2019-2020学年人教版(2019)必修二 6.4生活中的圆周运动 达标作业(解析版)

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名称 2019-2020学年人教版(2019)必修二 6.4生活中的圆周运动 达标作业(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-02-14 22:26:55

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文档简介

6.4生活中的圆周运动
达标作业(解析版)
1.假设在弯道上高速行驶的赛车,后轮突然脱离赛车。关于后轮之后的运动情况,以下说法正确的是( )
A.仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B.沿着与弯道垂直的方向飞出
C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 D.上述情况都有可能
2.一根细线一端系一小球(可视为质点),另一端固定在光滑圆锥顶上,如图所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为FT,则FT随ω2变化的图象是(  )
A. B. C. D.
3.1924年瑞典的丁·斯韦德贝里设计了超速离心机,该技术可用于混合物中分离蛋白。如图所示,用极高的角速度旋转封闭的玻璃管一段时间后,管中的蛋白会按照不同的属性而相互分离、分层,且密度大的出现在远离转轴的管底部。己知玻璃管稳定地匀速圆周运动,管中两种不同的蛋白P、Q相对于转轴的距离分别为r和2r,则( )
A.蛋白P受到的合外力为零 B.蛋白受到的力有重力、浮力和向心力
C.蛋白P和蛋白Q的向心力之比为1:2 D.蛋白P和蛋白Q的向心加速度之比为1:2
4.如图所示,有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动,小强站在距圆心为r处的P点不动,关于小强的受力下列说法正确的是 (  ).
A.小强在P点不动,因此不受摩擦力作用
B.若使圆盘以较小的转速转动时,小强在P点受到的摩擦力为零
C.小强随圆盘做匀速圆周运动,圆盘对他的摩擦力充当向心力
D.如果小强随圆盘一起做变速圆周运动,那么其所受摩擦力仍指向圆心
5.用细绳拉着两个质量相同的小球,在同一水平面内做匀速圆周运动,悬点相同,如图所示,A运动的半径比B的大,则( )

