人教版（2019）必修二6.4生活中的圆周运动 练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）必修二6.4生活中的圆周运动 练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 125.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-20 16:46:06 | ||
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文档简介
人教版（2019）必修二6.4生活中的圆周运动
一、单选题
1．如图所示是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴匀速转动，衣服紧贴脱水桶的侧壁并随之转动。下列说法正确的是（ ）
A．衣服对桶壁的压力提供向心力
B．衣服所受重力和静摩擦力的合力为零
C．衣服所受的静摩擦力提供向心力
D．水滴受到的离心力大于它所需的向心力，所以沿切线方向甩出
2．如图所示，在光滑水平面上，两个相同的小球A、B固定在同一直杆上，以O点为圆心做匀速圆周运动，两球在运动过程中，则（ ）
A．角速度相同 B．线速度相同
C．向心力相同 D．向心加速度相同
3．如图所示，左侧是倾角为60°的斜面、右侧是四分之一圆弧面的物体，半径为R，固定在水平地面上，圆弧面底端切线水平，一根两端分别系有质量为m1、m2两小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮。当小球处于平衡状态时，连结m2小球的轻绳与水平线的夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点下列说法正确的是（ ）
A．两小球质量之比m1：m2=3：4
B．两小球质量之比m1：m2=2：3
C．若剪断轻绳的瞬间，两小球的加速度之比a1：a2=1：
D．若剪断轻绳的瞬间，圆弧对m2的弹力FN= m2g
4．在下面所介绍的各种情况中,哪种情况将出现超重现象( )
①荡秋千经过最低点的小孩
②汽车过凸形桥
③汽车过凹形桥
④在绕地球作匀速圆周运动的飞船中的仪器
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
5．“水流星”是一个经典的杂技表演项目，杂技演员将装水的杯子用细绳系着在竖直平面内绕定点O做圆周运动，杯子到最高点杯口向下时，水也不会从杯中流出。如图所示，若杯子质量为m，所装水的质量为M，杯子运动到圆周的最高点时，水对杯底压力刚好等于水的重力，重力加速度为g，则杯子运动到圆周最高点时，下列说法正确的是（ ）
A．杂技演员对地面压力等于水、杯子和人的重力大小之和
B．杂技演员对细绳的拉力大小为（M+m）g
C．杯子内水处于平衡状态
D．水和杯子做匀速圆周运动
6．如图所示，一小球在细绳作用下在水平方向内做匀速圆周运动，小球质量为m，细绳的长度为L，细绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力作用，则下列说法正确的是（ ）
A．小球共受到三个力的作用
B．小球的向心力大小为
C．小球受到的拉力大小为
D．小球做圆周运动的角速度大小
7．如图，小物体m与圆盘保持相对静止，随盘一起做匀速圆周运动，下列关于物体受力情况说法错误的是（ ）
A．受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B．摩擦力的方向始终指向圆心O
C．重力和支持力是一对平衡力
D．摩擦力是使物体做匀速圆周运动的向心力
二、多选题
8．原来做圆周运动的物体，当线速度增大到一定程度时，物体发生离心现象，这是由于（ ）
A．离心力作用
B．可能是受的合外力不足以提供向心力
C．可能是受的合外力突然消失
D．离心力大于向心力
9．在丽江某高中体育节各项比赛中，下列说法正确的是（ ）
A．100米男子短跑决赛中，第一名冲过终点线后不能立刻停下是因为他的速度大导致惯性大
B．实心球离开手以后因为球具有惯性，仍能继续向前飞行一段距离
C．跳高比赛中运动员起跳后在上升过程处于失重状态
D．跳高比赛中运动员下降过程处于超重状态
10．某高速公路弯道处设计为内侧低外侧高的圆弧弯道，使路面与水平面有一倾角α，弯道半径为R。当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯的速度v为（ ）
A．v＝ B．安全速度与汽车的质量有关
C．v＝ D．安全速度与汽车的质量无关
11．如图是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴转动速度慢慢变快，高速转动时衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则 （ ）
A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会做近心运动
B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水会做离心运动
C．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由衣服所受摩擦力提供
