6.4生活中的圆周运动——高一物理人教版（2019）必修二课堂速测（含解析）
文档属性
| 名称 | 6.4生活中的圆周运动——高一物理人教版（2019）必修二课堂速测（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 694.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-20 16:23:10 | ||
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文档简介
6.4生活中的圆周运动——高一物理人教版（2019）必修二课堂速测
【基础知识整合】
一、火车转弯
1.火车在弯道上的运动特点
火车在弯道上运动时实际上在水平面内做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量很大，故需要很大的向心力。
（点拨：分析物体的受力情况，找出所有的力，沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。）
2.向心力的来源
（1）若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。
（2）若内外轨有高度差，火车依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由重力G和支持力的合力提供。
3.转弯轨道受力与火车速度的关系
如图所示，设火车轨道两轨间距为L，内、外轨高度差为h，转弯处圆周运动半径为R。火车转弯时可看作匀速圆周运动，运动轨迹在水平面内。
火车转弯处外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力提供向心力：
，故，当L、h、R选定时，唯一确定。
①当火车行驶速度v等于时,,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。②当火车行驶速度v大于时,，需要外轨道对火车轮缘有向内的侧压力。③当火车行驶速度v小于时，，内轨道对火车轮缘有向外的侧压力。
二、汽车过拱形桥
汽车过凸形桥 汽车过凹形桥
受力分析
向心力
对桥的压力
结论 汽车对桥的压力小于汽
车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小 汽车对桥的压力大于汽
车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大
三、航天器中的失重现象
1.航天器在近地轨道的运动
（1）航天器在近地轨道航行,可认为地球对航天器的万有引力等于航天器的重力，重力充当向心力，满足的关系为。
（2）对航天员，由重力和座椅的支持力的合力提供向心力，满足的关系为，可得,航天员处于完全失重状态，对座椅压力为0。
（3）在正常情况下，航天器内的任何物体之间均没有压力。
2.对失重现象的认识
航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物依不受地球引力。正因为受到地球引力的作用，航天器连同其中的物体才能做匀速圆周运动。
四、离心现象
1.定义：物体做圆周运动时沿切线方向飞出或做远离圆心运动。
2.条件：向心力突然消失(沿切线方向飞出)；合外力不足以提供做圆周运动所需的向心力(远离圆心)。
3.本质：惯性的表现，并非受到离心力作用，而是所受向心不足。
4.合外力与运动关系
；是外界提供的合外力。
（1）“供需平衡”：，匀速圆周运动，轨迹为圆周。
（2）“供不应需”：，离心运动，轨迹为曲线。
（3）“供大于需”：，近心运动，轨迹为曲线。
（4）向心力消失：，沿切线方向飞出，轨迹为直线。
【课堂考点速测】
1.如图所示的四幅图，可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的是( )
A.如图甲，用台秤称量重物的质量
B.如图乙，用水杯喝水
C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离
D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动
2.在铁路弯道处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )
A.增加火车轮子对外轨的挤压
B.增加火车轮子对内轨的挤压
C.使火车车身倾斜，所受重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力
D.以上说法都不正确
3.如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动，滚筒上有很多漏水孔，附着在衣物上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的.某一阶段，如果认为湿衣物在竖直平面内做匀速圆周运动，已知滚筒半径为R，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.衣物通过最高点和最低点时线速度和加速度均相同
B.脱水过程中滚筒对衣物的作用力不始终指向圆心
C.增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出
D.为了保证衣物在脱水过程中能做完整的圆周运动，滚筒转动的角速度至少为
4.如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时( )
A.汽车对路面的压力等于汽车的重力
B.汽车对路面的压力小于路面对汽车的支持力
C.汽车所需的向心力等于路面对汽车的支持力
D.为了防止爆胎，汽车应低速驶过
5.如图所示，匀速转动的水平圆盘上有一个与圆盘相对静止的物体，若圆盘表面对物体的摩擦力突然消失，则消失的瞬间物体相对于圆盘的运动方向是( )
A.沿切线方向 B.沿半径指向圆心
C.沿半径背离圆心 D.远离圆心，方向介于该点所在的半径和切线之间
6.如图所示是自行车场地赛中一段半径为R的圆弧赛道(忽略道路宽度)，赛道路面与水平面间的夹角为θ，不考虑空气阻力，自行车与骑手总质量为m，两者一起在该路段做速度为v的匀速圆周运动.路面与自行车轮之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若自行车与赛道之间没有相对滑动，则对于骑手和自行车组成的系统，下列说法中正确的是( )
A.若，则系统向心力由重力与支持力的合力提供
B.若，则系统受到来自赛道路面的摩擦力沿赛道斜面指向内侧
C.系统的最大速度为
D.系统的最大速度为
答案以及解析
1.答案：D
解析：重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤称量重物的质量，A错误；水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，B错误；沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，C错误；小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动，D正确.
