第六章4生活中的圆周运动同步练习（word版含答案）

2019人教版必修第二册 第六章 4　生活中的圆周运动 同步练习
一、单选题
1．如图所示，一辆汽车正通过一段弯道公路，视汽车做匀速圆周运动，则（　　）
A．该汽车速度恒定不变
B．汽车左右两车灯的线速度大小相等
C．若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所需的向心力较小
D．若速率不变，则跟晴天相比，雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所需的向心力较小
2．如图所示，在室内自行车比赛中，运动员以速度v在倾角为的赛道上做匀速圆周运动。已知运动员的质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．将运动员和自行车看成一个整体，则整体受重力、支持力、 摩擦力和向心力的作用
B．运动员做圆周运动的角速度为vR
C．如果运动员减速，运动员将做离心运动
D．运动员做匀速圆周运动的向心力大小是
3．铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率。表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道的高度差h。根据表中数据，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值约为L＝1.500m，结合表中数据，估算我国火车的转弯速率为（ ）
弯道半径r(m) 660 330 220 165 132 110
内外轨高度差h(m) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
A．10m/s B．15m/s C．20m/s D．25m/s
4．如图，洗衣机的甩干筒的半径为25cm，可绕竖直中心轴OO′旋转，衣物（可看成质点）靠在简壁上，已知衣物与筒壁间的动摩擦因数为0.4，重力加速度为10m/s2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使衣物不下滑，甩干筒的最小转速为（　　）
A．r/s B．r/s C． r/s D．r/s
5．有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
B．如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
C．如图b所示是两个圆锥摆，摆线与竖直方向夹角不同，但圆锥的高相同，则两圆锥摆的角速度相同
D．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
6．一重球用细绳悬挂在匀速前进中的车厢天花板上，当车厢突然制动时，则（ ）
A．绳的拉力突然变小 B．绳的拉力突然变大
C．绳的拉力没有变化 D．无法判断拉力有何变化
7．下列说法正确的是（ ）
A．竖直平面内做匀速圆周运动的物体，其合外力可能不指向圆心
B．匀速直线运动和自由落体运动的合运动一定是曲线运动
C．物体竖直向上做匀加速直线运动时，物体受到的重力将变大
D．火车超过限定速度转弯时，车轮轮缘将挤压铁轨的外轨
8．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为（很小，可近似认为），下列说法正确的是（　　）
A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用
B．列车过转弯处的速度时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨
C．列车过转弯处的速度时，列车轮缘会挤压外轨
D．若减小角，可提高列车安全过转弯处的速度
9．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
B．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
C．宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态，不受重力作用
D．洗衣机脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，故沿切线方向甩出
10．如图所示为室内场地自行车赛的比赛情景，运动员以速度v在倾角为的粗糙倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员质量为m，圆周运动的半径为R，将运动员视为质点。则运动员的（　　）
A．合外力方向沿赛道面向下
B．自行车对运动员的作用力方向竖直向上
C．合力大小为
D．速度不能超过
11．生活中有很多离心现象，关于离心现象产生的原因下列说法正确的是（　　）
A．物体做圆周运动时受到的离心力大于向心力
B．物体所受合外力小于物体圆周运动所需要的向心力
C．物体所受合外力大于物体圆周运动所需要的向心力
D．以上说法都不对
12．以下是必修一、二课本中的四幅插图，关于这四幅插图下列说法不正确的是（　　）
A．图甲用悬挂法测定不规则薄板的重心，其依据是薄板平衡时，悬线拉力的作用线通过重心
B．图乙是通过平面镜观察桌面的微小形变的实验，采用的是放大的物理思想方法
C．图丙中与水平转盘一起从静止开始到匀速转动的过程中物块受到的摩擦力方向始终垂直于物块的速度方向
D．图丁中运动火车车轮在不侧向挤压铁轨的转弯路段所受重力与支持力的合力方向是沿水平方向指向轨道的圆心
二、多选题
13．下列说法正确的是（　　）
A．火车转弯处，设计师总使外轨略高于内轨，这样做的目的是为了减小轨道与轮缘间的相互作用
B．汽车通过拱形桥的最高点时，速度越小，对桥面的压力越小