A.A受到的向心力比B的大
B.B受到的向心力比A的大
C.A的角速度比B的大
D.B的角速度比A的大
6.如图所示,竖直平面内有一光滑圆环,圆心为O,OA连线水平,AB为固定在A、B两点间的光滑直杆,在直杆和圆环上分别套着一个相同的小球M、N.先后两达让小球M、N以角速度ω和2ω随圆环一起绕竖直直径BD做匀速圆周运动.则
A.小球M第二次的位置比第一次时离A点近
B.小球M第二次的位置比第一次时离B点近
C.小球N第二次的竖直位置比第一次时高
D.小球N第二次的竖直位置比第一次时低
7.如图所示,在水平转台上放置有轻绳相连的质量相同的滑块1和滑块2,转台绕转轴OO′以角速度ω匀运转动过程中,轻绳始终处于水平状态,两滑块始终相对转台静止,且与转台之间的动摩擦因数相同,滑块1到转轴的距离小于滑块2到转轴的距离.关于滑块1和滑块2受到的摩擦力f1和f2与ω2的关系图线,可能正确的是
A. B.
C. D.
8.如图甲,小球与轻质细杆连接后绕固定点O在竖直平面内做圆周运动,小球经过最低点时的速度大小为v,此时轻杆的拉力大小为F,拉力F与速度的平方的关系如图所示,图象中的数据a、b及重力加速度g均为已知量,以下说法正确的是( )
A.数据a与小球的质量无关
B.数据b与小球的质量无关
C.只与小球的质量有关,与圆周轨道半径无关
D.利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径
9.如图甲所示,不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端拴系小球,小球绕O点在竖直面内做圆周运动,小球通过最高点时速度为v,轻绳对小球的拉力F与v2的关系如图乙所示.图线与横轴的交点为b,延长线与纵轴的交点为a,不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是
A.小球通过最高点的速度最小值为0
B.小球的质量
C.轻绳的长度
D.换用更长的轻绳做此实验,图线与横轴的交点b不变
10.小球质量为m,用长L的轻悬线固定于O点,在O点的正下方处钉有一颗钉子P,把悬线沿水平方向拉直,如图所示。若无初速度释放小球,当悬线碰到钉子后的瞬间(设线没有断)(  )
A.小球的角速度突然增大
B.小球的线速度突然减小到零
C.小球的向心加速度突然增大
D.小球的线速度突然增大
11.如图所示,是一座半径为40m的圆弧形拱形桥。一质量为1.0×103 kg的汽车,行驶到拱形桥顶端时,汽车运动速度为10 m/s,则此时汽车运动的向心加速度为多大?向心力为多大?汽车对桥面的压力是多少?(取g=10 m/s2)
12.某游乐场里的赛车场地为圆形,半径为100m,一赛车和车手的总质量为100 kg,轮胎与地面间的最大静摩擦力为600 N。(g取10 m/s2)
(1)若赛车的速度达到72 km/h,这辆车在运动过程中会不会发生侧滑?
(2)若将场地建成外高内低的圆形,且倾角为30°,赛车的速度多大时,车手感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势?
13.光滑水平面固定一边长为0.3m的正三棱柱abc,俯视如图,长1m的细线一端固定在a点,另一端拴一质量为0.5kg的小球,开始时把细线拉直在ca延长线上,给小球一个2m/s、垂直细线方向的水平速度,细线逐渐缠绕在棱柱上(不计能量损失)。若细线能承受的最大拉力为7N,从开始到细线断裂时,小球运动的总时间为__________s,小球的位移大小为__________m。
14.近年,我国的高铁发展非常迅猛.为了保证行车安全,车辆转弯的技术要求是相当高的.如果在转弯处铺成如图所示内、外等高的轨道,则车辆经过弯道时,火车的________(选填“外轮”、“内轮”)对轨道有侧向挤压,容易导致翻车事故.为此,铺设轨道时应该把________(选填“外轨”、“内轨”)适当降低一定的高度.
参考答案
1.C
【解析】
【详解】
后轮未脱离赛车时,具有向前的速度,脱离赛车后,由于惯性,后轮保持原来向前的速度继续前进,所以沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道,选项C正确,ABD错误。
故选C。
2.C
【解析】
【详解】
由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为θ,用L表示细线长度,小球离开圆锥表面前,细线的张力为FT,圆锥对小球的支持力为FN,根据牛顿第二定律有
FTsinθ-FNcosθ=mω2Lsinθ
FTcosθ+FNsinθ=mg
联立解得
FT=mgcosθ+ω2mLsin2θ
小球离开圆锥表面后,设细线与竖直方向的夹角为α,根据牛顿第二定律有
FTsinα=mω2Lsinα
解得
FT=mLω2
故C正确。
故选C。
3.D
【解析】
【详解】
A. 蛋白P做匀速圆周运动,则合外力不为零,故A错误;
B.受力分析时不分析向心力,故B错误;
CD.由圆周运动公式
可知,向心加速度与半径成正比,因蛋白P和蛋白Q的半径之比为1:2,则向心加速度之比为1:2;但向心力大小与质量有关,因不知道两蛋白质量,则无法确定向心力之比;故C错误D正确。
故选D。
4.C
【解析】
由于小强随圆盘做匀速圆周运动,一定需要向心力,该力一定指向圆心方向,而重力和支持力在竖直方向上,它们不能充当向心力,因此他会受到摩擦力作用,且充当向心力,A、B错误,C正确;当小强随圆盘一起做变速圆周运动时,合力不再指向圆心,则其所受的摩擦力不再指向圆心,D错.
5.A
【解析】试题分析:两个小球均做匀速圆周运动,对它们受力分析,找出向心力来源,可先求出角速度,再由角速度与线速度、向心加速度的关系公式求解.
绳子的拉力和重力充当向心力,故, 为绳子与竖直方向的夹角,因为夹角不同,所以向心力不同,夹角越大,向心力越大,故A受到的向心力比B大,A正确B错误;根据公式,而,故有,故,两者的角速度相等,CD错误.
6.BC
【解析】
【详解】
设AB与竖直方向夹角为θ,则mgtan450=mω2r,则当ω变为2ω时,r变为原来的1/4,则小球M第二次的位置比第一次时离A点远,离B点近,选项A错误,B正确;对放在N点的小球:mgtanα=mω2Rsinα,则,则当ω越大,α越大,物体的位置越高,故选项C正确,D错误;故选BC。
7.AC
【解析】
【详解】
两滑块的角速度相等,根据向心力公式F=mrω2,考虑到两滑块质量相同,滑块2的运动半径较大,摩擦力较大,所以角速度增大时,滑块2先达到最大静摩擦力.继续增大角速度,滑块2所受的摩擦力不变,绳子拉力增大,滑块1的摩擦力减小,当滑块1的摩擦力减小到零后,又反向增大,当滑块1摩擦力达到最大值时,再增大角速度,将发生相对滑动.故滑块2的摩擦力先增大达到最大值不变.滑块1的摩擦力先增大后减小,在反向增大.故A、C正确,B、D错误.故选AC.
8.AD
【解析】
【详解】
ABCD.小球在最低点时,重力和杆的拉力提供向心力,则有
该式变形得
从乙图由数学知识可知
则可知数据a与小球的质量无关,数据b与小球的质量有关,与小球的质量和半径有关,利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径。故AD正确BC错误。
故选AD。
9.BC
【解析】
【分析】
本题考查绳模型下物体的圆周运动。
【详解】
A.绳上的力不小于零,所以小球通过最高点向心力最小为重力,故不为零,A错误;
B.在最高点,绳的拉力与重力的合力提供向心力
由图得图像的纵截距为a,所以
B正确;
C.图像与横轴相交时,有
所以
C正确;
D.由C发现,l变化时,b一定变,D错误;
故选BC。
10.AC
【解析】
【详解】
BD.由题意知,当悬线运动到与钉子相碰时,悬线仍然竖直,小球在竖直方向仍然只受重力和悬线的拉力,故其运动方向不受力,线速度大小不变,选项BD错误;
AC.又,r减小,所以ω增大;,r减小,则a增大,故AC正确。
故选AC。
11.2.5 m/s2 2.5×103 N 7.5×103 N
【解析】
【详解】
汽车的向心加速度
汽车的向心力
F=ma=1.0×103×2.5 N=2.5×103 N
在桥的最高点,汽车的向心力由重力和桥的支持力的合力提供,如图所示,
F=mg-FN

