第六章 6.4 生活中的圆周运动 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册

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名称 第六章 6.4 生活中的圆周运动 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-02-20 16:37:56

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第六章 6.4 生活中的圆周运动 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
一、单选题
1.如图所示为火车在转弯处的截面示意图,轨道的外轨高于内轨,,某转弯处规定行驶的速度为v0,当火车通过此弯道时,下列判断正确的是( )
A.若速度大于v0,则火车轮缘挤压内轨
B.若速度大于v0,则火车轮缘挤压外轨
C.若速度大于v0,则火车所需向心力由外轨轮缘挤压产生
D.若速度小于v0,则火车所需向心力由内轨轮缘挤压产生
2.有一运输西瓜的汽车,以5m/s的速率通过一个半径为R=10m的凹形桥,车经凹形桥最低点时,车中间一个质量为6kg的大西瓜受到周围西瓜对它的作用力大小为(  )(g取10m/s2)

A.60N B.75N C.45N D.0N
3.如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时,车对桥顶的压力为车重的;如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,恰好不受桥面支持力作用,则汽车通过桥顶的速度应为(g取10 m/s2)(  )
A.15 m/s B.20 m/s C.25 m/s D.30 m/s
4.在“银西”高铁建设时为了解决高速列车在弯路上运行时轮轨间的磨损问题,保证列车能经济、安全地通过弯道,常用的办法是将弯道曲线外轨轨枕下的道床加厚,使外轨高于内轨,外轨与内轨的高差叫曲线外轨超高。已知某曲线路段设计外轨超高值为72mm,两铁轨间距离为1435mm,最佳的过弯速度为180km/h,g=10m/s2,则该曲线路段的半径约为(  )
A.20km B.10km C.5km D.1km
5.在天宫二号中工作的景海鹏和陈东可以自由飘浮在空中,宇航员处于失重状态。下列分析正确的是(  )
A.失重就是航天员不受力的作用
B.失重的原因是航天器离地球太远,从而摆脱了地球的引力
C.失重是航天器独有的现象,在地球上不可能有失重现象的存在
D.正是由于引力的存在,才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动
6.在冬奥会短道速滑项目中,运动员绕周长仅111米的短道竞赛.运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度,将发生侧滑而摔离正常比赛路线.图中圆弧虚线Ob代表弯道,即正常运动路线,Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).下列论述正确的是( )
A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力
C.若在O发生侧滑,则滑动的方向在Oa左侧
D.若在O发生侧滑,则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间
7.在东北严寒的冬天,人们经常玩一项“泼水成冰”的游戏.图甲所示是某人玩“泼水成冰”游戏的瞬间,其示意图如图乙所示,为最高点,在最高点时杯口朝上.泼水过程中杯子的运动可看成圆周运动,人的手臂伸直,臂长约为.下列说法正确的是( )
A.泼水时杯子的旋转方向为顺时针方向
B.位置飞出的小水珠初速度沿1方向
C.若要将水从点泼出,杯子的速度不能小于
D.杯子内装的水越多,水的惯性越大,因此越容易被甩出
8.质量为1.5×103kg的小汽车在水平公路上行驶。当汽车经过半径为80m的弯道时,路面对轮胎沿半径方向的最大静摩擦力为7.5×103N。下列说法正确的是(  )
A.汽车转弯时受到的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B.如果汽车转弯时的速度为6m/s,所需的向心力为6×103N
C.为了确保安全,汽车转弯的速度不能超过20m/s
D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过6m/s2
二、多选题
9.如图所示为摩擦传动装置,B轮转动时带动A轮跟着转动,已知转动过程中轮缘间无打滑现象,下述说法中正确的是(  )
A.A、B两轮转动的方向相同
B.A与B转动方向相反
C.A、B转动的角速度之比为1∶3
D.A、B轮缘上点的向心加速度之比为3∶1
10.在公路转弯处外侧的李先生家门口,三个月内连续发生了八次大卡车的交通事故。经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图所示。为了避免交通卡车事故再次发生,很多人提出了建议,下列建议中合理的是(  )
A.改进路面设计,增大车轮与路面间的摩擦因数
B.改造此段弯路,使弯道内侧高、外侧低
C.把路面的弯道半径改小一点
D.在进入转弯处设立限速标志,提醒司机不要超速转弯
11.为适应国民经济发展的需要,我国铁路正式实施第七次提速。火车转弯可以看成是做匀速圆周运动,火车速度提高易使外轨受损。为避免火车高速转弯时外轨受损,你认为理论上可行的措施是(  )

