2019-2020学年高一物理新人教版必修第Ⅱ册一课一练：6.4 生活中的圆周运动word版含答案

6.4 生活中的圆周运动
1．中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。如图所示，王峥双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3～4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是

A．链球圆周运动过程中，链球受到的拉力指向圆心
B．链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向
C．链球掷出后做匀变速运动
D．链球掷出后运动时间与速度的方向无关
2．无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝纲管。已知管状模型内壁半径R，则下列说法正确的是

A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上
B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同
C．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力
D．管状模型转动的角速度ω最大为
3．打夯机利用冲击振动来夯实地基，其原理如图所示，转锤在电机的带动下匀速转动，从而使打夯机上下振动，达到夯实地基的作用。已知打夯机的机身质量为 M，转锤质量为 m，转速恒定，转动等效半径为 R，则下列说法正确的是（ ）

A．若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力小于最低点时的向心力
B．若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力大于最低点时的向心力
C．若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为
D．若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为
4．如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则（ ）

A．t1＜t2 B．t1=t2 C．t1＞t2 D．无法比较t1、t2的大小
5．如图所示，小物块与水平圆盘保持相对静止，随着圆盘一起做匀速圆周运动，下面说法正确的是

A．物块受重力、支持力和向心力
B．物块受重力、支持力、向心力和指向圆心的静摩擦力
C．物块相对圆盘的运动趋势方向是沿着半径且指向圆心的方向
D．物块相对圆盘的运动趋势方向是沿着半径且背离圆心的方向
6．如图所示，质量不等的甲、乙两个物块放在水平圆盘上，两物块与水平圆盘的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，让圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，并逐渐增大转动的角速度，结果发现甲物块先滑动，其原因是（　　）

A．甲的质量比乙的质量小
B．甲的质量比乙的质量大
C．甲离转轴的距离比乙离转轴的距离小
D．甲离转轴的距离比乙离转轴的距离大
7．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的以较大角速度 匀速旋转以后，下列说法正确的是（ ）

A．物体受到4个力的作用，其中弹力增大，摩擦力也增大了
B．物体受到4个力的作用，其中弹力增大，摩擦力减小了
C．物体受到3个力的作用，其中弹力和摩擦力都减小了
D．物体受到3个力的作用，其中弹力增大，摩擦力不变
8．如图为过山车以及轨道简化模型，过山车车厢内固定一安全座椅，座椅上乘坐“假人”，并系好安全带，安全带恰好未绷紧，不计一切阻力，以下判断正确的是（　　）

A．过山车在圆轨道上做匀速圆周运动
B．过山车在圆轨道最高点时的速度应至少等于
C．过山车在圆轨道最低点时“假人”处于失重状态
D．若过山车能顺利通过整个圆轨道，在最高点时安全带对“假人”一定无作用力
9．如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（ ）

A．小球在圆周最高点时所受向心力一定为重力
B．小球在圆周最高点时绳子的拉力可能为零
C．若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率是
D．小球在圆周最低点时拉力一定等于重力
10．如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台做不同转速的匀速圆周运动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5 m，离水平地面的高度离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4 m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，重力加速度大小g取10 m/s2。求：
（1）物块做平抛运动的初速度大小v0；
（2）物块与转台间的动摩擦因数μ。

11．如图所示，一个小球被绳子牵引在光滑水平的平板上以速率v作匀速圆周运动，其运动的半径为R＝30cm，v＝1.0m／s ．现将牵引的绳子迅速放长20cm，使小球在更大半径的新轨道上做匀速圆周运动．求：

（1）实现这一过渡所经历的时间；
（2）在新轨道上做圆周运动时，小球的旋转角速度大小．
12．如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部．（取g=10m/s2）

（1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力为多少？
（2）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力为多少？
（3）汽车以多大的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？





















答案
1．中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。如图所示，王峥双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3～4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是