FN=mg-F=1.0×103×10 N-2.5×103 N=7.5×103 N
根据牛顿第三定律,汽车对桥的压力
F压=FN=7.5×103 N
12.(1)不会侧滑 (2)24 m/s
【解析】
【详解】
(1)赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供。赛车做圆周运动所需的向心力为F=m=400 N<600 N
所以赛车在运动过程中不会发生侧滑。
(2)由题意得车手不受座椅侧向的摩擦力,于是车手只受支持力和重力,由牛顿第二定律知
解得
v=≈24 m/s。
13. 0.9m
【解析】
【详解】
[1] 细线断裂之前,绳子拉力与速度垂直,不做功,故小球的速度大小保持不变,绳子刚断裂时,拉力大小为7N,由得,此时的半径为:
由于小球每转120°半径减小0.3m,则知小球刚好转过一周,细线断裂,则小球运动的总时间为:
由题知r1=1m,r2=0.7m,r3=0.4m,v=2m/s,代入数据解得:
[2] 球每转120°半径减小0.3m,细线断裂之前,小球运动的位移大小为:
14.外轮; 内轨
【解析】
【分析】
火车拐弯需要有指向圆心的向心力,若内、外轨等高,则火车拐弯时由外轨的压力去提供,若火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘,要靠重力和支持力的合力提供向心力,进而判断降低哪一侧的高度.
【详解】
火车拐弯需要有指向圆心的向心力,若内、外轨等高,则火车拐弯时由外轨的压力去提供,则火车的外轮对轨道有侧向挤压,若火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘,要靠重力和支持力的合力提供向心力,则铺设轨道时应该把内轨降低一定的高度,使外轨高于内轨.
【点睛】
本题是生活中圆周运动问题,关键是分析受力情况,分析外界提供的向心力与所需要的向心力的关系.