人教版高中物理必修二6.4生活中的圆周运动 同步练习提高卷
一、选择题(本大题共8道小题)
1. 如图,乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内旋转,下列说法正确的是( )
A.人在最高点时对座位仍可能产生压力
B.人在最低点时对座位的压力等于mg
C.人在最低点时对座位的压力一定等于6mg
D.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下来
2. 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
3. 如图所示,在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上,有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动,则( )
A.衣服随圆桶做圆周运动的向心力由静摩擦力提供
B.圆桶转速增大,衣服对桶壁的压力减小
C.圆桶转速足够大时,衣服上的水滴将做离心运动
D.圆桶转速增大以后,衣服所受摩擦力也增大
4. 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
5. 绳子的一端拴一重物,用手握住绳子另一端,使重物在水平面内做匀速圆周运动,下列判断中正确的是( )
A.每秒转数相同时,绳短的容易断 B.线速度大小相等时,绳短的容易断
C.旋转周期相同时,绳短的容易断 D.角速度相同时,绳短的容易断
6. 如图所示,倒L型的轻杆一端固定一个质量为m的小球(可视为质点),L杆可围绕竖直轴()以角速度的匀速转动,若小球在水平面内作圆周运动的半径为R,则杆对球的作用力大小为( )
A. B.
C. D.不能确定
7. 如图,在验证向心力公式的实验中,质量为m的钢球①放在A盘的边缘,质量为4m的钢球②放在B盘的边缘,A、B两盘的半径之比为2:1,a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮,a轮、b轮半径之比为1:2,当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时,钢球①、②受到的向心力之比为( )
A.2:1 B.4:1 C.1:4 D.8:1
8. 用细绳拴着小球做圆锥摆运动,如图所示,下列说法正确的是( )
A.小球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用
B.小球做圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力
C.向心力的大小可以表示为Fn=mrω2,也可以表示为Fn=mgtan θ
D.小球所受合力为恒力
二、填空题(本大题共4道小题)
9. 离心运动
(1)定义:做圆周运动的物体沿____飞出或做____圆心的运动。
(2)原因:向心力突然____或合力______________。
(3)离心运动的应用和防止
a.应用:离心干燥器;洗衣机的______;离心制管技术;分离血浆和红细胞的离心机。
b.防止:转动的砂轮、飞轮的转速不能太高;在公路弯道,车辆不允许超过_______。
10. 一根长为L的轻绳,一端系一质量为m的小球,另一端固定在O点,小球在竖直平面内做圆周运动,则小球刚好能做圆周运动时,小球在最高点的速度是__________.
11. 某个25kg的小孩坐在秋千板上,秋千板离拴绳子的横梁2.5m.如果秋千板摆动经过最低位置时的速度是3m/s,这时秋千板所受的压力为______N
12. 如图所示,一个质量为2kg的小球用一根长为1m的细绳连接,在竖直平面内做圆周运动.g=10m/s2.要使小球能顺利的通过最高点,则最高点的速度至少为_____m/s.若通过最高点时的速度是5m/s,则绳子收到的拉力是______N.
三、解答题(本大题共3道小题)
13. 如图所示,在一内壁光滑环状管道位于竖直面内,其管道口径很小,环半径为R(比管道的口径大得多)。一小球直径略小于管道口径,可视为质点。此时小球滑到达管道的顶端,速度大小为,重力加速度为g。请作出小球的受力示意图。
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)
15. 如图所示,光滑的半径为R的半圆形轨道固定在水平地面上,轨道的A点与水平地面相切,一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道,恰好能从半圆形轨道最高点B水平飞出,落到水平面地上的C点。重力加速度为g,求:
(1)小球经过B点的速度大小;
(2)小球落地点C距A处的距离为多少?
答案
一、选择题(本大题共8道小题)
1. 【答案】A
【详解】
A.当人在最高点的速度满足
时,人对座位就会产生压力,故A正确;
B.人在最低点时,加速度方向竖直向上,根据牛顿第二定律分析可知,人处于超重状态,人对座位的压力大于mg,故B错误;
C.人在最低点时,加速度方向竖直向上,根据牛顿第二定律分析可知,人处于超重状态,但人对座位的压力不一定等于6mg,故C错误;
D.当人与保险带间恰好没有作用力,由重力提供向心力时,临界速度为
当速度满足
时,没有保险带,人也不会掉下来,故D错误。
故选A。
2. 【答案】 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。
3. 【答案】C
【详解】
A.衣服随圆桶做圆周运动的向心力由圆筒对衣服的支持力提供,选项A错误;
B.根据
可知,圆桶转速增大,衣服对桶壁的压力增大,选项B错误;
C.圆桶转速足够大时,衣服上的水滴的附着力不足以提供做圆周运动的向心力,则将做离心运动,选项C正确;
D.竖直方向衣服所受的摩擦力与重力平衡,则圆桶转速增大以后,衣服所受摩擦力不变,选项D错误。
选C。
4. 【答案】 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。
5. 【答案】B
【详解】
A.根据牛顿第二定律得
m一定,当转速n相同时,绳长r越长,绳子拉力F越大,即绳子越长越容易断,选项A错误;
B.根据牛顿第二定律得
m一定,线速度大小相等时,绳长r越短,绳子拉力F越大,即绳短的容易断,选项B正确;
C.根据牛顿第二定律得
m一定,当周期T相同时,绳长r越长,绳子拉力F越大,即绳子长越越容易断,选项C错误;
D.根据牛顿第二定律得
m一定,当角速度相同时,绳长r越长,绳子拉力F越大,即绳子越长越容易断,选项D错误。
故选B。
6. 【答案】A
【详解】
杆对小球的作用力的一个分力平衡了小球竖直方向的重力,另一个分力提供了小球水平圆周运动的向心力,所以杆对小球的作用力大小为
故选A。
7. 【答案】A
【详解】
皮带传送,边缘上的点线速度大小相等,所以 ,a轮、b轮半径之比为1∶2,所以,共轴的点,角速度相等,两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等,则,根据向心加速度 , 由向心力公式 ,得.故A正确.
8. 【答案】BC
【详解】
A.因为向心力是效果力,并不是实际受力,受力分析时不分析,A错误
B.小球受重力和绳子的拉力而做匀速圆周运动,所以圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力提供的,B正确
C.根据向心力方程可知:Fn=mrω2,根据受力分析也可得到:,C正确
D.小球所受合力提供向心力,方向时刻指向圆心,力的方向一直在变,是变力,D错误
二、填空题(本大题共4道小题)
9. 【答案】 切线 逐渐远离 消失 不足以提供所需的向心力 脱水筒 规定的速度
【详解】
略
10. 【答案】
【详解】
小球刚好通过最高点时,绳子的拉力恰好为零,有:,解得:.
11. 【答案】340
【详解】
以小孩为研究对象,根据牛顿第二定律得
FN-mg=
得到秋千板对小孩的支持力为
FN=mg+
解得
FN=340N
由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力大小为340N。
12. 【答案】 30N
【详解】
刚好通过最高点时,只有重力提供向心力,当速度为5m/s时
三、解答题(本大题共3道小题)
13. 【答案】
【详解】
小球滑到达管道的顶端,设小球受重力和管道的作用力,则
由于
所以
说明小球在管道最高点不受管道的作用力,仅受重力作用,故小球的受力示意图为
14. 【答案】 (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 。
15. 【答案】(1) (2)
【详解】
(1)小球恰好过最高点,根据牛顿第二定律有:
解得:
(2)小球从B点飞出后,做平抛运动,水平方向:
竖直方向:
解得:
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