D．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由桶壁对衣服的弹力提供
三、解答题
12．如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动．已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为1.9L．不计空气阻力,重力加速度为g．
（1）求小球通过最高点A时的速度vA．
（2）若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力FT恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,求小球落地点到C点的距离．
13．在研究物体的运动时，复杂的运动可以通过运动的合成与分解将问题“化繁为简”：比如在研究平抛运动时，我们可以将平抛运动分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。如图所示，在圆柱体内表面距离底面高为h处，给一质量为m的小滑块沿水平切线方向的初速度v0（俯视如右图所示），小滑块将沿圆柱体内表面旋转滑下。假设滑块下滑过程中表面与圆柱体内表面紧密贴合，重力加速度为g。
（1）设圆柱体内表面光滑，求：
a.小滑块滑落到圆柱体底面的时间t= ；
b.小滑块滑落到圆柱体底面时速度v的大小为 ；
（2）真实情境中，圆柱体内表面是粗糙的，小滑块在圆柱体内表面所受到的摩擦力f正比于两者之间的正压力N。则对于小滑块在水平方向的速率v随时间的变化关系图像描述正确的为 。（选填“甲”、“乙”、“丙”）请给出详细的论证过程。
14．如图所示是某游戏装置的示意图，ABC为固定在竖直平面内的截面为圆形的光滑轨道，直轨道AB与水平成 放置，且与圆弧轨道BC相切连接，AB长为L1=0.4m，圆弧轨道半径r=0.25m，C端水平，右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE，D是轨道的切点，CD段长为L2=0.5m。一个质量为m=1kg的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点，解除锁定后小物块被弹出，第一次经过D点的速度为 ，已知小物块与水平面CD间的摩擦因数μ=0.3，g=10m/s2。求：
（1）小物块第一次运动到BC的出口C时对圆轨道的压力大小；
（2）小物块发射前弹簧的弹性势能大小；
（3）小物块被弹出后，最后停在CD上的位置。
15．质量m=2.0kg的物块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s停在B点，已知A、B两点间的距离s=6.0m，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，求恒力F多大．（g=10m/s2）．
16．如图所示，绝缘光滑轨道AB部分是倾角为 的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切。整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一个质量为m的小球，带正电荷量 ，求：
（1）若小球在O点由静止释放它将做什么运动；
（2）要使小球不脱离圆轨道，在O点的初速度应满足什么条件？
参考答案
1．B
2．A
3．B
4．B
5．B
6．C
7．A
8．B,C
9．B,C
10．A,D
11．B,D
12．（1）解：小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有
解得
（2）解：在B点，根据向心力公式得
解得
小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，竖直方向
水平方向
解得
13．（1）；
（2）乙
14．（1）解：小物块第一次从C运动到D过程，根据动能定理得
解得
在C点，根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律得，小物体对圆轨道的压力大小等于26N
（2）解：根据几何关系得，AC两点高度差为
解得
根据机械能守恒定律得
（3）解：根据动能定理得
解得
即
所以小物块最后停在D点。
15．解：设撤去力F前物块的位移为 ，此时物块的速度为 则
撤去力F后，物块在摩擦力的作用下做匀减速直到停止 ，物块受到的滑动摩擦力
则：
物块运动2s停下，则 ，得
此过程中运动的位移为 ，则
又有 解得：
由牛顿第二定律知： 得：
综上所述本题答案是：
16．（1）解：小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力、然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道的作用力，如图所示
受力分析得tanθ=
则θ=
等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上保持静止
（2）解：类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg′，大小为