C．高速公路弯道上，为了提高通行率，往往设计为内高外低
D．棉花糖的制作是利用了离心运动的原理
14．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．图甲公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力
B．图乙所示为一圆锥摆，小球做圆周运动的向心力由绳的拉力和重力的合力提供
C．图丙杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
D．图丁洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
15．2009年当地时间9月23日，在印度的萨蒂什·达万航天中心，一枚PSLV－C14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，相关图片如图所示．则下列说法正确的是（ ）
A．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力
B．发射初期，火箭处于超重状态
C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对平衡力
D．发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态
16．电动三轮车如果在转弯时速度过快，容易发生侧翻，一辆电动三轮车向左转弯时发生侧翻，则下列说法正确的是（　　）
A．三轮车向左侧翻
B．三轮车向右侧翻
C．侧翻的原因是三轮车所受合力大于需要的向心力
D．为防止侧翻可以降低速度或增大转弯半径
17．铁路转弯处的弯道半径为r，弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差为h，两轨所在平面与水平面的夹角为，则下列判断正确的是( )
A．当时，内外轨两对车轮无侧压力
B．当时，内轨对车轮有向弯道外侧的压力
C．当时，内轨对车轮有向弯道外侧的压力
D．当时，外轨对车轮有向弯道内侧的压力
18．关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（　　）
A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B．如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
19．如图所示，小球原来能静止在光滑的水平面上作圆周运动，若剪断B、C间细绳，当A球重新达到稳定状态后，则A球的
A．运动半径变大
B．运动半径变小
C．角速度变大
D．周期变大
20．过山车是一项富有刺激性的娱乐工具，过山车的运动包含了许多物理学原理。如图所示为过山车的大回环轨道的结构图，一质量为m=40kg的车厢（可视为质点）从高H=12m处的A点由静止沿光滑轨道AB滑下，进入半径为r=4m竖直圆轨道，车厢与圆轨道的动摩擦因数处处相同，当到达圆轨道的顶点C时，车厢对圆轨道的压力恰好为零。之后小物块继续沿CFB滑下，进入光滑轨道BD，且上升高度为h时速度为零，则下列说法正确的是（g取10m/s2）（　　）
A．小物块在圆轨道最高点时的速度为m/s
B．小物块在圆轨道最高点时的速度为m/s
C．h的值可能为8.0m
D．h的值可能为8.5m
21．以下案例中可能出现失重现象的是(　　)
A．匀速率骑行在凹型桥上
B．车在拱形桥上行驶
C．绕地球运行的空间站
D．人在运行的电梯里
22．如图所示，ABCD为竖直平面内正方形的四个顶点，AD水平，分别从A点和D点以速度v1、v2各平抛一个小球，两小球均能经过AC上的E点，且从D点抛出的小球经过E时的速度方向与AC垂直，不计空气阻力。则下列正确的是（　　）
A．两小球到达E点所用的时间不等
B．两小球的速度变化量相同
C．两小球的初速度大小关系为v2＝2v1
D．两小球的初速度大小关系为v2＝4v1
三、解答题
23．质量为800kg的小汽车驶过一座半径为40m的圆形拱桥，到达桥顶时的速度为，
（1）此时汽车对桥的压力为多少；
（2）如果汽车以多大的速度过桥顶时，汽车对桥的压力为零。
24．公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可以看做圆周运动．质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为R，此地的重力加速度为g，试求汽车通过桥的最高点时对桥的压力是多大？地球可以看做一个巨大的拱型桥，桥面的半径就是地球半径R = 6400 km．地面上有一辆汽车在行驶，会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，汽车将离开地面？如果会请计算出这个速度？（g = 10 m/s2）
25．一辆汽车以的速率先后匀速通过半径均为20m的水平弯道和圆形拱桥。已知重力加速度取 。求：
（1）汽车通过水平弯道时所受的静摩擦力与汽车重力大小之比；
（2）汽车通过圆形拱桥最高点时所受支持力与汽车重力大小之比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
AB．拐弯过程中汽车各部位周期相等，因此角速度相等，根据
v=ωr
可知，汽车外侧的车灯线速度大，且线速度方向不断变化，该汽车速度发生了变化，故AB错误；
C．由向心力公式
可知，若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所需的向心力较小，故C正确；
D． 若速率不变，汽车在同车道上行驶时所受的向心力大小不变，但由于雨天最大静摩擦力减小，所以容易出现离心现象，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．将运动员和自行车看成一个整体，则整体受重力、支持力和摩擦力的作用，三个力的合力充当向心力，故A错误；
