)小球在最低點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球的支持力為，對(duì)左側(cè)小球在最低點(diǎn)時(shí)受力分析，由牛頓第二定律可得，解得。同理可得，右側(cè)小球在最低點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球的支持力為。據(jù)牛頓第三定律可得，在最低點(diǎn)兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟?，D錯(cuò)誤。故選A。7.答案：B解析：小滑塊D沿曲面A滑下，設(shè)末速度，由機(jī)械能守恒定律得解得滑塊D與C發(fā)生彈性正碰，取向右為正，碰后C、D速度分別為、，由動(dòng)量守恒定律得由機(jī)械能守恒定律得聯(lián)立解得由機(jī)械能守恒定律可得解得小滑塊D能達(dá)到的最大高度滑塊C與曲面B相互作用過(guò)程有聯(lián)立解得所以滑塊C、D所能達(dá)到的最大高度之比為故選B。8.答案：D解析：A.汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)、外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，即重力和支持力提供汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，由此可知，路面外側(cè)高于路面內(nèi)側(cè)，A錯(cuò)誤；B.當(dāng)車(chē)速小于時(shí)，若汽車(chē)受到重力、支持力和指向道路外側(cè)的摩擦力的合力滿(mǎn)足可以提供向心力時(shí)，車(chē)輛便不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，B錯(cuò)誤；C.當(dāng)車(chē)速大于時(shí)，重力和支持力的合力將不足以提供向心力，若此時(shí)車(chē)速不超出某一最高限度，使得汽車(chē)受到重力、支持力和指向道路內(nèi)側(cè)的摩擦力的合力滿(mǎn)足可以提供向心力時(shí)，車(chē)輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)，C錯(cuò)誤；D.設(shè)彎道圓弧半徑為R，路面傾角為θ，根據(jù)力的合成與分解和牛頓第二定律有解得由上式可知，的值與路面是否結(jié)冰無(wú)關(guān)，D正確。故選D。9.答案：C解析：運(yùn)動(dòng)員在水平面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，摩擦力提供向心力，對(duì)質(zhì)量一定、冰面的光滑程度確定的情況下，最大摩擦力可以認(rèn)為是一個(gè)定值，根據(jù)可知轉(zhuǎn)彎半徑越小，速率越大，所需的向心力越大，則運(yùn)動(dòng)員越容易滑出賽道。故選C。10.答案：D解析：火車(chē)拐彎時(shí)不側(cè)向擠壓車(chē)輪輪緣，靠重力和支持力的合力提供向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處斜面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得解得為了提高轉(zhuǎn)彎速度，可以增大傾角或增大轉(zhuǎn)彎半徑。故選D。11.答案：C解析：在規(guī)定速度下，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)只受重力和支持力作用，由牛頓第二定律有可得ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。12.答案：D解析：A.小汽車(chē)的總質(zhì)量越大對(duì)橋的壓力也越大，A錯(cuò)誤；B.由牛頓第二定律可知速度越大，對(duì)橋的壓力越小，B錯(cuò)誤；CD.由牛頓第二定律可知小汽車(chē)對(duì)橋的壓力小于車(chē)總重力，C錯(cuò)誤，D正確；故選D。13.答案：B解析：自行車(chē)（含該同學(xué)）受力如圖所示由牛頓第二定律得其中解得自行車(chē)與豎直方向的夾角的正切值為故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。14.答案：（1）；（2）解析：（1）根據(jù)題意，設(shè)小球由A落至圓弧最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，取圓弧最低點(diǎn)為勢(shì)能零點(diǎn)，由機(jī)械能守