2.3圆周运动的实例分析同步练习（word版含答案）

2.3圆周运动的实例分析同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．一小球系在不可伸长的细绳一端，细绳另一端固定在空中某点。这个小球动能不同，将在不同水平面内做匀速圆周运动。小球的动能越大，做匀速圆周运动的（　　）
A．半径越小 B．周期越小
C．线速度越小 D．向心加速度越小
2．如图所示，在半径为R的半球形碗的光滑内表面上，一质量为m的小球在距碗口高度为h的水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，则小球做匀速圆周运动的角速度为
A． B．
C． D．
3．如图 m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮之间不打滑，则要求使小物体被水平抛出，A轮转动（ ）
A．角速度越小越好，最大为
B．线速度越大越好，至少为
C．转速越大越好，至少为
D．周期越小越好，最大值为
4．如图所示，一辆质量为2×103kg的汽车通过拱形桥最高点的速率为3m/s，桥面最高点的圆弧半径为20m，取重力加速度大小g=10m/s2，则汽车在通过拱形桥最高点时对桥面的压力大小为（　　）
A．2×104N B．1.91×104N C．1.1×104N D．9×103N
5．如图所示，运动员以速度v在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动．已知运动员及自行车的总质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，将运动员和自行车看作一个整体，则该整体在运动中（ ）
A．处于平衡状态
B．做匀变速曲线运动
C．受到的各个力的合力大小为
D．受重力、支持力、摩擦力、向心力作用
6．如图所示，在某外高内低的弯道测试路段上汽车向左转弯，把汽车的运动看作是在水平面内做半径为R的匀速圆周运动。设路面内外高度相差h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L，已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间垂直前进方向的横向摩擦力等于零，则汽车转弯时的车速应等于（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（　　）
A．A的速率大于B的速率
B．A的向心加速度大于B的向心加速度
C．缆绳对A的拉力大于缆绳对B的拉力
D．悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角小于悬挂B的缆绳与竖直方向的夹角
8．如右图所示，某游乐场有一水上转台，可在水平面内匀速转动，沿半径方向面对面手拉手坐着甲、乙两个小孩，假设两小孩的质量相等，他们与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两小孩刚好还未发生滑动时，某一时刻两小孩突然松手，则两小孩的运动情况是(　　)
A．两小孩均沿切线方向滑出后落入水中
B．两小孩均沿半径方向滑出后落入水中
C．两小孩仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动而落入水中
D．甲仍随圆盘一起做匀速圆周运动，乙发生滑动最终落入水中
9．如图所示，两个质量均为0.1kg的小木块a和b（均可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO'的距离为0.5m，b与转轴OO'的距离为1.5m。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的0.8倍，取重力加速度g=10m/s2，圆盘绕转轴以2rad/s的角速度匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．a受到的摩擦力大小为0.1N
B．b正在远离转轴
C．若要使a相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于4rad/s
D．改变圆盘绕转轴转动的角速度，b可能向转轴靠近
10．质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度是v，当小球以3v的速度经过最高点时，对轨道的压力大小是 （ ）
A．0
B．8mg
C．9mg
D．10mg
11．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，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是（ ）
A．v一定时，r越小则要求h越大 B．v一定时，r越大则要求h越大
C．r一定时，v越小则要求h越大 D．r一定时，v越大则要求h越小
12．和火车转弯类似，在高速公路的转弯处，路面通常都是外高内低。在某路段一汽车向左转弯，公路的竖直截面如图所示，图中h=0.5m，x=6m。汽车转弯时若以设计速度驶过弯道，车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，已知转弯的设计速度为10m/s，取重力加速度大小g=10m/s2，则该路段设计的汽车转弯的半径为（　　）
A．120m B．10m C．12m D．6 m
13．如图，水平粗糙的桌面上有个光滑的小孔S，一轻绳穿过小孔，两端各系着质量分别为2m、m的两个小方块A、B，B以S正下方的点O为圆心做角速度为的匀速圆周运动，A恰好处于静止状态。已知SB=L，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，现将质量为m的小物块C放在A上，A仍然保持静止，B以最大的角速度做匀速圆周运动，则（　　）
A．C受到向左的静摩擦力
B．A与桌面间的动摩擦因数为