B．由
可知运动员做圆周运动的角速度为
故B错误；
C．如果运动员减速，运动员将做近心运动，故C错误；
D．运动员做匀速圆周运动的向心力大小为
故D正确；
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
由表中数据可见：弯道半径r越小，内外轨高度差h越大。h与r成反比，即为
r h=660×0.05=330×0.1=33
转弯中，当内外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图
由牛顿第二定律得
因为α很小，有
则有
故ACD错误，B正确。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
要使物体不下落，则小物块在竖直方向上受力平衡，有
f=mg
当摩擦力正好等于最大摩擦力时，圆筒转动的角速度ω取最小值，筒壁对物体的支持力提供向心力，根据向心力公式得
N=mω2r
f=μN
联立以上三式解得
代入数据解得
ω=10rad/s
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用，故A错误；
B．汽车在最高点
可知
处于失重状态，故B错误；
C．如图b所示是一圆锥摆，重力和拉力的合力
，
解得
保持圆锥的高不变，角速度不变，故C正确；
D．根据受力分析知两球受力情况相同，即向心力相同，由F=mω2r知r不同角速度不同，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
匀速前进时，重球处于平衡状态，故拉力等于重力，突然制动时，重球将要摆动，考虑向心力
故拉力大于重力，则绳的拉力突然变大。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
A、匀速圆周运动的合外力一定指向圆心，A错误
B、匀速直线运动和自由落体运动的合运动可以是匀变速直线运动，B错误
C、物体竖直向上做匀加速直线运动时，物体受到的重力不变，C错误
D、火车超过限定速度转弯时，需要的向心力增大，火车有向外运动的趋势，车轮轮缘将挤压铁轨的外轨，D正确
故选D
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则
解得
列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；
C．列车过转弯处的速度时，转弯所需的合力
故此时列车内轨受挤压，C错误；
D．若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按照规定速度转弯时，有重力和支持力提供向心力，从而减轻轮缘与外轨的挤压，A正确；
B．汽车通过凹形桥的最低点时，有向上的向心加速度，汽车超重，车对桥的压力大于汽车的重力，B错误；
C．宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态，仍然受重力作用，C错误；
D．洗衣机脱水原理是水滴受到的合力小于所需的向心力，故沿切线方向甩出，D错误。
故选A。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．运动员和自行车组成的整体受重力、支持力、摩擦力作用，靠合力提供向心力，合力的方向始终指向圆心，A错误；
B．运动员所受重力、支持力的合力提供其做圆周运动的向心力，故自相车对运动员的作用力应斜向左上方，B错误；
C．运动员的合力提供运动员做圆周运动的向心力，根据向心力公式可得
C正确；
D．当运动员和行车为整体，受到的重力和赛道的支持力的合力提供向心力时，向心力为
解得
当运动员和自行车的速度大于时，整体受到赛道的沿着赛道面向下的摩擦力，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体做圆周运动时，半径方向的合力提供向心力，受力分析时不存在向心力和离心力，向心力和离心力都是以效果命名的力，故A错误；
B．如果半径方向的合外力不足以提供向心力，也就是小于向心力，那么物体就会偏离圆心做离心运动，B正确；
CD．如果合外力大于向心力，物体偏向圆心做向心运动，CD错误。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
A．利用悬挂法来确定形状不规则薄板的重心位置，当物体静止时，由二力平衡条件可知重力和拉力的作用线在同一直线上，从而确定物体重心在C点，A正确；
B．借助平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用了放大法，B正确；
C．物块随水平转盘一起从静止开始到匀速转动的过程中，物块所受摩擦力沿径向的分力提供向心力，改变速度方向，摩擦力沿切向的分力改变物体速度大小，物块受到的摩擦力方向不垂直于物块的速度方向，匀速转动后摩擦力方向垂直于物块的速度方向，C错误；
D．运动火车车轮在不挤压铁轨的转弯路段所受重力与支持力的合力沿水平方向指向轨道的圆心，正好提供做圆周运动的向心力，D正确。
故选C。
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．火车转弯处，设计师总使外轨略高于内轨，火车自身重力与地面支持力的合力提供向心力，这样做的目的是为了减小轨道与轮缘间的相互作用。故A正确；
B．汽车通过拱形桥的最高点时，有
可知速度越小，对桥面的压力越大。故B错误；
C．高速公路弯道上，为了提高通行率，往往设计为内低外高。故C错误；
D．棉花糖的制作是利用了离心运动的原理。故D正确。
故选AD。
14．AB
【解析】
【详解】