2.答案：C
解析：火车运行中应避免轨道与车轮轮缘间的挤压，轨道转弯处外轨略高于内轨，是为了使火车车身倾斜，这样重力和铁轨对火车的支持力的合力就可以提供火车转弯所需的向心力，故C正确。
3.答案：BD
解析：衣物在竖直平面内做匀速圆周运动，在最高点与最低点线速度大小相同、方向不同，加速度大小相同、方向不同，故A错误；除最高点和最低点以外，滚筒对衣物的作用力有垂直于接触面的支持力和相切于接触面的摩擦力，该作用力与重力的合力大小不变且始终指向圆心，故脱水过程中滚筒对衣物的作用力不是始终指向圆心，故B正确；当衣物做匀速圆周运动时，衣物上的水由于所受合外力不足以提供向心力而做离心运动，因此向心力越大，脱水效果越好，根据可知，周期越小，水越容易被甩出，故C错误；为了保证衣物在脱水过程中能做完整的圆周运动，则在最高点应满足，解得，可知滚筒转动的角速度至少为，故D正确.
4.答案：D
解析：设路面对汽车的支持力为N，在最低点，根据牛顿第二定律有，所以，根据牛顿第三定律知，汽车对路面的压力等于路面对汽车的支持力，所以汽车对路面的压力大于汽车的重力，故A、B、C错误；为了防止爆胎，应使路面对汽车的支持力N小一些，由可知应该减小车速，故D正确。
5.答案：A
解析：圆盘上的物体随圆盘转动时受到重力、支持力、摩擦力，由摩擦力提供向心力，当摩擦力突然消失时，物体将沿切线方向做匀速直线运动，故A正确，B、C、D错误。
6.答案：ABD
解析：当系统向心力由重力与支持力的合力提供时，则有，解得，A正确；若，则自行车有向外滑动的趋势，所以系统受到来自赛道路面的摩擦力沿赛道路面指向内侧，B正确；系统即将向外滑动时，速度最大，有，，，解得，C错误，D正确.
【基础知识整合】
一、火车转弯
1.火车在弯道上的运动特点
火车在弯道上运动时实际上在水平面内做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量很大，故需要很大的向心力。
（点拨：分析物体的受力情况，找出所有的力，沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。）
2.向心力的来源
（1）若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。
（2）若内外轨有高度差，火车依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由重力G和支持力的合力提供。
3.转弯轨道受力与火车速度的关系
如图所示，设火车轨道两轨间距为L，内、外轨高度差为h，转弯处圆周运动半径为R。火车转弯时可看作匀速圆周运动，运动轨迹在水平面内。
火车转弯处外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力提供向心力：
，故，当L、h、R选定时，唯一确定。
①当火车行驶速度v等于时,,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。②当火车行驶速度v大于时,，需要外轨道对火车轮缘有向内的侧压力。③当火车行驶速度v小于时，，内轨道对火车轮缘有向外的侧压力。
二、汽车过拱形桥
汽车过凸形桥 汽车过凹形桥
受力分析
向心力
对桥的压力
结论 汽车对桥的压力小于汽
车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小 汽车对桥的压力大于汽
车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大
三、航天器中的失重现象
1.航天器在近地轨道的运动
（1）航天器在近地轨道航行,可认为地球对航天器的万有引力等于航天器的重力，重力充当向心力，满足的关系为。
（2）对航天员，由重力和座椅的支持力的合力提供向心力，满足的关系为，可得,航天员处于完全失重状态，对座椅压力为0。
（3）在正常情况下，航天器内的任何物体之间均没有压力。
2.对失重现象的认识
航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物依不受地球引力。正因为受到地球引力的作用，航天器连同其中的物体才能做匀速圆周运动。
四、离心现象
1.定义：物体做圆周运动时沿切线方向飞出或做远离圆心运动。
2.条件：向心力突然消失(沿切线方向飞出)；合外力不足以提供做圆周运动所需的向心力(远离圆心)。
3.本质：惯性的表现，并非受到离心力作用，而是所受向心不足。
4.合外力与运动关系
；是外界提供的合外力。
（1）“供需平衡”：，匀速圆周运动，轨迹为圆周。
（2）“供不应需”：，离心运动，轨迹为曲线。
（3）“供大于需”：，近心运动，轨迹为曲线。
（4）向心力消失：，沿切线方向飞出，轨迹为直线。
【课堂考点速测】
1.如图所示的四幅图，可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的是( )
A.如图甲，用台秤称量重物的质量
B.如图乙，用水杯喝水