C．角速度为时，B运动的轨道半径为
D．
14．如图所示，两个质量相等的小球在同一个水平面内做匀速圆周运动，关于两个小球的运动情况，下列说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
15．在匀速转动的水平转盘上，有一个相对盘静止的物块A随盘一起转动，关于物块的运动及受力情况，下列说法中正确的是
A．物块的运动性质是匀变速运动
B．物块做匀速圆周运动的加速度方向总指向圆心，因而保持不变
C．物块只受到重力、支持力和静摩擦力的作用
D．物块受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用
二、填空题（共4题）
16．如图所示，质量为1.0×103kg的汽车，行驶到一座半径为40 m的圆弧形凸桥顶端时，汽车运动速度为10m/s；则此时汽车运动的向心加速度为_________m/s2；向心力大小为___________ N；汽车对桥面的压力为________N。（取g＝10m/s2）
17．如图所示，圆弧轨道AB是在竖直平面内的圆周，在B点轨道的切线是水平的，一质点自A点从静止开始下滑，滑到B点时的速度大小是，则在质点刚要到达B点时的加速度大小为________，滑过B点时的加速度大小为________．
18．骑着摩托车的特技演员试图通过一个半径为R的圆形轨道。当其达到轨道最高点A点时，其受到的向心力方向为___________（选填“竖直向上”或“竖直向下”）。为了能顺利通过最高点，他在最高点的速度应不小于___________。已知当地重力加速度为g。
19．某物理小组的同学设计了一个小钢球通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：小钢球、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为）。请完成下列填空：
（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；
（2）将小钢球静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为________kg；
（3）将小钢球从凹形桥模拟器某一位置释放，小钢球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钢球，记录各次的m值如下表所示：
序号 1 2 3 4 5
2.3 2.2 2.3 2.1 2.0
（4）根据以上数据，可求出小钢球经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N；小钢球通过最低点时的速度大小为________（重力加速度大小取，速度计算结果保留2位有效数字）。
三、综合题（共4题）
20．如图所示是中国传统的团圆桌，餐桌上放一半径为r=1.5m可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，餐桌离地高度为h=0.8m，将某小物体放置在圆盘边缘，该物体与圆盘之间的动摩擦因数为，与餐桌之间的动摩擦因数为，设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。
(1)缓慢增大圆盘的转速，求物体从圆盘上甩出的速度大小；
(2)上一问中，为使物体不滑落到地面，餐桌半径R的最小值。
21．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，在圆心两侧、沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴的距离分别为rA=20cm、rB=30cm，A、B与盘间最大静摩擦力均为重力的k=0.4倍，现极其缓慢的增加转盘的角速度，g取10m/s2，试求：
（1）当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度ω0；
（2）当细线出现张力后，A所受摩擦力最小时，圆盘的角速度ω1。
22．如图甲所示，在科技馆中，“小球旅行记”吸引了很多小朋友的观看。“小球旅行记”可简化为如图乙所示。处在P点的质量为m的小球由静止沿半径为R的光滑圆弧轨道下滑到最低点Q时对轨道的压力为2mg，小球从Q点水平飞出后垂直撞击到倾角为30°的斜面上的S点。不计摩擦和空气阻力，已知重力加速度大小为g，求：
（1）小球从Q点飞出时的速度大小。
（2）Q点到S点的水平距离。
23．清明节高速免费，物理何老师驾车在返城经过高速公路的一个出口路段如图所示，发现轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线通过下坡路段至B点（通过B点前后速率不变），再匀速率通过水平圆弧路段至C点，最后从C点沿平直路段匀减速到收费口D点停下．已知轿车在出口A处的速度v0=20m/s，AB长L1＝200m；BC为四分之一水平圆弧段，限速（允许通过的最大速度）v=10m/s，轮胎与BC段路面间的动摩擦因μ=0.2，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力， CD段为平直路段长L2=100m,重力加速度g取10m/s2．
求：
（1）若轿车到达B点速度刚好为v =10m/s，轿车在AB下坡段加速度的大小；
（2）为保证行车安全，车轮不打滑，水平圆弧段BC半径R的最小值
（3）轿车A点到D点全程的最短时间．（保留三位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．B
5．C
6．C
7．D
8．D
9．C
10．B
11．A
12．A
13．D
14．B
15．C
16． 2.5 2.5×103 7.5×103
17． 2g g
18． 竖直向下
19． 1.20 15.2 2.3
20．(1)3m/s；(2)2.5m
21．（1）；（2）
22．（1）；（2）
23．（1） 0.75；（2） 50；（3） 41.18
答案第1页，共2页