6.4生活中的圆周运动 课后提升 2021—2022学年高中物理人教版(2019)必修第二册
一、单选题
1.如图甲所示,长为R的轻杆一端固定一个小球,小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动,小球到达最高点时受到杆的弹力与速度平方的关系如乙图所示,则( )
A.小球到达最高点的速度不可能为0
B.当地的重力加速度大小为
C.时,小球受到的弹力方向竖直向下
D.时,小球受到的弹力方向竖直向下
2.3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据,提供操作的指令。 如图所示为一段公路拐弯处的地图,则( )
A.若弯道是水平的,汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B.若弯道是水平的,为防止汽车侧滑,汽车拐弯时收到的指令是让车速大一点
C.若弯道是倾斜的,为了防止汽车侧滑,道路应为内(东北)高外(西南)低
D.若弯道是倾斜的,为了防止汽车侧滑,道路应为外(西南)高内(东北)低
3.如图所示,小球沿碗的光滑内壁在水平面内做匀速圆周运动,不计空气阻力。则小球受到( )
A.重力
B.重力和支持力
C.重力和向心力
D.重力、支持力和向心力
4.某品牌手机配置有速度传感器,利用速度传感器可以测定手摆动的速度。某同学手握手机,手臂伸直,以肩为轴自然下摆,手机显示,手臂先后两次摆到竖直方向时的速度大小之比为k()。若手机的质量不可忽略,不计空气阻力,则手臂这两次摆到竖直位置时,手机受到手竖直方向的作用力大小之比( )
A.为k B.为k2 C.大于k2 D.小于k2
5.图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施,游客坐在转动的魔盘上,当魔盘转速增大到一定值时,游客就会滑向盘边缘,其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大,则游客在滑动之前( )
A.游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大 B.游客受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C.游客受到魔盘的支持力缓慢增大 D.游客受到魔盘的支持力不变
6.洪水后的泥沙随水流动的同时在重力的作用下逐渐沉下来,这种沉淀叫重力沉淀;医院里用分离机分离血液的示意图如图甲所示,将血液装在试管里,让其绕竖直轴高速旋转,试管几乎成水平状态,如图乙所示,血液的不同成分会快速分离在不同的地方,这叫离心沉淀,关于这两种沉淀,下列说法正确的是( )
A.血液中密度最大的成分将聚集在试管底部
B.血液采用重力沉淀比离心沉淀更方便、快捷
C.只增大分离机的转速,血液中密度最大的成分做圆周运动所需要的向心力减小
D.只增大分离机的转速,血液分离的时间将变长
7.质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的B点和A点,如图所示,绳a与水平方向成θ角,绳b在水平方向且长为l。当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.a绳的张力可能为零
B.a绳的张力随角速度的增大而增大
C.当角速度,b绳将出现弹力
D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化
8.圆周运动在生活中处处可见。下面四幅图用圆周运动知识来描述,其中正确的是( )
A.图甲表示荡秋千。人在竖直平面内做圆周运动,由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力
B.图乙表示一列拐弯的火车。火车拐弯时速度越小,对铁路路基磨损就一定越小
C.图丙表示一座拱形桥。若有一车以一定速度安全过桥,桥受到车的压力一定小于车受到的重力
D.图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动。将运动员和自行车看做一个整体时其受四个力作用
二、多选题
9.有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示,长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为。不计钢绳的重力。以下说法正确的是( )
A.若座椅与乘坐人员的总质量为m,则两根钢绳对座椅的总拉力大小为
B.若座椅与乘坐人员的总质量为m,则两根钢绳对座椅的总拉力大小为
C.如果角速度足够大,可以使钢绳成水平拉直
D.两个体重不同的人,摆开的夹角一样大
10.如图甲,滚筒洗衣机脱水时,衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。如图乙,一件小衣物(可理想化为质点)质量为m,滚筒半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置.下列说法正确的是( )
A.衣物所受合力的大小始终为mω2R
B.衣物转到b位置时的脱水效果最好
C.衣物所受滚筒的作用力大小始终为mg
D.衣物在a位置对滚筒壁的压力比在b位置的大
11.如图所示,半径为0.4m、粗糙程度处处相同的四分之三圆形管道竖直固定放置,直径AC水平,B是圆形管道的最低点,D是圆形管道的最高点。质量为100g的小球从A点正上方1.2m处的点P由静止释放,运动到轨道最低点B时对轨道的压力为8N,重力加速度g取,不计空气阻力,则以下说法错误的是( )
A.小球沿圆形轨道从A下滑到B的过程中克服摩擦力做功为0.2J
B.小球运动到圆形轨道的C点时对轨道的压力大小为4N
C.小球沿圆形轨道恰好能通过最高点D
D.若将小球从A点正上方与D等高处由静止释放,则小球运动中将会脱离圆形轨道
12.如图所示,一质量为m的物块在水平圆盘上,离圆盘中心距离为r,其与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍,重力加速度为g。该物块随圆盘一起绕竖直中心轴做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.圆盘突然停止,则物块将沿圆周运动半径向外滑动