C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离
D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动
2.在铁路弯道处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )
A.增加火车轮子对外轨的挤压
B.增加火车轮子对内轨的挤压
C.使火车车身倾斜，所受重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力
D.以上说法都不正确
3.如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动，滚筒上有很多漏水孔，附着在衣物上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的.某一阶段，如果认为湿衣物在竖直平面内做匀速圆周运动，已知滚筒半径为R，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.衣物通过最高点和最低点时线速度和加速度均相同
B.脱水过程中滚筒对衣物的作用力不始终指向圆心
C.增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出
D.为了保证衣物在脱水过程中能做完整的圆周运动，滚筒转动的角速度至少为
4.如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时( )
A.汽车对路面的压力等于汽车的重力
B.汽车对路面的压力小于路面对汽车的支持力
C.汽车所需的向心力等于路面对汽车的支持力
D.为了防止爆胎，汽车应低速驶过
5.如图所示，匀速转动的水平圆盘上有一个与圆盘相对静止的物体，若圆盘表面对物体的摩擦力突然消失，则消失的瞬间物体相对于圆盘的运动方向是( )
A.沿切线方向 B.沿半径指向圆心
C.沿半径背离圆心 D.远离圆心，方向介于该点所在的半径和切线之间
6.如图所示是自行车场地赛中一段半径为R的圆弧赛道(忽略道路宽度)，赛道路面与水平面间的夹角为θ，不考虑空气阻力，自行车与骑手总质量为m，两者一起在该路段做速度为v的匀速圆周运动.路面与自行车轮之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若自行车与赛道之间没有相对滑动，则对于骑手和自行车组成的系统，下列说法中正确的是( )
A.若，则系统向心力由重力与支持力的合力提供
B.若，则系统受到来自赛道路面的摩擦力沿赛道斜面指向内侧
C.系统的最大速度为
D.系统的最大速度为
答案以及解析
1.答案：D
解析：重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤称量重物的质量，A错误；水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，B错误；沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，C错误；小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动，D正确.
2.答案：C
解析：火车运行中应避免轨道与车轮轮缘间的挤压，轨道转弯处外轨略高于内轨，是为了使火车车身倾斜，这样重力和铁轨对火车的支持力的合力就可以提供火车转弯所需的向心力，故C正确。
3.答案：BD
解析：衣物在竖直平面内做匀速圆周运动，在最高点与最低点线速度大小相同、方向不同，加速度大小相同、方向不同，故A错误；除最高点和最低点以外，滚筒对衣物的作用力有垂直于接触面的支持力和相切于接触面的摩擦力，该作用力与重力的合力大小不变且始终指向圆心，故脱水过程中滚筒对衣物的作用力不是始终指向圆心，故B正确；当衣物做匀速圆周运动时，衣物上的水由于所受合外力不足以提供向心力而做离心运动，因此向心力越大，脱水效果越好，根据可知，周期越小，水越容易被甩出，故C错误；为了保证衣物在脱水过程中能做完整的圆周运动，则在最高点应满足，解得，可知滚筒转动的角速度至少为，故D正确.
4.答案：D
解析：设路面对汽车的支持力为N，在最低点，根据牛顿第二定律有，所以，根据牛顿第三定律知，汽车对路面的压力等于路面对汽车的支持力，所以汽车对路面的压力大于汽车的重力，故A、B、C错误；为了防止爆胎，应使路面对汽车的支持力N小一些，由可知应该减小车速，故D正确。
5.答案：A
解析：圆盘上的物体随圆盘转动时受到重力、支持力、摩擦力，由摩擦力提供向心力，当摩擦力突然消失时，物体将沿切线方向做匀速直线运动，故A正确，B、C、D错误。
6.答案：ABD
解析：当系统向心力由重力与支持力的合力提供时，则有，解得，A正确；若，则自行车有向外滑动的趋势，所以系统受到来自赛道路面的摩擦力沿赛道路面指向内侧，B正确；系统即将向外滑动时，速度最大，有，，，解得，C错误，D正确.