6.4生活中的圆周运动（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 6.4生活中的圆周运动（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 507.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-09 09:57:38 | ||
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文档简介
人教版必修二6.4生活中的圆周运动
一、单项选择题（共9小题；共36分）
1. 如图所示的陀螺，是很多人小时候喜欢玩的玩具，从上往下看（俯视），若陀螺立在某一点顺时针匀速转动，此时滴一滴墨水到陀螺，则被甩出的墨水径迹可能是下列的
A. B.
C. D.
2. 如图所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是
A. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的
B. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的
C. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的
D. 由公式 可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道
3. 如图所示，质量相等的汽车甲和汽车乙，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为 和 。以下说法正确的是
A. 小于
B. 等于
C. 大于
D. 和 的大小均与汽车速率无关
4. 在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做是半径为 的圆周运动。设内外路面高度差为 ，路基的水平宽度为 ，路面的宽度为 。已知重力加速度为 。要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于
A. B. C. D.
5. 摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示。当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜；行驶在直轨上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样，假设有一超高速列车在水平面内行驶，以 的速度转弯，转弯半径为 ，则质量为 的乘客，在转弯过程中所受到的火车给他的作用力为（ 取 ）
A. B. C. D.
6. 如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为 时，车对桥顶的压力为车重的 ，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为
A. B. C. D.
7. 如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为 的小球。当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时，弹簧长度为 ，当汽车以大小相同的速度匀速通过一个桥面为圆弧形的凸形桥的最高点时，弹簧长度为 ，下列选项中正确的是
A. B.
C. D. 前三种情况均有可能
8. “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号”展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有
A.
用台秤称量重物的质量
B.
用水杯喝水
C.
用沉淀法将水与沙子分离
D.
给小球一个很少的初速度，小球即可以竖直平面内做圆周运动
9. 如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使水平木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动， 为水平直径， 为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则
A. 物块始终受到三个力作用
B. 只有在 、 、 、 四点，物块受到的合外力才指向圆心
C. 从 到 ，物块所受的摩擦力先增大后减小
D. 从 到 ，物块处于超重状态
二、双项选择题（共3小题；共12分）
10. 如图所示，铁路转弯处外轨略高于内轨，若在某转弯处规定行驶的速度为 ，则下列说法正确的是
A. 若火车行驶到转弯处的速度大于规定速度 ，火车将对外轨有侧向的挤压作用
B. 若火车行驶到转弯处的速度小于规定速度 ，火车将对外轨有侧向的挤压作用
C. 若火车要提速行驶，而弯道坡度不变，要减小弯道半径
D. 若火车要提速行驶，而弯道半径不变，弯道的坡度应适当增大
11. 如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则
A. 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供
B. 水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大
C. 加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大
D. 加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
12. 一个质量为 的物体（体积可忽略），在半径为 的光滑半球顶点处以水平速度 运动，如图 所示，则下列说法正确的是
A. 若 ，则物体对半球顶点无压力
B. 若 ，则物体对半球顶点的压力为
C. 若 ，则物体对半球顶点的压力为
D. 若 ，则物体对半球顶点的压力为零
三、解答题（共2小题；共26分）
13. 一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥，如图，设两圆弧半径相等，汽车通过拱桥桥顶时，对桥面的压力大小 为车重的一半，汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时，对桥面的压力大小为 ，求 与 之比。
14. 如图所示为汽车在水平路面做半径为 的大转弯的后视图，悬吊的车顶的灯左偏了 角，则：（重力加速度为 ）
（1）车正向左转弯还是向右转弯
（2）车速是多少
（3）若（）中求出的速度正是汽车转弯时不打滑允许的最大速度，则车轮与路面间的动摩擦因素 是多少 （最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
答案
第一部分
1. D
2. B
3. A
【解析】汽车在水平面内做匀速圆周运动，摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，即 ，由于 ，，，则 ，A正确。