A．链球圆周运动过程中，链球受到的拉力指向圆心
B．链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向
C．链球掷出后做匀变速运动
D．链球掷出后运动时间与速度的方向无关
【答案】C
【解析】A．链球做加速圆周运动，故拉力和瞬时速度成锐角，既有拉力的分力指向圆心提供向心力，又有拉力的分力沿切向，提供切向加速度增大速度，故A错误；
B．曲线运动的瞬时速度是轨迹的切线方向，故链球掷出瞬间速度方向应该沿圆周在这一点的切向，故B错误；
C．链球掷出后只受重力而不计空气阻力，则合外力产生的加速度恒为g，速度会均匀改变，故其做匀变速运动，C正确；
D．链球掷出后做斜抛运动，运动时间由竖直分运动决定，而竖直分速度的大小与夹角有关，则链球掷出后运动时间与速度的方向有关，故D错误。
故选C。
2．无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝纲管。已知管状模型内壁半径R，则下列说法正确的是

A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上
B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同
C．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力
D．管状模型转动的角速度ω最大为
【答案】C
【解析】A．离心力不是真实存在的力，故A错；
B．模型最下部受到铁水的作用力最大，最上方受到的作用力最小，B错误；
CD．最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁，则重力提供向心力，由mg＝mω2R可得：
故管状模型转动的角速度ω至少为，C正确，D错误；
故选C。
3．打夯机利用冲击振动来夯实地基，其原理如图所示，转锤在电机的带动下匀速转动，从而使打夯机上下振动，达到夯实地基的作用。已知打夯机的机身质量为 M，转锤质量为 m，转速恒定，转动等效半径为 R，则下列说法正确的是（ ）

A．若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力小于最低点时的向心力
B．若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力大于最低点时的向心力
C．若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为
D．若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为
【答案】C
【解析】AB．转锤匀速转动，根据可知，转锤过最高点时的向心力等于最低点时的向心力，选项AB错误；
CD．若机身能跳离地面，则在最高点时：，其中的T=Mg，则解得：，选项C正确，D错误；
故选C。
4．如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则（ ）

A．t1＜t2 B．t1=t2 C．t1＞t2 D．无法比较t1、t2的大小
【答案】A
【解析】在AB段，由牛顿第二定律得：mg﹣F=m，滑块受到的支持力：F=mg﹣m，则速度v越大，滑块受支持力F越小，摩擦力f=μF就越小，
在BC段，由牛顿第二定律得：F﹣mg=m，滑块受到的支持力：F=mg+m，则速度v越大，滑块受支持力F越大，摩擦力f就越大，
由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，故A正确，BCD错误；
故选：A．
5．如图所示，小物块与水平圆盘保持相对静止，随着圆盘一起做匀速圆周运动，下面说法正确的是

A．物块受重力、支持力和向心力
B．物块受重力、支持力、向心力和指向圆心的静摩擦力
C．物块相对圆盘的运动趋势方向是沿着半径且指向圆心的方向
D．物块相对圆盘的运动趋势方向是沿着半径且背离圆心的方向
【答案】D
【解析】物块受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，选项AB错误； 物块A所受静摩擦力方向指向圆心，故相对圆盘的运动趋势方向是沿着半径且背离圆心的方向，选项C错误，D正确；故选D.
6．如图所示，质量不等的甲、乙两个物块放在水平圆盘上，两物块与水平圆盘的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，让圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，并逐渐增大转动的角速度，结果发现甲物块先滑动，其原因是（　　）

A．甲的质量比乙的质量小
B．甲的质量比乙的质量大
C．甲离转轴的距离比乙离转轴的距离小
D．甲离转轴的距离比乙离转轴的距离大
【答案】D
【解析】AB.根据牛顿第二定律得：μmg=mrω2，解得发生滑动的临界角速度为：，与质量无关.故A项、B项均错误.
CD.动摩擦因数相同，甲物块先滑动，一定是甲离转轴的距离比乙离转轴的距离大，故C错误，D正确.
7．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的以较大角速度 匀速旋转以后，下列说法正确的是（ ）