A．汽车通过凹形桥的最低点时，向心加速度竖直向上，汽车处于超重状态，支持力大于重力，结合牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力大于汽车的重力，故A正确；
B．小球做圆周运动的向心力由绳的拉力和重力的合力提供，故B正确；
C．当小桶通过最高点时仍受重力作用，故C错误；
D．洗衣机脱水简的脱水原理是衣服 对水滴的吸附力小于水滴做圆周运动所需要的向心力，因此水滴被甩出，故D错误。
故选AB。
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AC．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力与火箭对气流的作用力属于作用力与反作用力，大小相等方向相反，AC错误；
B．发射初期，火箭加速上升，加速度向上，属于超重，B正确；
D．进入正常轨道之后，万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，D正确。
故选BD。
16．BD
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．设电动三轮车与地面之间的最大静摩擦力为fm，当电动三轮车在转弯时，靠静摩擦力提供向心力，由
由于电动三轮车转弯速度过快，此时电动三轮车所受的最大静摩擦力不能提供电动三轮车转弯所需要的向心力，电动三轮车做离心运动而发生侧翻，即电动三轮车向右侧翻，故B正确，AC错误；
D．由
可知，降低速度或增大转弯半径，电动三轮车所需要的向心力会减小，只要所需要的向心力不大于最大静摩擦力，电动三轮车就不会发生侧翻，故为防止侧翻可以降低速度或增大转弯半径，故D正确。
故选BD。
17．AC
【解析】
【详解】
火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力；
由图可以得出：F合=mgtanθ（θ为轨道平面与水平面的夹角），合力等于向心力，故有：mgtanθ=m，解得：．即当时内外轨对轮缘均无压力，故A正确、D错误．当 时，火车有离心的趋势，此时外轨对轮缘有侧压力．故B错误．当时，火车有向心趋势，此时内轨对轮缘有侧压力．故C正确．故选AC．
18．AD
【解析】
【详解】
A．图a汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B．图b沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C．图c中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有
解得，当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D．图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
19．AD
【解析】
【详解】
AB．当剪断B. C之间的细绳时，能提供的向心力减小，所以A球做离心运动，半径变大，故A正确，B错误；
CD．稳定后则有：，所以周期T变大，角速度变小，故C错误，D正确．
故选AD
20．AD
【解析】
【详解】
AB．在最高点C，小物块对圆环轨道的压力恰好为0，根据牛顿第二定律可得
解得
即小物块在圆轨道最高点时的速度为m/s，故B错误，A正确；
CD．在ABEC过程中，根据动能定理可得
解得
故在BEC过程中克服摩擦力做的功为，设CFB过程克服摩擦力做的功为，因该过程小物块与轨道的平均压力小于BEC过程，则摩擦力也小于BEC过程的摩擦力，则有
在CFBD过程，由动能定理得
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
21．BCD
【解析】
【详解】
骑自行车匀速率骑行在凹型桥上，加速度向上，则出现超重，选项A错误；车在拱形桥上行驶，加速度向下，会出现失重，选项B正确；绕地球运行的空间站，万有引力充当向心力，会出现失重，选项C正确；人在减速向上或者加速向下运行的电梯里，加速度向下，会出现失重，选项D正确.
22．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．两球都做平抛运动，到达E点时下落的高度相等，所以到达E点所用时间也相等，故A错误；
B．速度变化量为
由于时间相等，所以速度变化量相同，故B正确；
CD．对A点抛出的小球根据位移分解可得
由于D点抛出的小球经过E时的速度方向与AC垂直，根据速度分解可得
故C正确，D错误。
故选BC。
23．（1）7680N；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）如图所示，汽车到达桥顶时，竖直方向受到重力G和桥对它的支持力的作用
汽车过桥时做圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力
即有
根据向心力公式
故可得
解得
根据牛顿第三定律可知，此时汽车对桥的压力为7680N，方向竖直向下；
（2）汽车经过桥顶恰好对桥没有压力，则
即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，所以有
代入数据解得
24． ；
【解析】
【详解】
汽车通过桥的最高点时受支持力FN
对汽车有 ，汽车通过桥的最高点时对桥的压力是 ，大小： ；
汽车的速度大到一定程度，即将离开地面时 ， 解得：
25．（1）； （2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）汽车通过水平弯道时所受的静摩擦力
静摩擦力与汽车重力大小之比
（2）汽车通过圆形拱桥最高点时所受支持力
所受支持力与汽车重力大小之比
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