B.物块与圆盘之间的摩擦力突然消失,物块将沿圆周运动半径向外滑动
C.物块与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度是
D.当圆盘的运动周期为时,圆盘对物块的摩擦力大小为
13.物体在光滑水平面上受三个水平恒力作用做匀速直线运动,若把其中一个水平恒力撤去,其余两个力保持不变,关于物体的运动情况判断正确的是( )
A.速度和加速度的方向都在变化 B.速度大小变化、加速度大小不变
C.物体可能做匀速圆周运动 D.在连续相等的时间内,位移的变化量相同
14.如图所示,两个质量均为m的物体A、B用不可伸长的细线相连,放在匀速转动的水平转盘上,细线过圆心,A、B在圆心两侧,与圆心距离分别为r和2r,且与转盘之间的动摩擦因数相同为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当转盘由静止开始转速逐渐增大至两物体恰好相对转盘发生滑动过程中,说法正确的是( )
A.B受到摩擦力先增大后不变
B.A受到的摩擦力一直增大
C.两物体恰好相对转盘发生滑动时,细线上拉力最大为
D.角速度为时物块A不受摩擦力
三、实验题
15.某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。
完成下列填空:
①将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为0.90kg;
②将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示;
(1)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号 1 2 3 4 5
m(kg) 1.85 1.75 1.80 1.70 1.90
根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力,该同学采用了____________kg的方式纪录,其中第一个空为平均值,第二个空为标准差,标准差保留一位有效数字;小车通过最低点时的速度平均值大小为__________m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2 ,计算结果保留2位有效数字)
(2)列举一项实验误差的来源。_____________________________
16.为了探究物体做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关?某同学进行了如下实验:
如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个绳结A,处打另一个绳结B。做了3次体验性操作,并请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示。
操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
操作3:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动2周。体验此时绳子拉力的大小。
(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是__________(选填“操作1”或“操作2”);
(2)若想体验绳子拉力大小与角速度的关系,应将操作3与__________(选填“操作1”或“操作2”)进行比较。
四、解答题
17.自行车转弯时倾斜的角度与哪些因素有关?
18.有一个叫“水流星”的杂技节目。表演时,用一根长的绳子,一端系着一只水桶。桶内装有适量的水。演员用手抓着绳的另一端,使装着水的水桶在竖直平面内做圆周运动,要使桶内的水转动到最高点时不从桶内流出,水桶到达最高点时的最小速度应为多少?(g取)
19.飞机进行特技表演时常做俯冲拉起运动,如图所示。此运动在最低点附近可看作是半径为的圆周运动。若飞行员的质量为,飞机经过最低点时的速度为,则这时候飞行员对坐椅的压力为多大?g取。
20.游乐场的悬空旋转椅结构如图甲所示,一个游客通过长的轻绳悬挂在半径的水平圆形转盘的边缘。旋转椅稳定工作时水平圆盘与地面的高度差为,整个装置可绕通过转盘圆心的竖直杆匀速转动,简化力学结构如图乙。已知,,重力加速度,不考虑空气阻力。当轻绳与竖直方向夹角时,求:(计算结果可以带根号)
(1)旋转椅的角速度;
(2)为确保安全,游乐场规定游客不得携带手机等物品乘坐旋转椅。若游客在旋转椅上游玩时,手机从口袋滑落,估算手机落地时的速度大小。
21.如图所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为FT(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,结果可用根式表示)。求:
(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?
(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为多大?
22.如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速旋转,一质量为m的小物块落人陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与之间的夹角为53°。,,重力加速度大小为g。
(1)若,小物块受到的摩擦力恰好为零,求;
(2)若,求小物块受到的摩擦力大小和方向;
(3)若,求小物块受到的摩擦力大小和方向。
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试卷第11页,共1页
参考答案
1.D
2.D
3.B
4.D
5.A
6.A
7.C
8.C
9.BD
10.AB
11.BC
12.CD
13.BD
14.AD
15.1.80 0.07 1.3 读数误差或释放位置出现变动
16.操作2 操作1
17.θ与转弯半径R和转弯时自行车的速率v有关
18.
19.1950N
20.(1);(2)
21.(1);(2)
22.(1);(2),方向沿罐壁切线向上;(3),方向沿罐壁切线向下