A．物体受到4个力的作用，其中弹力增大，摩擦力也增大了
B．物体受到4个力的作用，其中弹力增大，摩擦力减小了
C．物体受到3个力的作用，其中弹力和摩擦力都减小了
D．物体受到3个力的作用，其中弹力增大，摩擦力不变
【答案】D
【解析】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心， 对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力， 物体受到3个力的作用，如图

其中重力G与静摩擦力f平衡，与物体的角速度无关支持力N提供向心力，所以当圆筒的角速度ω增大以后，向心力变大，物体所受弹力N增大，所以D正确，ABC错误。
故选D。
8．如图为过山车以及轨道简化模型，过山车车厢内固定一安全座椅，座椅上乘坐“假人”，并系好安全带，安全带恰好未绷紧，不计一切阻力，以下判断正确的是（　　）

A．过山车在圆轨道上做匀速圆周运动
B．过山车在圆轨道最高点时的速度应至少等于
C．过山车在圆轨道最低点时“假人”处于失重状态
D．若过山车能顺利通过整个圆轨道，在最高点时安全带对“假人”一定无作用力
【答案】BD
【解析】运动过程中，重力势能和动能相互转化，即速度大小在变化，所以不是做匀速圆周运动，A正确；在最高点重力完全充当向心力时，速度最小，故有，解得，B正确；在最低点，乘客受到竖直向上指向圆心的加速度，故处于超重状态，C错误；若过山车能顺利通过整个圆轨道，即在最高点重力完全充当向心力，所以安全带对假人一定无作用力，D正确．

9．如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（ ）

A．小球在圆周最高点时所受向心力一定为重力
B．小球在圆周最高点时绳子的拉力可能为零
C．若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率是
D．小球在圆周最低点时拉力一定等于重力
【答案】BC
【解析】A．小球在最高点时可以受到绳子的拉力，若速度足够大，则小球的向心力由重力和绳子的拉力的合力提供，A错误；
BC．小球刚好通过最高点时，绳子的拉力恰好为零，靠重力提供向心力，所以，
解得：，BC正确；
D．小球在圆周最低点时，绳子的拉力和重力提供向心力，即：，则，则绳子的拉力一定大于重力，D错误。
故选BC。
10．如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台做不同转速的匀速圆周运动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5 m，离水平地面的高度离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4 m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，重力加速度大小g取10 m/s2。求：
（1）物块做平抛运动的初速度大小v0；
（2）物块与转台间的动摩擦因数μ。

【答案】（1）1m/s；（2）0.2。
【解析】（1）设物玦做平抛运动所用时间为t，竖直方向有①
水平方向有s=v0t ②
联立①②两式得v0=1m/s③
（2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有④
联立③④得μ=0.2
11．如图所示，一个小球被绳子牵引在光滑水平的平板上以速率v作匀速圆周运动，其运动的半径为R＝30cm，v＝1.0m／s ．现将牵引的绳子迅速放长20cm，使小球在更大半径的新轨道上做匀速圆周运动．求：

（1）实现这一过渡所经历的时间；
（2）在新轨道上做圆周运动时，小球的旋转角速度大小．
【答案】（1）（2）1.2rad/s
【解析】（1）如图所示得：OB为圆周半径30cm．
当绳子放长后，小球沿切线BA方向运动到A点，则OA为新的圆周

半径为，由勾股定理可计算出
所以过渡时间为：．
（2）在新圆轨道上运动时，速度应垂直于OA，
由，可以求得：．
12．如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部．（取g=10m/s2）

（1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力为多少？
（2）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力为多少？
（3）汽车以多大的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？
【答案】（1）5000N（2）4640N（3）
【解析】（1）根据题意得：G=mg=500×10N=5000N
根据平衡可知：FN=G=5000N
由牛顿第三定律可知汽车对圆弧形拱桥的压力是5000N．
（2）由牛顿第二定律得：
解得：
由牛顿第三定律可知汽车对圆弧形拱桥的压力是4640N．
（3）由于只受重力，故有：
解得：




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