2017春高一物理新人教版必修2课时作业：5.7 生活中的圆周运动（含解析）
文档属性
| 名称 | 2017春高一物理新人教版必修2课时作业：5.7 生活中的圆周运动（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 444.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-03-06 16:57:41 | ||
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文档简介
生活中的圆周运动
一、单项选择题
1．在水平面上转弯的摩托车，向心力是( )
A．重力和支持力的合力
B．静摩擦力
C．滑动摩擦力
D．重力、支持力、牵引力的合力
解析： 摩托车转弯时，摩托车受重力、地面支持力和地面对它的摩擦力三个力的作用，重力和地面支持力沿竖直方向，二力平衡，由于轮胎不打滑，摩擦力为静摩擦力，来充当向心力。综上所述，选项B正确。
答案： B
2．下列关于离心现象的说法正确的是( )
A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动
解析： 向心力是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力是它所受的某个力或几个力的合力提供的。因此，它并不受向心力和离心力的作用。它之所以产生离心现象是由于F合答案： C
3.如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是( )
A．F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
解析： 若F突然消失，小球所受合外力突变为0，将沿切线方向匀速飞出，A正确。若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误。若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。
答案： A4.(2016·垦利高一检测)试管中装了血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图所示，当转盘以一定角速度转动时( )
A．血液中密度大的物质将聚集在管的外侧
B．血液中密度大的物质将聚集在管的内侧C．血液中密度大的物质将聚集在管的中央
D．血液中的各物质仍均匀分布在管中
解析： 对于血液中密度大的物质，在试管中间位置处做圆周运动所需的向心力大于血液中密度小的物质做圆周运动所需的向心力，故试管中密度大的物质会因做离心运动而聚集在管的外侧，A正确。答案： A
5．(2016·岳阳高一检测)在高速公路的拐弯处，路面建造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应满足( )
A．sin
θ＝
B．tan
θ＝
C．sin
2θ＝
D．tan
θ＝
解析：
当车轮与路面的横向摩擦力等于零时，汽车受力如图所示，则有：FNsin
θ＝m，FNcos
θ＝mg，解得：tan
θ＝，故B正确。
答案： B
二、多项选择题
6．宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的有( )
A．在飞船内可以用天平测量物体的质量
B．在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压
C．在飞船内可以用弹簧测力计测拉力
D．在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，但重物仍受地球的引力
解析： 飞船内的物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为0，因此不能用天平测量物体的质量，A错误；同理，水银也不会产生压力，故水银气压计也不能使用，B错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，C正确；飞船内的重物处于完全失重状态，并不是不受重力，而是重力全部用于提供物体做圆周运动所需的向心力，D正确。
答案： CD
7．在铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )
A．减轻火车轮子对外轨的挤压
B．减轻火车轮子对内轨的挤压
C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力
D．限制火车向外脱轨
解析： 铁路转弯处，若内、外轨一样高，重力和轨道的支持力沿竖直方向，不能提供水平拐弯所需的向心力，是靠挤压外轨获得外轨指向弯道内侧的侧压力提供向心力，所以可使外轨略高于内轨，利用重力和支持力的合力提供向心力，减轻对外轨的挤压，也一定程度上限制了火车向外脱轨，A、C、D对。
答案： ACD
8．(2016·南通高一检测)飞车走壁是观众喜爱的一项杂技表演。如图是三位车手驾车沿圆台形表演台的侧壁的不同高度处飞车走壁，假设三车都是在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A．离地越高的车线速度越大B．离地越高的车角速度越大
C．离地越高的车向心加速度越大
D．离地越高的车周期越大
答案： AD
三、非选择题9．火车以半径r＝900
m转弯，火车质量为8×105
kg，轨道宽为l＝1.4
m，外轨比内轨高h＝14
cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？(g取10
m/s2)
解析： 若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面，火车受力如图所示，由牛顿第二定律得
F＝mgtan
α＝m
由于α很小，可以近似认为tan
α＝sin
α＝
解以上两式得v＝30
m/s。
答案： 30
m/s
10.
