2024高中物理第5章7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)精練含解析新人教必修2

PAGEPAGE1生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1．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逝時(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逝時(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逝時(shí)它將做曲線運(yùn)動(dòng)【解析】向心力是以效果命名的，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所須要的向心力，是它所受的某個(gè)力或幾個(gè)力的合力供應(yīng)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<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逝，依據(jù)牛頓第肯定律，它從這時(shí)起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確，B、D錯(cuò)．【答案】C2．(多選)“天宮一號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于在艙內(nèi)所做的試驗(yàn)下列說(shuō)法中正確的是()A．可以用天平測(cè)量物體的質(zhì)量B．可以用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)的氣壓C．可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力D．在衛(wèi)星內(nèi)將重物掛于彈簧測(cè)力計(jì)上，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為零，但重物仍受地球的引力【解析】衛(wèi)星內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)，此時(shí)放在天平上的物體對(duì)天平的壓力為零，因此不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量，故A錯(cuò)；同理水銀也不會(huì)產(chǎn)生壓力，故水銀氣壓計(jì)也不能運(yùn)用，故B錯(cuò)；彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力遵從胡克定律，拉力的大小與彈簧伸長(zhǎng)量成正比，故C正確；物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)并不是不受重力，而是重力供應(yīng)了物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故D正確．【答案】CD3．(2014·太原高一檢測(cè))如圖5-7-12所示，在光滑軌道上，小球滾下經(jīng)過(guò)圓弧部分的最高點(diǎn)時(shí)，恰好不脫離軌道，此時(shí)小球受到的作用力是()圖5-7-12A．重力、彈力和向心力 B．重力和彈力C．重力和向心力 D．重力【解析】小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，若恰好不脫離軌道，小球與軌道間壓力為零，小球只受重力作用，由重力充當(dāng)向心力．綜上所述，D選項(xiàng)正確．【答案】D4．(多選)如圖5-7-13所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生改變，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)狀況的說(shuō)法中正確的是()圖5-7-13A．若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)B．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)C．若拉力突然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)D．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心運(yùn)動(dòng)【解析】若拉力突然變大，則小球?qū)⒆鼋倪\(yùn)動(dòng)，不會(huì)沿軌跡Pb做離心運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤．若拉力突然變小，則小球?qū)⒆鲭x心運(yùn)動(dòng)，但由于力與速度有肯定的夾角，故小球?qū)⒆銮€運(yùn)動(dòng)，B正確，D錯(cuò)，若拉力消逝，小球因慣性沿切線飛出，C正確．【答案】BC5．一輛卡車在丘陵地勻速率行駛，地形如圖5-7-14所示，由于輪胎老化，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應(yīng)是()圖5-7-14A．a(chǎn)處 B．b處C．c處 D．d處【解析】卡車在a、c處行駛，向心加速度向下，處于失重狀態(tài)，爆胎可能性較小，A、C錯(cuò)誤；卡車在b、d處行駛，向心加速度向上，處于超重狀態(tài)．又因?yàn)镕N－mg＝meq\f(v2,r)，F(xiàn)N＝mg＋meq\f(v2,r).由圖知rb＞rd，所以FNb＜FNd，因此在d處爆胎可能性最大，B錯(cuò)，D對(duì)．【答案】D6．(2014·成都高一檢測(cè))如圖5-7-15所示，豎直面內(nèi)有一圓弧面，其半徑為R.質(zhì)量為m的物體在拉力作用下沿圓弧面以恒定的速率v滑行，拉力的方向始終保持與物體的速度方向一樣．已知物體與圓弧之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體通過(guò)圓弧面最高點(diǎn)P位置時(shí)拉力的大小為()圖5-7-15A．μmg B．μm(g－v2/R)C．μmv2/R D．m(μg－v2/R)【解析】物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，沿半徑方向mg－FN＝meq\f(v2,R)，沿切線方向，拉力F＝μFN，所以F＝μm(g－v2/R)，選項(xiàng)B正確．