因要使小球能安全通过圆轨道,在圆轨道的等效最高点（D）点满足等效重力提供向心力,
有
因θ= ，与斜面倾角相等，由几何关系可以知道AB=2R
令小球以最小初速度 运动,由动能定理知
计算得出,要使小球安全通过圆轨道,初速度应为
又因小球不脱离圆轨道，在圆轨道的等效水平点速度为0
动能定理
解得
所以小球不脱离圆轨道 或
一、单选题
1．如图所示是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴匀速转动，衣服紧贴脱水桶的侧壁并随之转动。下列说法正确的是（ ）
A．衣服对桶壁的压力提供向心力
B．衣服所受重力和静摩擦力的合力为零
C．衣服所受的静摩擦力提供向心力
D．水滴受到的离心力大于它所需的向心力，所以沿切线方向甩出
2．如图所示，在光滑水平面上，两个相同的小球A、B固定在同一直杆上，以O点为圆心做匀速圆周运动，两球在运动过程中，则（ ）
A．角速度相同 B．线速度相同
C．向心力相同 D．向心加速度相同
3．如图所示，左侧是倾角为60°的斜面、右侧是四分之一圆弧面的物体，半径为R，固定在水平地面上，圆弧面底端切线水平，一根两端分别系有质量为m1、m2两小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮。当小球处于平衡状态时，连结m2小球的轻绳与水平线的夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点下列说法正确的是（ ）
A．两小球质量之比m1：m2=3：4
B．两小球质量之比m1：m2=2：3
C．若剪断轻绳的瞬间，两小球的加速度之比a1：a2=1：
D．若剪断轻绳的瞬间，圆弧对m2的弹力FN= m2g
4．在下面所介绍的各种情况中,哪种情况将出现超重现象( )
①荡秋千经过最低点的小孩
②汽车过凸形桥
③汽车过凹形桥
④在绕地球作匀速圆周运动的飞船中的仪器
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
5．“水流星”是一个经典的杂技表演项目，杂技演员将装水的杯子用细绳系着在竖直平面内绕定点O做圆周运动，杯子到最高点杯口向下时，水也不会从杯中流出。如图所示，若杯子质量为m，所装水的质量为M，杯子运动到圆周的最高点时，水对杯底压力刚好等于水的重力，重力加速度为g，则杯子运动到圆周最高点时，下列说法正确的是（ ）
A．杂技演员对地面压力等于水、杯子和人的重力大小之和
B．杂技演员对细绳的拉力大小为（M+m）g
C．杯子内水处于平衡状态
D．水和杯子做匀速圆周运动
6．如图所示，一小球在细绳作用下在水平方向内做匀速圆周运动，小球质量为m，细绳的长度为L，细绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力作用，则下列说法正确的是（ ）
A．小球共受到三个力的作用
B．小球的向心力大小为
C．小球受到的拉力大小为
D．小球做圆周运动的角速度大小
7．如图，小物体m与圆盘保持相对静止，随盘一起做匀速圆周运动，下列关于物体受力情况说法错误的是（ ）
A．受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B．摩擦力的方向始终指向圆心O
C．重力和支持力是一对平衡力
D．摩擦力是使物体做匀速圆周运动的向心力
二、多选题
8．原来做圆周运动的物体，当线速度增大到一定程度时，物体发生离心现象，这是由于（ ）
A．离心力作用
B．可能是受的合外力不足以提供向心力
C．可能是受的合外力突然消失
D．离心力大于向心力
9．在丽江某高中体育节各项比赛中，下列说法正确的是（ ）
A．100米男子短跑决赛中，第一名冲过终点线后不能立刻停下是因为他的速度大导致惯性大
B．实心球离开手以后因为球具有惯性，仍能继续向前飞行一段距离
C．跳高比赛中运动员起跳后在上升过程处于失重状态
D．跳高比赛中运动员下降过程处于超重状态
10．某高速公路弯道处设计为内侧低外侧高的圆弧弯道，使路面与水平面有一倾角α，弯道半径为R。当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯的速度v为（ ）
A．v＝ B．安全速度与汽车的质量有关
C．v＝ D．安全速度与汽车的质量无关
11．如图是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴转动速度慢慢变快，高速转动时衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则 （ ）
A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会做近心运动
B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水会做离心运动
C．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由衣服所受摩擦力提供
D．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由桶壁对衣服的弹力提供
三、解答题
12．如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动．已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为1.9L．不计空气阻力,重力加速度为g．