A.仅减小弯道半径 B.仅增大弯道半径
C.仅适当减小内、外轨道的高度差 D.仅适当增加内、外轨道的高度差
12.下列叙述正确的是(  )
A.离心运动是由合力突然消失或合力不足以提供向心力而引起的
B.离心运动的轨迹一定是直线
C.洗衣机的脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的
D.汽车转弯时速度过大,会因离心运动造成交通事故
三、解答题
13.有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥.(g取10m/s2)
(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s,汽车对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空?
(3)汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角度讲,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,汽车要在地面上腾空,速度要多大?(已知地球半径为6400km)
14.圆周运动是一种常见的运动形式,在生活中有着广泛的应用,现有一辆质量的轿车,行驶在沥青铺设的公路上,汽车经过如下场景,,求:
(1)如果汽车在公路的水平弯道上以的速度转弯,轮胎与地面的径向最大静摩擦力等于车重的0.6倍,若要汽车不向外发生侧滑,弯道的最小半径是多少?
(2)如果汽车驶过半径的一段凸形桥面
①若汽车以的速度通过桥面最高点时,对桥面的压力是多大?
②若汽车在过最高点时不能脱离桥面,则汽车的速度不能超过多少?
15.如图所示,质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60 m,如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N则:
(1)汽车允许的最大速率是多少?
(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?(g取10 m/s2)
参考答案
1.B
当火车在规定的速度转弯时,由支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力;当速度大于规定的速度时,火车的支持力与重力的合力不足以来供火车转弯,就会出现侧翻现象,导致火车轮缘挤压外轨,从而出现外轨对车轮的作用力来弥补支持力与重力的不足,故AC错误,B正确;当火车速度小于规定的速度时,火车的支持力与重力的合力大于所需的向心力.火车会做近心运动,导致火车轮缘挤压内轨,从而出现内轨对车轮的作用力来消弱支持力与重力的合力,故D错误.所以B正确,ACD错误.
2.B
车经凹形桥最低点时,由于汽车做圆周运动,所以汽车会受到竖直向上的向心加速度,向心加速度,在最低点大西瓜所受合力提供向心力,所以得到:F合=ma=15N.大西瓜受重力和周围西瓜对它的作用力F,由于大西瓜所受合力提供向心力,所以合力方向为竖直向上,即周围西瓜对它的作用力大小F=mg+F合=75N,故B正确,ACD错误.
3.B
汽车在拱桥的最高点时,向心力由重力和支持力的合力提供,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时,根据牛顿第二定律
若支持力应为0,根据牛顿第二定律有
联立解得
故选B。
4.C
设倾角为,列车转弯的合力提供向心力则有

