第2章　圆周运动 分层作业9　生活中的圆周运动--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
分层作业9　生活中的圆周运动
A组 必备知识基础练
　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一　公路弯道
1.汽车在水平地面上转弯,地面对车的摩擦力已达到最大值.当汽车的速率增大到原来的2倍时,若使车在地面转弯时仍不打滑,汽车的转弯半径应(　　)
A.增大到原来的2倍
B.减小到原来的
C.增大到原来的4倍
D.减小到原来的
2.(2024贵州贵阳高一期末)如图所示,一汽车正在道路上转弯,弯道处的路面是倾斜的且与水平面所成夹角为θ.汽车在该弯道处以10 m/s的速率转弯时,沿倾斜路面恰好没有上、下滑动的趋势.已知汽车在弯道上做圆周运动的半径为40 m,重力加速度取10 m/s2.则tan θ的值为 (　　)
A. B.
C. D.
题组二　铁路弯道
3.(2024广东东莞校考)在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨.如图所示,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,两轨所在面的倾角为θ,则(　　)
A.若火车要以更大的速度安全过该弯道,可减小θ
B.当火车质量更大时,规定的行驶速度也需对应增大
C.当火车速率大于v时,内轨将受到轮缘的挤压
D.当火车速率大于v时,外轨将受到轮缘的挤压
4.(2024陕西榆林测试)如图为某地区从P市到Q市之间的高铁线路.线路上T1、T2、T3、T4位置处的曲率半径分别为10r、9r、8r、7r.若列车在P市到Q市之间以300 km/h匀速率运行,列车在经过T1、T2、T3、T4位置处时与铁轨都没有发生侧向挤压.则这四个位置中内外轨道的高度差最大的位置是(　　)
A.T1 B.T2 C.T3 D.T4
题组三　拱形与凹形路面
5.如图所示,在某次军事演习中,一辆战车以恒定的速率在起伏不平的路面上行进,则战车对路面的压力最大和最小的位置分别是(　　)
A.A点,B点 B.B点,C点
C.B点,A点　 D.D点,C点
6.(2024广东汕尾期末)如图甲所示,过山车是一项极具体验感和挑战性的游乐项目.过山车的过载值一般都不超过4g(g为重力加速度,取10 m/s2,过载是指人体承受的加速度),若某一过山车通过最低点的运动可视为竖直平面内的圆周运动,半径R=10 m(如图乙所示),则过山车通过最低点的最大速度应不大于(　　)
A.20 km/h B.36 km/h
C.72 km/h D.100 km/h
B组 关键能力提升练
7.(2024广东深圳校考)如图所示,某同学做“水流星”的实验,他使装有水的小桶在竖直面上做圆周运动.若小桶运动的半径为R,桶和水可视为质点,重力加速度为g,要使桶中的水经过最高点时恰好不会倒出来,则小桶通过最高点时的角速度为(　　)
A. B.
C. D.无法确定
8.(多选)(2024广东汕头校考)假定某水平圆形环岛路面如图(a)所示,汽车受到的最大静摩擦力与重力的比值恒定不变,则当汽车匀速率地通过环形路段时,汽车的侧向摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度,下列说法正确的是(　　)
A.汽车所受的合力为零
B.汽车受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用
C.汽车在环岛路外侧行驶时,其临界速度增大
D.如图(b)所示,质量相等的两辆车以大小相等的速度绕环岛中心转,甲车受到指向轨道圆心的摩擦力比乙车的大
9.图甲是汽车通过拱形桥时的情境,图乙是汽车急转弯时的情境.若已知图甲中拱形桥圆弧半径为R;图乙中转弯圆弧半径也为R,路面外侧高内侧低,倾角为θ;重力加速度为g,则以下说法正确的是(　　)
A.图甲中汽车通过桥顶时,速度越大,汽车对桥面的压力越大
B.图甲中如果车速v>,才会出现“飞车现象”
C.图乙中即使车速v<,车辆也可能不会向内侧滑动
D.图乙中只要车速v>,车辆便会向外侧滑动
10.(2024陕西渭南检测)某汽车通过拱形桥桥顶时的示意图如图所示,当汽车通过拱形桥顶点的速度为10 m/s时,车对桥顶的压力为车重的.为了安全,要求汽车运动到桥顶时对桥面的压力大小至少等于其所受重力大小的,则汽车通过桥顶时的最大速度为(　　)
A.10 m/s B.15 m/s
C.5 m/s D.20 m/s
C组 核心素养拔高练
11.(2024广东深圳高一期末)如图为某战斗机的模拟训练过程,战斗机需要完成俯冲和拉起的动作,可视为竖直平面内的匀速圆周运动,在最高点飞机呈倒置状态.已知飞行员的质量为m,圆周运动的半径为R,重力加速度为g.
