人教版(2019)第六章 圆周运动6.4生活中的圆周运动(含解析)

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名称 人教版(2019)第六章 圆周运动6.4生活中的圆周运动(含解析)
格式 docx
文件大小 5.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-03-02 11:28:41

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6.4生活中的圆周运动
一、单选题
1.运球转身是运球中的一种基本方法,是篮球运动中重要进攻技术之一。拉球转身的动作是难点,例如图a所示为运动员为拉球转身的一瞬间,由于篮球规则规定手掌不能上翻,我们将此过程理想化为如图b所示的模型,薄长方体代表手掌,转身时球紧贴竖立的手掌,绕着转轴(中枢脚所在直线)做圆周运动,假设手掌和球之间的最大静摩擦因数为0.5,篮球质量为600克,直径24厘米,手到转轴的距离为0.5米,则要顺利完成此转身动作,篮球和手至少要有多大的速度( )
A.2.28m/s B.2.76m/s
C.3.16m/s D.3.52m/s
2.“单臂大回环”是一种高难度男子体操动作,如图甲所示,运动员用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴在竖直平面内做圆周运动。当运动员以不同的速度v通过最高点时,手受到单杠的拉力F也不同,其F-v2图像如图乙所示。取重力加速度大小g=10m/s2。则(  )
A.运动员的重心到单杠的距离为1.5m
B.运动员的重心到单杠的距离为1.2m
C.运动员的质量为50kg
D.运动员的质量为75kg
3.如图所示,杂技演员进行表演时,可以悬空靠在以角速度匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来。设圆筒半径为r,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则该演员(  )
A.受到4个力的作用 B.角速度越大,人受到的摩擦力越大
C.所需的向心力由弹力提供 D.圆筒的角速度
4.质量相同的甲、乙两运动员运动到如图弯道处速度大小相等,甲、乙所处跑道位置可看成半径分别为R1、R2的圆弧的一部分,则甲、乙两运动员需要的向心力之比是(  )
A. B. C. D.
5.一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的,圆锥固定,有质量相同的两个小球A和B贴着简的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,A的运动半径较大,则下列说法正确的是(  )
A.A球的角速度大于B球的角速度
B.A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力
C.A球运动的周期小于B球运动的周期
D.A球的线速度大于B球的线速度
6.冬季,我国部分地区常有雨雪天气。车辆在结冰的路面上行驶,特别是转弯时应低速慢行。下列说法正确的是(  )
A.路面结冰导致车辆惯性增大
B.低速慢行可使车辆惯性减小
C.路面结冰导致车辆与路面间的最大静摩擦力减小
D.低速慢行可使车辆转弯时所需向心力增大
7.图为某资料上一幅反映课外活动的场景,描绘了小明荡秋千荡到最高点时的情形,关于该图与实际情况是否相符的判断及其原因,下列正确的是(  )
A.符合实际情况,图片没有科学性错误
B.不符合实际情况,因为没有人推他不可能荡到这么高处
C.不符合实际情况,最高点时手以上部分绳子可以弯曲但以下部分应拉直
D.不符合实际情况,最高点时手以上部分和以下部分的绳子均应该是拉直的
8.如图所示,有一种娱乐设施“魔盘”当“魔盘”高速旋转时,下列说法正确的是(  )
A.当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时,人会逐渐远离圆心
B.当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时,人会逐渐靠近圆心
C.人受到的向心力的作用应该向中心靠拢
D.人受到的向心力的作用应该向边缘运动
9.两列列车相撞事故,造成了大量人员伤亡和财产损失.引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶。如图所示,是一种新型高速列车,当它转弯时,车厢会自动倾斜,提供转弯需要的向心力;假设这种新型列车以的速度在水平面内转弯,弯道半径为,则质量为的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为(  )
A.0 B.
C. D.
10.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.在双人花样滑冰运动中,被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动,这是由于女运动员受到的拉力和重力平衡
B.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
C.杂技演员表演“水流星”,当“水流星”恰好能通过最高点,处于完全失重状态时,只受重力的作用
D.在铁路的转弯处,通常要求内轨比外轨高,目的是减轻轮缘与内轨的挤压
11.度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。已知运为动员的质量为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做一个整体,整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B.运动员受到的合力大小为
C.运动员做圆周运动的角速度为
D.如果运动员减速,运动员将做离心运动
12.如图所示,轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为的小球,另一端固定在天花板上的点。则小球在竖直平面内摆动的过程中,以下说法正确的是(  )
A.小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力
B.在最高点A、B,因小球的速度为零,所以小球受到的合力为零
C.小球在最低点所受的合力,即为向心力
D.小球在摆动过程中绳子的拉力使其速率发生变化
二、多选题
13.如图所示,玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦),对这时球的受力情况正确的是(  )
A.重力和向心力
B.重力和支持力
C.合力指向水平方向
D.合力指向碗底
14.假定雨伞面完全水平,旋转时,其上一部分水滴被甩出来,下列关于伞面上水滴的受力和运动情况的说法正确的是(  )
A.越靠近转轴的水滴,越难被甩出来
B.水滴离开雨伞时是沿半径方向离心而去
C.水滴离开雨伞后,对地的运动为平抛运动
D.雨伞转得越快,水滴落地的时间就越长
15.做离心运动的物体,下面说法正确的是(  )
A.离心现象是因为向心力小于离心力
B.离心现象是因为合外力不足以提供物体做圆周运动所需向心力
C.速度的大小改变,方向不变
D.速度大小和方向都可能改变
16.如图所示,一不可伸长的细线上端固定在A点,下端系一质量为m的小球,现使小球在水平面内绕O点做匀速圆周运动,细线与竖直方向的夹角为45°,忽略空气阻力,重力加速度为。则小球(  )
A.只受重力和细线的拉力
B.只受重力、细线的拉力和向心力
C.运动的向心加速度大小为
D.运动的向心加速度大小为
三、解答题
17.如图所示,半径的摩天轮匀速转动,座舱的线速度大小为2m/s,质量为60kg的游客站在其中一个座舱的水平地板上进行观光. 重力加速度g取,求:
(1)该座舱运动到最低点时,游客对地板的压力;
(2)该座舱运动到最高点时,游客对地板的压力;
(3)该座舱运动到与摩天轮转动圆心等高时,游客受到的摩擦力大小.
18.一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体随圆盘一起做匀速圆周运动,如图所示,已知小物块与盘面的动摩擦因数为0.5,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,求:
(1)小物体的线速度大小;
(2)小物体的向心力大小;
(3)当圆盘的角速度增加到多大时,小物体会相对圆盘滑动?
19.有一列重为100t的火车,以72km/h的速率匀速通过一个内、外轨一样高的弯道,轨道半径为500m,g取10m/s2。
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小;
(2)若要使火车以此速率通过该弯道,且使铁轨受到的侧压力为零,我们可以适当倾斜路基,试计算路基倾斜角度θ的正切值。
20.如图甲所示,有一辆质量为的小汽车驶上圆弧半径为r=40m的拱桥。g取,求:
(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是多大;
(2)如果把地球看作一个巨大的拱形桥如图乙所示,桥面的半径就是地球的半径R,汽车要在地面上腾空,速度最小值(地球半径R=6400km)。
试卷第2页,共7页
试卷第1页,共1页
参考答案:
1.B
【详解】竖直方向上
水平方向上
解得
故选B。
2.C
【详解】AB.对运动员在最高点进行受力分析,由F-v2图像知,当F= 0,重力提供向心力,即
解得
故A错误,B错误;
CD.由F-v2图像知,当F= 500N时,根据牛顿第二定律得
解得
故C正确,D错误。
故选C。
3.C
【详解】ABC.杂技演员受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用,共3个力作用,由于杂技演员在圆筒内壁上不掉下来,竖直方向上没有加速度,重力与静摩擦力二力平衡,静摩擦力不变,靠弹力提供向心力,故AB错误C正确;
D.因为