由于倾角很小,则有
则有
故选C。
5.D
AB.失重时航天员仍受地球引力的作用,只是弹力为零而已,故AB错误;
C.失重在地球上也很普遍,它只是视重(即弹力)小于重力的现象,故C错误;
D.正是由于地球引力的存在,才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动,D正确。
故选D。
6.D
试题分析:发生侧滑是因为运动员的速度过大,所需要的向心力过大,运动员受到的合力小于所需要的向心力,而受到的合力方向仍指向圆心,故AB错误.若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动,实际上运动员要受摩擦力作用,所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间,故C错误,D正确.故选D.
考点:圆周运动的实例分析
7.C
AB.由图中的虚线切线方向可知,泼水时杯子的旋转方向为逆时针方向,则位置飞出的小水珠初速度沿2方向,故AB错误;
CD.水从点泼出时,设水的质量为,当水的重力刚好提供其所需的向心力时,有
解得
可知水被甩出与水的质量无关,要将水从点泼出,杯子的速度不能小于,故C正确,D错误。
故选C。
8.C
A. 汽车转弯时受到的力有重力、弹力和摩擦力,没有向心力,向心力属于效果力,故A错误;
B.由向心力公式 可得
故B错误;
C. 为了确保安全,汽车转弯刚好最大静摩擦力提供向心力,由向心力公式 ,可得最大速度为
故C正确;
D. 汽车转弯刚好最大静摩擦力提供向心力,此时向心加速度达到最大,由向心加速度公式 ,可得
故D错误。
故选C。
9.BC
AB.根据两轮转动中,接触点不存在打滑的现象,故两轮边缘的线速度大小相等,且两轮转动方向相反,故A错误,B正确;
C.根据两轮转动中,接触点不存在打滑的现象,故两轮边缘的线速度大小相等,即两轮边缘的线速度大小之比为;由题可知半径之比为3:1,根据
可知
所以C正确;
D.由以上可以知道,两轮边缘的线速度大小之比为,根据
求得A、B轮缘上点的向心加速度之比为,故D错误。
故选BC。
10.AD
A.在水平路面上拐弯时,靠静摩擦力提供向心力,故可以通过改进路面设计,增大车轮与路面间的摩擦力,A正确;
B.易发生侧翻也可能是路面设计不合理,公路的设计上内侧高外侧低,重力沿斜面方向的分力背离圆心,导致合力不够提供向心力而致;故应改造路面使内侧低,外侧高,B错误;
C.车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力,发生离心运动;故增大半径可以减小向心力,可以防止侧翻现象,C错误;
D.车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力,发生离心运动;故减小速度可以减小向心力,可以防止侧翻现象,D正确。
故选AD。
11.BD
AB.火车转弯时为减小外轨所受压力,可使外轨略离于内轨,使轨道形成斜面,若火车速度合适,内外轨均不受挤压,此时,重力与支持力的合力提供向心力,如图

当火车速度增大时,应适当增大转弯半径或增加内外轨道的高度差。
故选BD。
12.ACD
A.离心运动是由于合力突然消失或合力不足以提供向心力而引起的,A选项正确;
B.物体做离心运动的轨迹并不一定是直线,如当做匀速圆周运动的物体受到的合力突然消失时,将做匀速直线运动,当物体受到的合力不为零但不足以提供向心力时,其运动轨迹是曲线,故B错误;
C.洗衣机的脱水筒高速转动时,水受到的附着力不足以提供向心力,水做离心运动,所以脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的,C正确;
D.汽车转弯时速度过大,最大静摩擦力不足以提供向心力,汽车做离心运动,会因离心运动造成交通事故,D正确。
故选ACD。
13.(1)7600N;(2)22.4m/s;(3)半径R大些比较安全;(4)8000m/s
(1)重力和向上的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有
解得
N
根据牛顿第三定律,可汽车对桥的压力为7600N
(2)当FN=0时,重力恰好完全提供向心力,根据牛顿第二定律有
解得
m/sm/s
即汽车以22.4m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空.
(3)根据
可知,速度一定时,半径R越大,则FN越大,则汽车越安全;
(4)重力恰好完全提供向心力,根据牛顿第二定律有
解得
m/s
14.(1);(2)①②
(1)设最大静摩擦力为,由题意可知
若汽车刚好发生侧滑,则最大静摩擦力提供向心力
代入数据解得
所以弯道的最小半径为。
(2)①设桥面对汽车的支持力为
代入数据解得
由牛顿第三定律得
②若刚好脱离桥面,则只有重力提供向心力,设此时的速度大小为
带入数据解得
所以不能超过。
15.(1);(2)
(1)汽车在凹面的底部时承受压力越大,由牛顿第三定律可知,桥面对汽车的支持力FN1=3.0×105 N,根据牛顿第二定律得
解得
(2)汽车在凸面顶部时压力最小,由牛顿第二定律得
解得
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