第六章第四节 生活中的圆周运动-高一物理人教版（2019）必修第二册 课时练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 第六章第四节 生活中的圆周运动-高一物理人教版（2019）必修第二册 课时练习（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 369.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-25 13:10:38 | ||
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文档简介
第六章第四节 生活中的圆周运动
【教材课后习题】
1.如果高速转动的飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴承会受到很大的作用力，加速磨损。图中飞轮半径，为转动轴。正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假想在飞轮的边缘固定一个质量的小螺丝钉P，当飞轮转速时，转动轴受到多大的力？
2.有一种叫“飞椅”的游乐项目（如图）。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ω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θ。不计钢绳的重力。分析转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。
3.质量为的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为。汽车经过半径为50 m的弯路时，如果车速达到72 km/h，这辆车会不会发生侧滑？
4.有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥。
（1）汽车到达桥顶时速度为5 m/s，汽车对桥的压力是多大？
（2）汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？
（3）汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？
5.质量为25 kg的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁2.5 m。秋千摆到最低点时，如果小孩运动速度的大小是5 m/s，他对秋千的压力是多大？
拓展：若小孩在秋千摆到最低点时对秋千的压力为605 N，此时小孩的速度为多少？
【定点变式训练】
6.如图甲所示汽车进入弯道前都要进行必要的减速，可以简化为图乙所示的示意图，两点分别为减速点和转向点，为进入弯道前的平直公路，段路面为水平圆弧形弯道。已知段的距离为，弯道的半径为，汽车到达O点时的速度大小为，汽车与路面间的动摩擦因数为0.6。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。要确保汽车进入弯道后不侧滑，则在弯道上行驶的最大速度的大小和在段做匀减速运动的最小加速度的大小分别为( )
A.； B.； C.； D.；
7.关于下列四幅图说法正确的是( )
A.如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B.如图乙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
C.如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D.如图丁，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
8.在公路上开车经常会遇到凸形和凹形的路面。如图所示，一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，重力加速度为g，则( )
A. B. C. D.
9.如图所示，一物体随圆盘在水平面内做匀速圆周运动，关于该物体的受力情况，下列说法正确的是( )
A.物体只受重力和支持力 B.物体只受重力和摩擦力
C.物体受重力、支持力和摩擦力 D.物体受重力、支持力、摩擦力和向心力
10.在飞机飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变，则下列说法中正确的是( )
A. 飞机做的是匀速直线运动
B. 飞机做的是匀变速曲线运动
C. 飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力
D. 飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力
答案以及解析
1.答案：
解析：解：螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力F由飞轮提供，根据牛顿第三定律，螺丝钉将给飞轮向外的作用力，飞轮在这个力的作用下，对转动轴产生作用力，大小也是F。
。
2.答案：
解析：解：对座椅受力分析如图，
竖直方向
水平方向
联立两式解得。
3.答案：见解析
解析：解：（方法一）假设汽车不发生侧滑，由于静摩擦力提供向心力，向心力应有最大值，根据牛顿第二定律得，所以一定有对应的最大转弯速度，设为，则
所以，如果汽车以72 km/h的速度转弯，将会发生侧滑。
（方法二）假设汽车以72 km/h的速度转弯时，不发生侧滑，所需向心力为F，
所以，汽车以72 km/h的速度转弯时，静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车将会发生侧滑。
4.答案：（1）7440 N
（2）
（3）见解析
（4）
解析：解：（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力的合力提供向心力，即
汽车所受支持力
根据牛顿第三定律，汽车对桥顶的压力大小也是7440 N。
（2）根据题意，当汽车对桥顶没有压力时，即，对应的速度为v，。
（3）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力的合力提供向心力，即
汽车所受支持力，对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全。
（4）根据第（2）问的结论，对应的速度为，。
5.答案：对秋千的压力是495 N
拓展：6 m/s
解析：解：小孩在重力G和秋千的支持力的作用下做圆周运动。
在最低点有，代入数据解得。
根据牛顿第三定律，小孩对秋千的压力是495 N，方向竖直向下。
6.答案：D
解析：汽车在弯道上行驶速度最大时，最大静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律知
可得
在段汽车做匀减速直线运动，在弯道以最大速度行驶时，减速运动的加速度最小，则
解得
即最小加速度大小为。
ABC错误，D正确。
故选D。
7.答案：C
解析：A.汽车过拱桥最高点时，加速度的方向向下，处于失重状态，选项A错误；
B.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水是因为所受的合外力不足以提供水做圆周运动所需的向心力，所以被甩出去了，选项B错误；
C.火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨受到挤压，选项C正确；
D.小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，方向始终指向圆心，时刻在改变，所以合外力是变化的，选项D错误。
故选C。
8.答案：B
解析：汽车通过凸形路面的最高处时，根据牛顿第二定律有
所以
汽车通过凹形路面的最低处时，根据牛顿第二定律有
所以
故ACD错误，B正确。
故选B。
9.答案：C
解析：物体在水平盘面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ABD错误，C正确。
故选：C。
10.答案：D