4. B
【解析】设路面的倾角为 ，根据牛顿第二定律得 ，又由数学知识可知 ，联立解得 ，选项B正确。
5. C
【解析】乘客所需的向心力：，而乘客的重力为 ，故火车对乘客的作用力大小为 ，C正确。
6. C
【解析】根据牛顿第二定律得：，
即
当支持力为零，有：，
解得：，故C正确，ABD错误。
7. B
【解析】小球随汽车一起做圆周运动，小球的向心力是由重力和弹簧弹力的合力提供的，所以只有弹力减小才能使小球获得指向圆心的合力，小球才能做圆周运动。弹力减小，弹簧的形变量减小，故 ，选项B正确。
8. D
【解析】重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量物体的质量。故A错误；
水杯中的水处于完全失重状态，水不会因重力而倒入嘴中。故B错误；
沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离。故C错误；
小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动。故D正确。
9. D
【解析】在 、 两点处，物块只受重力和支持力，在其他位置处物块受到重力、支持力、静摩擦力三个作用力，故A错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故B错误；从 运动到 ，物块的加速度的方向始终指向圆心，水平方向的加速度先减小后反向增大，根据牛顿第二定律知，物块所受木板的摩擦力先减小后增大，故C错误；从 运动到 ，向心加速度有向上的分量，则物块处于超重状态，故D正确。
第二部分
10. A， D
【解析】火车在转弯处做匀速圆周运动，按规定速度行驶时，其向心力完全由其重力和轨道对其弹力的合力提供；若火车行驶到转弯处的速度大于规定速度 ，则运行过程中需要的向心力增大，火车将对外轨有侧向的挤压作用；若火车行驶到转弯处的速度小于规定速度 ，则运行过程中需要的向心力减小，而火车重力和支持力的合力将大于需要的向心力，火车将对内轨有侧向的挤压作用，故A正确，B错误。
由 得：，若火车要提速行驶，应适当增大弯道的坡度 ，或增大弯道半径 ，C错误，D正确。
11. C， D
【解析】衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，A错误；
脱水筒转动角速度增大以后，支持力增大，故衣服对筒壁的压力也增大，C正确；
对于水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，说水滴受向心力本身就不正确，B错误；
随着脱水筒转动角速度的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，故脱水筒转动角速度越大，脱水效果会越好，D正确。
12. A， C
【解析】若 ，则 ，得：，则物体对半球面顶点无压力，故A正确；若 ，则 ，得：，则物体对半球面顶点的压力为 ，故B错误；设物体受支持力为 ，根据牛顿第二定律：，得：，物体对半球顶点的压力为 ，故C正确，D错误。
第三部分
13.
【解析】汽车过圆弧形桥的最高点（或最低点）时，重力与桥面对汽车的支持力的合力提供向心力。由牛顿第三定律可知，汽车受桥面对它的支持力与它对桥面的压力大小相等，汽车过圆弧形拱桥的最高点时，由牛顿第二定律可得：，同理，汽车过圆弧形凹形桥的最低点时，有：，由题意可知：，由以上各式可解得：，所以 。
14. （1） 向右转弯
【解析】对灯受力分析可知，合外力方向向右，所以车正向右转弯。
（2）
【解析】设灯的质量为 ，对灯受力分析知 ，得 。
（3）
【解析】设汽车的质量为 ，汽车刚好不打滑，有 得 。
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一、单项选择题（共9小题；共36分）
1. 如图所示的陀螺，是很多人小时候喜欢玩的玩具，从上往下看（俯视），若陀螺立在某一点顺时针匀速转动，此时滴一滴墨水到陀螺，则被甩出的墨水径迹可能是下列的
A. B.
C. D.
2. 如图所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是
A. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的
B. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的
C. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的
D. 由公式 可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道
3. 如图所示，质量相等的汽车甲和汽车乙，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为 和 。以下说法正确的是
A. 小于
B. 等于
C. 大于
D. 和 的大小均与汽车速率无关
4. 在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做是半径为 的圆周运动。设内外路面高度差为 ，路基的水平宽度为 ，路面的宽度为 。已知重力加速度为 。要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于
A. B. C. D.
5. 摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示。当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜；行驶在直轨上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样，假设有一超高速列车在水平面内行驶，以 的速度转弯，转弯半径为 ，则质量为 的乘客，在转弯过程中所受到的火车给他的作用力为（ 取 ）
A. B. C. D.
6. 如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为 时，车对桥顶的压力为车重的 ，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为
A. B. C. D.
7. 如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为 的小球。当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时，弹簧长度为 ，当汽车以大小相同的速度匀速通过一个桥面为圆弧形的凸形桥的最高点时，弹簧长度为 ，下列选项中正确的是
A. B.
C. D. 前三种情况均有可能
8. “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号”展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有
A.
用台秤称量重物的质量
B.
用水杯喝水
C.
用沉淀法将水与沙子分离
D.