解得
故D错误。
故选C。
4.B
【详解】乙两运动员在在弯道上做圆周运动的向心力由摩擦力提供,有
解的
故选B。
5.D
【详解】AC.以小球为研究对象,对小球受力分析,小球受力如图所示
根据受力分析,由牛顿第二定律有
解得
因A的半径较大,则A的角速度较小,根据周期
可知A的周期较大,故AC错误;
B.由受力分析图可知,球受到的支持力
由于两球的质量m与角度θ相同,可知桶壁对AB两球的支持力相等,由牛顿第三定律可知,两球对桶壁的压力相等,故B错误;
D.根据牛顿第二定律可得
解得
因A的半径较大,则A球的线速度大于B球的线速度,故D正确。
故选D。
6.C
【详解】AB.惯性的大小与物体的受力情况和运动情况均无关,质量是惯性的唯一量度,故A、B错误;
C.路面结冰导致车辆与路面间的最大静摩擦力减小,若车速过快,结冰路面提供的静摩擦力不足以提供汽车转弯所需的向心力,则汽车容易发生离心运动,C正确;
D.由向心力公式
所以低速慢行可使车辆转弯时所需向心力减小,D错误。
故选C。
7.D
【详解】小明在最高点时绳子拉力不为零,不会松弛;速度为零时,即将加速向下摆动,加速度不为零。
故选D。
8.A
【详解】CD.人做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,当提供的力小于所需要的力,做离心运动,当提供的力大于所需要的力,做近心运动。向心力不是物体受到的力,CD错误;
AB.人随圆盘做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,当转速较大时,静摩擦力不够提供向心力,人将做离心运动,A正确、B错误。
故选A。
9.D
【详解】列车拐弯时做圆周运动,乘客所受的合力