如图所示，有一绳长为l，上端固定在滚轮A的轴上，下端挂一质量为m的物体。现滚轮和物体一起以速度v匀速向右运动，当滚轮碰到固定的挡板B突然停止的瞬间，绳子拉力大小为多少？
解析： 滚轮碰到固定的挡板B突然停止的瞬间，质量为m的物体将以滚轮的轴为圆心，以绳长l为半径做圆周运动，设绳的拉力大小为F，则F－mg＝m，故F＝mg＋m。
答案： mg＋m
11.公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。现有一“过水路面”的圆弧半径为50
m，一辆质量为800
kg的小汽车驶过“过水路面”。当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5
m/s。问此时汽车对路面的压力为多大？(g取10
m/s2)
解析： 汽车在“过水路面”的最低点时，由牛顿第二定律得FN－mg＝m，解得FN＝mg＋m＝(800×10＋800×)
N＝8
400
N，根据牛顿第三定律，汽车对路面的压力大小F′N＝FN＝8
400
N。
答案： 8
400
N
12．一辆质量m＝2
t的轿车，驶过半径R＝90
m的一段凸形桥面，g取10
m/s2，求：
(1)轿车以10
m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？
(2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？
解析： (1)轿车通过凸形桥面最高点时，竖直方向受力分析如图所示：
由向心力公式和牛顿第二定律得mg－FN＝m
故桥面的支持力大小
FN＝mg－m＝(2
000×10－2
000×)
N＝1.78×104
N
根据牛顿第三定律，轿车在桥的顶点时对桥面压力的大小为1.78×104
N。
(2)对桥面的压力等于轿车重力的一半时，向心力
F′＝mg－F′N＝0.5mg，
而F′＝m，
所以此时轿车的速度大小
v′＝＝
m/s＝15
m/s。
答案： (1)1.78×104
N (2)15
m/s
一、单项选择题
1．在水平面上转弯的摩托车，向心力是( )
A．重力和支持力的合力
B．静摩擦力
C．滑动摩擦力
D．重力、支持力、牵引力的合力
解析： 摩托车转弯时，摩托车受重力、地面支持力和地面对它的摩擦力三个力的作用，重力和地面支持力沿竖直方向，二力平衡，由于轮胎不打滑，摩擦力为静摩擦力，来充当向心力。综上所述，选项B正确。
答案： B
2．下列关于离心现象的说法正确的是( )
A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动
解析： 向心力是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力是它所受的某个力或几个力的合力提供的。因此，它并不受向心力和离心力的作用。它之所以产生离心现象是由于F合
3.如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是( )
A．F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
解析： 若F突然消失，小球所受合外力突变为0，将沿切线方向匀速飞出，A正确。若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误。若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。
答案： A4.(2016·垦利高一检测)试管中装了血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图所示，当转盘以一定角速度转动时( )
A．血液中密度大的物质将聚集在管的外侧
B．血液中密度大的物质将聚集在管的内侧C．血液中密度大的物质将聚集在管的中央
D．血液中的各物质仍均匀分布在管中
解析： 对于血液中密度大的物质，在试管中间位置处做圆周运动所需的向心力大于血液中密度小的物质做圆周运动所需的向心力，故试管中密度大的物质会因做离心运动而聚集在管的外侧，A正确。答案： A
5．(2016·岳阳高一检测)在高速公路的拐弯处，路面建造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应满足( )
A．sin
θ＝
B．tan
θ＝
C．sin
2θ＝
D．tan
θ＝
解析：
当车轮与路面的横向摩擦力等于零时，汽车受力如图所示，则有：FNsin
θ＝m，FNcos
θ＝mg，解得：tan
θ＝，故B正确。
答案： B
二、多项选择题
6．宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的有( )
A．在飞船内可以用天平测量物体的质量
B．在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压
C．在飞船内可以用弹簧测力计测拉力
D．在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，但重物仍受地球的引力
解析： 飞船内的物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为0，因此不能用天平测量物体的质量，A错误；同理，水银也不会产生压力，故水银气压计也不能使用，B错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，C正确；飞船内的重物处于完全失重状态，并不是不受重力，而是重力全部用于提供物体做圆周运动所需的向心力，D正确。
答案： CD
7．在铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )
A．减轻火车轮子对外轨的挤压
B．减轻火车轮子对内轨的挤压
C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力
D．限制火车向外脱轨
解析： 铁路转弯处，若内、外轨一样高，重力和轨道的支持力沿竖直方向，不能提供水平拐弯所需的向心力，是靠挤压外轨获得外轨指向弯道内侧的侧压力提供向心力，所以可使外轨略高于内轨，利用重力和支持力的合力提供向心力，减轻对外轨的挤压，也一定程度上限制了火车向外脱轨，A、C、D对。
答案： ACD
8．(2016·南通高一检测)飞车走壁是观众喜爱的一项杂技表演。如图是三位车手驾车沿圆台形表演台的侧壁的不同高度处飞车走壁，假设三车都是在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A．离地越高的车线速度越大B．离地越高的车角速度越大
C．离地越高的车向心加速度越大
D．离地越高的车周期越大
答案： AD
三、非选择题9．火车以半径r＝900
m转弯，火车质量为8×105
kg，轨道宽为l＝1.4
m，外轨比内轨高h＝14
cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？(g取10
m/s2)
解析： 若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面，火车受力如图所示，由牛顿第二定律得
F＝mgtan
α＝m
由于α很小，可以近似认为tan
α＝sin
α＝
解以上两式得v＝30
m/s。
答案： 30
m/s
10.
如图所示，有一绳长为l，上端固定在滚轮A的轴上，下端挂一质量为m的物体。现滚轮和物体一起以速度v匀速向右运动，当滚轮碰到固定的挡板B突然停止的瞬间，绳子拉力大小为多少？
解析： 滚轮碰到固定的挡板B突然停止的瞬间，质量为m的物体将以滚轮的轴为圆心，以绳长l为半径做圆周运动，设绳的拉力大小为F，则F－mg＝m，故F＝mg＋m。
答案： mg＋m
11.公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。现有一“过水路面”的圆弧半径为50
m，一辆质量为800
kg的小汽车驶过“过水路面”。当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5
m/s。问此时汽车对路面的压力为多大？(g取10
m/s2)
解析： 汽车在“过水路面”的最低点时，由牛顿第二定律得FN－mg＝m，解得FN＝mg＋m＝(800×10＋800×)
N＝8
400
N，根据牛顿第三定律，汽车对路面的压力大小F′N＝FN＝8
400
N。
答案： 8
400
N
12．一辆质量m＝2
t的轿车，驶过半径R＝90
m的一段凸形桥面，g取10
m/s2，求：
(1)轿车以10
m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？
(2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？
解析： (1)轿车通过凸形桥面最高点时，竖直方向受力分析如图所示：
由向心力公式和牛顿第二定律得mg－FN＝m
故桥面的支持力大小
FN＝mg－m＝(2
000×10－2
000×)
N＝1.78×104
N
根据牛顿第三定律，轿车在桥的顶点时对桥面压力的大小为1.78×104
N。
(2)对桥面的压力等于轿车重力的一半时，向心力
F′＝mg－F′N＝0.5mg，
而F′＝m，
所以此时轿车的速度大小
v′＝＝
m/s＝15
m/s。
答案： (1)1.78×104
N (2)15
m/s