给小球一个很少的初速度，小球即可以竖直平面内做圆周运动
9. 如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使水平木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动， 为水平直径， 为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则
A. 物块始终受到三个力作用
B. 只有在 、 、 、 四点，物块受到的合外力才指向圆心
C. 从 到 ，物块所受的摩擦力先增大后减小
D. 从 到 ，物块处于超重状态
二、双项选择题（共3小题；共12分）
10. 如图所示，铁路转弯处外轨略高于内轨，若在某转弯处规定行驶的速度为 ，则下列说法正确的是
A. 若火车行驶到转弯处的速度大于规定速度 ，火车将对外轨有侧向的挤压作用
B. 若火车行驶到转弯处的速度小于规定速度 ，火车将对外轨有侧向的挤压作用
C. 若火车要提速行驶，而弯道坡度不变，要减小弯道半径
D. 若火车要提速行驶，而弯道半径不变，弯道的坡度应适当增大
11. 如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则
A. 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供
B. 水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大
C. 加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大
D. 加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
12. 一个质量为 的物体（体积可忽略），在半径为 的光滑半球顶点处以水平速度 运动，如图 所示，则下列说法正确的是
A. 若 ，则物体对半球顶点无压力
B. 若 ，则物体对半球顶点的压力为
C. 若 ，则物体对半球顶点的压力为
D. 若 ，则物体对半球顶点的压力为零
三、解答题（共2小题；共26分）
13. 一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥，如图，设两圆弧半径相等，汽车通过拱桥桥顶时，对桥面的压力大小 为车重的一半，汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时，对桥面的压力大小为 ，求 与 之比。
14. 如图所示为汽车在水平路面做半径为 的大转弯的后视图，悬吊的车顶的灯左偏了 角，则：（重力加速度为 ）
（1）车正向左转弯还是向右转弯
（2）车速是多少
（3）若（）中求出的速度正是汽车转弯时不打滑允许的最大速度，则车轮与路面间的动摩擦因素 是多少 （最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
答案
第一部分
1. D
2. B
3. A
【解析】汽车在水平面内做匀速圆周运动，摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，即 ，由于 ，，，则 ，A正确。
4. B
【解析】设路面的倾角为 ，根据牛顿第二定律得 ，又由数学知识可知 ，联立解得 ，选项B正确。
5. C
【解析】乘客所需的向心力：，而乘客的重力为 ，故火车对乘客的作用力大小为 ，C正确。
6. C
【解析】根据牛顿第二定律得：，
即
当支持力为零，有：，
解得：，故C正确，ABD错误。
7. B
【解析】小球随汽车一起做圆周运动，小球的向心力是由重力和弹簧弹力的合力提供的，所以只有弹力减小才能使小球获得指向圆心的合力，小球才能做圆周运动。弹力减小，弹簧的形变量减小，故 ，选项B正确。
8. D
【解析】重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量物体的质量。故A错误；
水杯中的水处于完全失重状态，水不会因重力而倒入嘴中。故B错误；
沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离。故C错误；
小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动。故D正确。
9. D
【解析】在 、 两点处，物块只受重力和支持力，在其他位置处物块受到重力、支持力、静摩擦力三个作用力，故A错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故B错误；从 运动到 ，物块的加速度的方向始终指向圆心，水平方向的加速度先减小后反向增大，根据牛顿第二定律知，物块所受木板的摩擦力先减小后增大，故C错误；从 运动到 ，向心加速度有向上的分量，则物块处于超重状态，故D正确。
第二部分
10. A， D
【解析】火车在转弯处做匀速圆周运动，按规定速度行驶时，其向心力完全由其重力和轨道对其弹力的合力提供；若火车行驶到转弯处的速度大于规定速度 ，则运行过程中需要的向心力增大，火车将对外轨有侧向的挤压作用；若火车行驶到转弯处的速度小于规定速度 ，则运行过程中需要的向心力减小，而火车重力和支持力的合力将大于需要的向心力，火车将对内轨有侧向的挤压作用，故A正确，B错误。
由 得：，若火车要提速行驶，应适当增大弯道的坡度 ，或增大弯道半径 ，C错误，D正确。
11. C， D
【解析】衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，A错误；
脱水筒转动角速度增大以后，支持力增大，故衣服对筒壁的压力也增大，C正确；
对于水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，说水滴受向心力本身就不正确，B错误；
随着脱水筒转动角速度的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，故脱水筒转动角速度越大，脱水效果会越好，D正确。
12. A， C
【解析】若 ，则 ，得：，则物体对半球面顶点无压力，故A正确；若 ，则 ，得：，则物体对半球面顶点的压力为 ，故B错误；设物体受支持力为 ，根据牛顿第二定律：，得：，物体对半球顶点的压力为 ，故C正确，D错误。
第三部分
13.
【解析】汽车过圆弧形桥的最高点（或最低点）时，重力与桥面对汽车的支持力的合力提供向心力。由牛顿第三定律可知，汽车受桥面对它的支持力与它对桥面的压力大小相等，汽车过圆弧形拱桥的最高点时，由牛顿第二定律可得：，同理，汽车过圆弧形凹形桥的最低点时，有：，由题意可知：，由以上各式可解得：，所以 。
14. （1） 向右转弯
【解析】对灯受力分析可知，合外力方向向右，所以车正向右转弯。
（2）
【解析】设灯的质量为 ，对灯受力分析知 ，得 。
（3）
【解析】设汽车的质量为 ，汽车刚好不打滑，有 得 。
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