故选D。
10.C
【详解】A.在双人花样滑冰运动中,被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动,女运动员受到的拉力和重力的合力提供向心力,故A错误;
B.洗衣机脱水桶的脱水原理是:水滴受到的实际力不足以提供所需的向心力,所以水滴做离心运动,从而沿切线方向甩出,故B错误;
C.杂技演员表演“水流星”,当“水流星”恰好通过最高点时,处于完全失重状态,只受重力的作用,故C正确;
D.在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,由重力和支持力的合力提供向心力,从而减轻轮缘对外轨的挤压,故D错误。
故选C。
11.B
【详解】A.将运动员和自行车看做一个整体,整体受重力、支持力、摩擦力,三个的合力提供了向心力,故A错误;
B.运动员做匀速圆周运动,所受到的合力提供向心力,再根据牛顿第二定律可得
所以运动员受到的合力大小为,故B正确;
C.由圆周运动的线速度和角速度的关系式可得
故C错误;
D.如果运动员减速,需要的向心力减小,此时向心力“供”大于“需”,运动员将会做近心运动,故D错误。
故选B。
12.C
【详解】A.小球摆动过程中,沿绳子方向的合力提供向心力,不是受到的外力的合力提供向心力,故A错误;
B.在最高点A和B,小球的速度为零,向心力为零,但是小球所受的合力不为零,合力的方向沿切线方向,故B错误;
C.小球在最低点,受重力和拉力,两个力的合力竖直向上,合力提供向心力,故C正确;
D.小球在摆动的过程中,由于绳子的拉力与速度方向垂直,拉力不会致使小球速率的变化,故D错误。
故选C。
13.BC
【详解】AB.玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动,受到重力和支持力作用。 向心力是根据效果命名的力,只能由其它力的合力或者分力来充当,不是真实存在的力,不能说物体受到向心力,A错误、B正确;
CD.合力沿水平方向,提供向心力,C正确、D错误。
故选BC。
14.AC
【详解】A.在转动雨伞时,伞上的水滴同轴转动,向心力由黏附力提供
Fn=mω2r
越靠近轴半径越小,Fn越小,越难被甩出来,故A正确;
BCD.当所需的向心力大于黏附力时,水滴做离心运动,脱离伞后沿切线飞出,具有水平初速度,对地做平抛运动,根据
伞面完全水平,水滴高度相同,水滴落地的时间相同,故C正确,BD错误。
故选AC。
15.BD
【详解】A.离心现象是物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时,物体就要远离圆心,物体没有离心力,故A错误;
B.做圆周运动的物体,在受到指向圆心的合外力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动,故B正确;
CD.当合外力突然消失,做匀速直线运动;当不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,做曲率半径增大的曲线运动,则速度大小与方向均改变,故C错误,D正确。
故选BD。
16.AC
【详解】AB.根据题意,对小球受力分析可知,小球只受重力和细线的拉力,且重力和细线的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力,故B错误,A正确;
CD.根据题意,由牛顿第二定律有
解得
故C正确,D错误。
故选AC。
17.(1)610N,方向竖直向下;(2)590N,方向竖直向下;(3)
【详解】(1)该座舱运动到最低点时,对于游客,由牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律知游客对地板的压力大小为610N,方向竖直向下
(2)该座舱运动到最高点时,有
解得
由牛顿第三定律知游客对地板的压力大小为590N,方向竖直向下
(3)该座舱运动到与摩天轮转动圆心等高时,地板对游客的摩擦力提供向心力,有
解得
18.(1);(2);(3)
【详解】(1)小物体的线速度大小为
(2)小物体的向心力大小为
(3)当小物体刚好相对圆盘滑动时,最大静摩擦力提供向心力,则有

联立可得
19.(1)8×104N;(2)0.08
【详解】(1)已知m=100t=1×105kg,v=72km/h=20m/s,内、外轨一样高时,由外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力,所以有
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小为8×104N。
(2)火车过弯道,重力和铁轨对火车的支持力的合力正好提供向心力,如图所示

由此可得
20.(1);(2)
【详解】(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时,据牛顿第二定律可得
待入数据解得
据牛顿第三定律可知,此时对桥的压力大小为。
(2)汽车要在地面上腾空,需满足
待入数据解得
答案第2页,共8页
答案第1页,共8页