(1)若战斗机匀速圆周运动的线速度为,则战斗机在最高点和最低点时,对飞行员的弹力大小分别为多少
(2)若飞行员能承受的最大弹力为自身重力的10倍,则在此训练中战斗机匀速圆周运动的线速度最大值为多少
分层作业9　生活中的圆周运动
1.C　解析 汽车在水平路面上转弯,向心力由静摩擦力提供.设汽车质量为m,汽车与路面的动摩擦因数为μ,汽车的转弯半径为r,则μmg=m,由此得r∝v2,速率增大到原来的2倍,故转弯半径应增大到原来的4倍,选项C正确.
2.A　解析 对汽车根据牛顿第二定律有Fn=m,同时有tan θ=,代入数值联立解得tan θ=,故选A.
3.D　解析 内、外轨均不受到轮缘的挤压时,由重力和支持力的合力提供向心力,则有mgtan θ=m,解得v=,可知若火车要以更大的速度安全过该弯道,可增大θ,故A错误;当火车质量更大时,规定的行驶速度保持不变,故B错误.当火车速率大于v时,重力与支持力的合力不足以提供所需的向心力,则外轨将受到轮缘的挤压,故C错误,D正确.
4. D　解析 根据火车在转弯处的受力分析,由牛顿第二定律有mgtan α=m,在T4处的最大,则角度α最大,内外轨道的高度差最大.故选D.
5.C　解析 战车在B点时,由FN-mg=m知FN=mg+m,则FN>mg,故在B点对路面的压力最大;在C点和A点时,由mg-FN'=m知FN'=mg-m,则FN'RA,所以FNC>FNA,故在A点对路面的压力最小,选项C正确.
6.C　解析 对人进行受力分析,有F合=m=ma,又a=4g,解得v=20 m/s,即过山车的最大速度应不超过72 km/h.故选C.
7.B　解析 要使桶中的水经过最高点时恰好不会倒出来,则水需要的向心力要等于水的重力,即mω2R=mg,解得ω=,故选B.
8.CD　解析 汽车做曲线运动,合力不为零,故A错误;向心力是效果力,是重力、弹力、摩擦力的合力,故B错误;最大静摩擦力不变,根据fmax=m可知,外侧行驶半径较大,临界速度较大,故C正确;根据牛顿第二定律得f=m,两车质量相等,速度大小相等,甲车运动半径小,则受到指向轨道圆心的摩擦力大,故D正确.
9.C　解析 图甲中汽车通过桥顶时,根据牛顿第二定律可得mg-FN=m,整理得FN=mg-m,汽车通过桥顶时,速度越大,汽车对桥面的压力越小;当v=时,可得FN=0,所以车速v>时出现“飞车现象”,故A、B错误.图乙中,设汽车受到的重力和支持力的合力刚好提供转弯时的向心力,则有mgtan θ=m,解得v=,当车速v<时,车辆会有向内侧滑动的趋势,但车辆可能不会向内侧滑动,因为路面可以对车辆产生向外侧的静摩擦力;当车速v>时,车辆会有向外侧滑动的趋势,但车辆可能不会向外侧滑动,因为路面可以对车辆产生向内侧的静摩擦力,故C正确,D错误.
10.A　解析 当汽车通过拱形桥顶点的速度为10 m/s时,车对桥顶的压力为车重的,根据牛顿第二定律有mg-mg=m,汽车运动到桥顶时对桥面的压力大小至少等于其所受重力大小的,根据牛顿第二定律有mg-mg=m,联立解得汽车通过桥顶时的最大速度为vm=10 m/s,故选A.
11.解析 (1)设飞行员在最高点承受力为F1
由mg+F1=
得F1=mg
设飞行员在最低点承受力为F2
由F2-mg=
得F2=3mg.
(2)当飞行员在最低点时承受的力最大
由10mg-mg=m
得vm=3.
答案 (1)mg　3mg　(2)3
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