解析：AB.地球是圆形的，在飞机飞越太平洋上空的过程中，做匀速圆周运动，故AB错误； CD.对人受力分析，乘客对座椅的压力大小等于座椅对乘客的支持力大小，由于向心力比较小，所以飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力（重力），故D正确；C错误。故选D。
2
【教材课后习题】
1.如果高速转动的飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴承会受到很大的作用力，加速磨损。图中飞轮半径，为转动轴。正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假想在飞轮的边缘固定一个质量的小螺丝钉P，当飞轮转速时，转动轴受到多大的力？
2.有一种叫“飞椅”的游乐项目（如图）。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ω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θ。不计钢绳的重力。分析转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。
3.质量为的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为。汽车经过半径为50 m的弯路时，如果车速达到72 km/h，这辆车会不会发生侧滑？
4.有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥。
（1）汽车到达桥顶时速度为5 m/s，汽车对桥的压力是多大？
（2）汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？
（3）汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？
5.质量为25 kg的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁2.5 m。秋千摆到最低点时，如果小孩运动速度的大小是5 m/s，他对秋千的压力是多大？
拓展：若小孩在秋千摆到最低点时对秋千的压力为605 N，此时小孩的速度为多少？
【定点变式训练】
6.如图甲所示汽车进入弯道前都要进行必要的减速，可以简化为图乙所示的示意图，两点分别为减速点和转向点，为进入弯道前的平直公路，段路面为水平圆弧形弯道。已知段的距离为，弯道的半径为，汽车到达O点时的速度大小为，汽车与路面间的动摩擦因数为0.6。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。要确保汽车进入弯道后不侧滑，则在弯道上行驶的最大速度的大小和在段做匀减速运动的最小加速度的大小分别为( )
A.； B.； C.； D.；
7.关于下列四幅图说法正确的是( )
A.如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B.如图乙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
C.如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D.如图丁，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
8.在公路上开车经常会遇到凸形和凹形的路面。如图所示，一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，重力加速度为g，则( )
A. B. C. D.
9.如图所示，一物体随圆盘在水平面内做匀速圆周运动，关于该物体的受力情况，下列说法正确的是( )
A.物体只受重力和支持力 B.物体只受重力和摩擦力
C.物体受重力、支持力和摩擦力 D.物体受重力、支持力、摩擦力和向心力
10.在飞机飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变，则下列说法中正确的是( )
A. 飞机做的是匀速直线运动
B. 飞机做的是匀变速曲线运动
C. 飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力
D. 飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力
答案以及解析
1.答案：
解析：解：螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力F由飞轮提供，根据牛顿第三定律，螺丝钉将给飞轮向外的作用力，飞轮在这个力的作用下，对转动轴产生作用力，大小也是F。
。
2.答案：
解析：解：对座椅受力分析如图，
竖直方向
水平方向
联立两式解得。
3.答案：见解析
解析：解：（方法一）假设汽车不发生侧滑，由于静摩擦力提供向心力，向心力应有最大值，根据牛顿第二定律得，所以一定有对应的最大转弯速度，设为，则
所以，如果汽车以72 km/h的速度转弯，将会发生侧滑。
（方法二）假设汽车以72 km/h的速度转弯时，不发生侧滑，所需向心力为F，
所以，汽车以72 km/h的速度转弯时，静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车将会发生侧滑。
4.答案：（1）7440 N
（2）
（3）见解析
（4）
解析：解：（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力的合力提供向心力，即
汽车所受支持力
根据牛顿第三定律，汽车对桥顶的压力大小也是7440 N。
（2）根据题意，当汽车对桥顶没有压力时，即，对应的速度为v，。
（3）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力的合力提供向心力，即
汽车所受支持力，对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全。
（4）根据第（2）问的结论，对应的速度为，。
5.答案：对秋千的压力是495 N
拓展：6 m/s
解析：解：小孩在重力G和秋千的支持力的作用下做圆周运动。
在最低点有，代入数据解得。
根据牛顿第三定律，小孩对秋千的压力是495 N，方向竖直向下。
6.答案：D
解析：汽车在弯道上行驶速度最大时，最大静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律知
可得
在段汽车做匀减速直线运动，在弯道以最大速度行驶时，减速运动的加速度最小，则
解得
即最小加速度大小为。
ABC错误，D正确。
故选D。
7.答案：C
解析：A.汽车过拱桥最高点时，加速度的方向向下，处于失重状态，选项A错误；
B.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水是因为所受的合外力不足以提供水做圆周运动所需的向心力，所以被甩出去了，选项B错误；
C.火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨受到挤压，选项C正确；
D.小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，方向始终指向圆心，时刻在改变，所以合外力是变化的，选项D错误。
故选C。
8.答案：B
解析：汽车通过凸形路面的最高处时，根据牛顿第二定律有
所以
汽车通过凹形路面的最低处时，根据牛顿第二定律有
所以
故ACD错误，B正确。
故选B。
9.答案：C
解析：物体在水平盘面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ABD错误，C正确。
故选：C。
10.答案：D
解析：AB.地球是圆形的，在飞机飞越太平洋上空的过程中，做匀速圆周运动，故AB错误； CD.对人受力分析，乘客对座椅的压力大小等于座椅对乘客的支持力大小，由于向心力比较小，所以飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力（重力），故D正确；C错误。故选D。
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