（1）求小球通过最高点A时的速度vA．
（2）若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力FT恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,求小球落地点到C点的距离．
13．在研究物体的运动时，复杂的运动可以通过运动的合成与分解将问题“化繁为简”：比如在研究平抛运动时，我们可以将平抛运动分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。如图所示，在圆柱体内表面距离底面高为h处，给一质量为m的小滑块沿水平切线方向的初速度v0（俯视如右图所示），小滑块将沿圆柱体内表面旋转滑下。假设滑块下滑过程中表面与圆柱体内表面紧密贴合，重力加速度为g。
（1）设圆柱体内表面光滑，求：
a.小滑块滑落到圆柱体底面的时间t= ；
b.小滑块滑落到圆柱体底面时速度v的大小为 ；
（2）真实情境中，圆柱体内表面是粗糙的，小滑块在圆柱体内表面所受到的摩擦力f正比于两者之间的正压力N。则对于小滑块在水平方向的速率v随时间的变化关系图像描述正确的为 。（选填“甲”、“乙”、“丙”）请给出详细的论证过程。
14．如图所示是某游戏装置的示意图，ABC为固定在竖直平面内的截面为圆形的光滑轨道，直轨道AB与水平成 放置，且与圆弧轨道BC相切连接，AB长为L1=0.4m，圆弧轨道半径r=0.25m，C端水平，右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE，D是轨道的切点，CD段长为L2=0.5m。一个质量为m=1kg的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点，解除锁定后小物块被弹出，第一次经过D点的速度为 ，已知小物块与水平面CD间的摩擦因数μ=0.3，g=10m/s2。求：
（1）小物块第一次运动到BC的出口C时对圆轨道的压力大小；
（2）小物块发射前弹簧的弹性势能大小；
（3）小物块被弹出后，最后停在CD上的位置。
15．质量m=2.0kg的物块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s停在B点，已知A、B两点间的距离s=6.0m，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，求恒力F多大．（g=10m/s2）．
16．如图所示，绝缘光滑轨道AB部分是倾角为 的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切。整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一个质量为m的小球，带正电荷量 ，求：
（1）若小球在O点由静止释放它将做什么运动；
（2）要使小球不脱离圆轨道，在O点的初速度应满足什么条件？
参考答案
1．B
2．A
3．B
4．B
5．B
6．C
7．A
8．B,C
9．B,C
10．A,D
11．B,D
12．（1）解：小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有
解得
（2）解：在B点，根据向心力公式得
解得
小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，竖直方向
水平方向
解得
13．（1）；
（2）乙
14．（1）解：小物块第一次从C运动到D过程，根据动能定理得
解得
在C点，根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律得，小物体对圆轨道的压力大小等于26N
（2）解：根据几何关系得，AC两点高度差为
解得
根据机械能守恒定律得
（3）解：根据动能定理得
解得
即
所以小物块最后停在D点。
15．解：设撤去力F前物块的位移为 ，此时物块的速度为 则
撤去力F后，物块在摩擦力的作用下做匀减速直到停止 ，物块受到的滑动摩擦力
则：
物块运动2s停下，则 ，得
此过程中运动的位移为 ，则
又有 解得：
由牛顿第二定律知： 得：
综上所述本题答案是：
16．（1）解：小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力、然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道的作用力，如图所示
受力分析得tanθ=
则θ=
等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上保持静止
（2）解：类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg′，大小为
因要使小球能安全通过圆轨道,在圆轨道的等效最高点（D）点满足等效重力提供向心力,
有
因θ= ，与斜面倾角相等，由几何关系可以知道AB=2R
令小球以最小初速度 运动,由动能定理知
计算得出,要使小球安全通过圆轨道,初速度应为
又因小球不脱离圆轨道，在圆轨道的等效水平点速度为0
动能定理
解得
所以小球不脱离圆轨道 或