【答案】B7.(多選)(2014·綿陽(yáng)高一檢測(cè))如圖5-7-16所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()圖5-7-16A．從水平位置a到最高點(diǎn)b的過(guò)程中A的向心加速度越來(lái)越大B．從水平位置a到最高點(diǎn)b的過(guò)程中B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小C．在a處時(shí)A對(duì)B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值D．在過(guò)圓心的水平線以下A對(duì)B的壓力肯定大于A的重力【解析】由于木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A的向心加速度大小不變，A錯(cuò)誤；從水平位置a到最高點(diǎn)b的過(guò)程中，A的向心加速度沿水平方向的重量漸漸減小，即此過(guò)程B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小，B正確；在a處時(shí)A的向心加速度水平向左，豎直方向上A處于平衡，A對(duì)B的壓力等于A的重力，A所受的摩擦力達(dá)到最大值，C正確；在過(guò)圓心的水平線以下有向上的加速度的重量，此時(shí)A處于超重狀態(tài)，B對(duì)A的支持力大于A的重力，D正確．【答案】BCD8．如圖5-7-17所示，長(zhǎng)度l＝0.50m的輕質(zhì)桿OA，A端固定一個(gè)質(zhì)量m＝3.0kg的小球，小球以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，則此時(shí)細(xì)桿OA()圖5-7-17A．受到6.0N的拉力 B．受到6.0N的壓力C．受到24N的拉力 D．受到54N的壓力【解析】設(shè)桿轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)球恰好對(duì)桿的作用力為零時(shí)，球的速度為v0，則有：mg＝meq\f(v\o\al(2,0),R)其中R＝l＝0.50m，則：v0＝eq\r(gR)＝eq\r(5)m/s＞2m/s即球受到支持力作用，設(shè)球受的支持力為FN.對(duì)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.由牛頓第三定律知，桿受到的壓力大小FN′＝FN＝6.0N.【答案】B9．(2014·寧波高一檢測(cè))如圖5-7-18所示，某公園里的過(guò)山車駛過(guò)軌道的最高點(diǎn)時(shí)，乘客在座椅里面頭朝下，人體顛倒，若軌道半徑為R，人體重為mg，要使乘客經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力等于自身的重力，則過(guò)山車在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為()圖5-7-18A．0 B.eq\r(gR)C.eq\r(2gR) D.eq\r(3gR)【解析】由題意知F＋mg＝2mg＝meq\f(v2,R)，故速度大小v＝eq\r(2gR)，C正確．【答案】C10.如圖5-7-19所示是馬戲團(tuán)中上演的飛車節(jié)目，在豎直平面內(nèi)有半徑為R的圓軌道．表演者騎著摩托車在圓軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．已知人和摩托車的總質(zhì)量為m，人以v1＝eq\r(2gR)的速度過(guò)軌道最高點(diǎn)B，并以v2＝eq\r(3)v1的速度過(guò)最低點(diǎn)A.求在A、B兩點(diǎn)軌道對(duì)摩托車的壓力大小相差多少？圖5-7-19【解析】在B點(diǎn)，由向心力公式得FB＋mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)，解之得FB＝mg.在A點(diǎn)，由向心力公式得FA－mg＝meq\f(v\o\al(2,2),R)，解之得FA＝7mg.所以，兩壓力大小相差6mg.【答案】6mg11．(2013·寧波檢測(cè))如圖5-7-20所示，半徑為R，內(nèi)徑很小的光滑半圓管道豎直放置，質(zhì)量為m的小球以某一速度進(jìn)入管內(nèi)，小球通過(guò)最高點(diǎn)P時(shí)，對(duì)管壁的壓力為0.5mg.求：圖5-7-20(1)小球從管口飛出時(shí)的速率；(2)小球落地點(diǎn)到P點(diǎn)的水平距離．【解析】(1)分兩種狀況，當(dāng)小球?qū)芟虏坑袎毫r(shí)，則有mg－0.5mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)，v1＝eq\r(\f(gR,2)).當(dāng)小球?qū)苌喜坑袎毫r(shí)，則有mg＋0.5mg＝eq\f(mv\o\al(2,2),R)，v2＝eq\r(\f(3,2)gR).(2)小球從管口飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，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．如圖5-7-21所示，用長(zhǎng)L＝0.6m的繩系著裝有m＝0.5kg水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，稱為“水流星”．g取10m/s2，求：圖5-7-21(1)在最高點(diǎn)水不流出的最小速度為多少？(2)若過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度為3m/s，此時(shí)水對(duì)桶底的壓力為多大？【解析】(1)水做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)水不流出的條件是：水的重力不大于水所須要的向心力．這時(shí)的最小速度即為過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度v0.以水為探討對(duì)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，故重力不足以供應(yīng)向心力，