5.7生活中的圆周运动练习题
一、单选题
1. 如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为,在最高点时对轨道的压力大小为,重力加速度大小为g,则的值为? ?
A. 3mg B. 4mg C. 5mg D. 6mg
2. 如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为时,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,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为????
A. B. C. D.
3. 公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处
A. 公路内侧高外侧低
B. 公路外侧高内侧低
C. 当汽车的速率大于时,其一定做离心运动
D. 当汽车的速率小于?时,其一定做离心运动
4. 滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员可视为质点由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中
A. 所受合外力始终为零 B. 所受摩擦力大小不变
C. 合外力做功一定为零 D. 机械能始终保持不变
5. 如图所示,洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了
A. 自由落体运动
B. 离心运动
C. 平抛运动
D. 匀速直线运动
6. 摩天轮顺时针匀速转动时,重为G的游客经过图中a、b、c、d四处时,以下说法正确的是
A. 游客在a处受的摩擦力向右
B. 游客在b处受的支持力小于G
C. 游客在c处受的摩擦力等零
D. 游客在d处受的支持力大于G
7. 如图所示的是杂技演员表演的“水流星”细长绳的一端系一个盛了水的容器,容器在竖直平面内做圆周运动.“水流星”通过最高点时,正确的是
A. 容器的速度可能为零 B. 一定有水从容器中流出
C. 水对容器底可能有压力 D. 绳对容器一定有向下的拉力
二、多选题
8. 如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,下列说法中正确的是
?
A. 物块受重力、支持力、摩擦力和向心力
B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向指向圆心
C. 在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越容易滑离圆盘
D. 物块处于非平衡状态
9. 如图所示,质量为的薄壁细圆管竖直放置,圆管内部光滑,圆半径比细管的内径大得多。已知圆的半径,一质量的小球,在管内最低点A的速度大小为,取,则以下说法正确的是
A. 小球恰能做完整的圆周运动
B. 小球沿圆轨道上升的最大高度为
C. 圆管对地的最大压力为20N
D. 圆管对地的最大压力等于40N
10. 如图所示,一小球质量为m,用长为L的细绳悬于O点,在O点的正下方处钉有一根长钉,把小球向右拉离最低位置,使悬线偏离竖直方向一定的角度后无初速度释放,当悬线碰到钉子的瞬间,下列说法正确的是 ? ?
A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的重力突然变大
C. 小球的向心加速度突然增大 D. 小球的角速度突然增大
11. 如图所示,光滑水平面上,小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,关于小球运动情况的说法正确的是
A. 若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa作离心运动
B. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pa作离心运动
C. 若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb作近心运动
D. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb作离心运动
三、计算题
12. 一细杆与水桶相连,水桶中装有水,水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动,如图所示,水的质量,水的重心到转轴的距离取,不计空气阻力
若在最高点水不流出来,求桶的最小速率;
若在最高点水桶的速率,求水对桶底的压力.
13. 质量的汽车以速率分别驶过一座半径的凸形和凹形桥的中央,,求:
在凸、凹形桥的中央,汽车对桥面的压力;
若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,然后保持此速率通过凹形桥的中央时对桥面的压力是多大?
14. 如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球。现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为。不计空气阻力。
求小球通过最高点A时的速度的大小;
若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间细线断裂,求小球的落地点到C点的距离。
1.D
2.C
3.B
4.C
5.B
6.C
7.C
8.BCD
9.BD
10.CD
11.AD
12.解:以水桶中的水为研究对象,在最高点恰好不流出来,说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力,此时桶的速率最小.
此时有:
?则所求的最小速率为:
设桶运动到最高点对水的弹力为F,则水受到重力和弹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
解得:
根据牛顿第三定律,水对桶的压力大小:
答:若水桶转至最高点时水不流出来,水桶的最小速率为;
若在最高点时水桶的速率?,水对桶底的压力大小为4N.
13.解:凸桥面对汽车的支持力:
代入数据得:
凹桥面对汽车的支持力:
代入数据得:
则汽车对凸面桥的压力为45000N,对凹面桥的压力为55000N
要使汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,则重力提供汽车做圆周运动的向心力:
代入数据得:
保持此速率通过凹形桥的中央时
代入数据得:
答:在凸、凹形桥的中央,汽车对桥面的压力分别为和;
若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,然后保持此速率通过凹形桥的中央时对桥面的压力是
14.解:小球恰好能做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据向心力公式有:
解得:;
小球在B点时根据牛顿第二定律有:,其中,所以
小球运动到B点时细线断裂,小球做平抛运动,
有竖直方向::
水平方向:?
联立解得小球的落地点到C点的距离为