2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业（7）生活中的圆周运动

2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业
（7）生活中的圆周运动
1.如图所示，两个木块放在水平转台上，二者质量之比为1:2，到转轴的距离之比为1:3，与转台之间的动摩擦因数相同。转台从静止开始缓慢加速，在二者随转台一起做圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．木块与转台之间的摩擦力之比为1:2
B．木块与转台之间的摩擦力之比为1:6
C．当转速不断增加时，木块先滑动
D．当转速不断增加时，木块先滑动
2.如图所示,光滑水平面上,小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法不正确的是( )
A.若拉力突然消失,小球将沿轨迹做离心运动
B.若拉力突然变小,小球可能沿轨迹做离心运动
C.若拉力突然变小,小球可能沿轨迹做离心运动
D.若拉力突然变大,小球可能沿轨迹做向心运动
3.一个圆锥摆由长为的摆线、质量为的小球构成，小球在水平面内做匀速圆周运动，摆线与竖直方向的夹角为，如图所示。已知重力加速度大小为，空气阻力忽略不计。下列选项正确的是（ ）
A.小球受到重力、拉力和向心力的作用 B.小球的向心加速度大小为
C.小球圆周运动的周期为 D.某时刻剪断摆线，小球将做平抛运动
4.用一根细线一端系一小球(可视为质点),另一端固定在一光滑圆锥顶上,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,则随变化的图像是下图中的( )
A. B. C. D.
5.如图所示,一球体绕轴以角速度ω旋转,为球体上两点,下列说法正确的是( )
A.具有大小相等的线速度
B.由知,A的向心加速度大于B的向心加速度
C.由知,两点具有大小相等的向心加速度
D.两点的向心加速度方向都指向球心
6.未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”如图所示,当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力,为达到目的,下列说法正确的是( )
A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大
B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小
C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大
D.宁航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小
7.如图所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ）
A.b一定比a先开始滑动
B.a、b所受的摩擦力始终相等
C.是b开始滑动的临界角速度
D.当时，a所受摩擦力的大小为kmg
8.如图所示为某列火车在转弯处的轨道,已知轨道的倾角为θ,转弯半径为r,重力加速度为g，下列表述正确的是( )

A.转弯处的速度大小为时,车轮与内轨相互挤压
B.转弯处的速度大于时,车轮与内轨相互挤压
C. 转弯处的速度大小为时,轨道对火车的支持力大小为
D. 转弯处的速度大于时,轨道对火车的支持力大小为
9.用长的绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,成为“水流星”，.求:
（1）最高点水不流出的最小速度为多少?
（2）若过最高点时速度为,此时水对桶底的压力多大?
10.如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，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＝0.5m，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＝0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度.求：
(1)物块做平抛运动的初速度
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.
答案以及解析
1.答案：BD
解析：AB.静摩擦力提供向心力，有，因为两物体角速度相等，则摩擦力之比为1:6，故A错误，B正确；
CD.当摩擦力达到最大静摩擦力，物块将会滑动，有，解得，B的运动半径更大，则临界角速度更小，根据可知，当转速不断增加时，木块B先滑动，故C错误，D正确。
2.答案：B
解析：若拉力突然消失,小球做离心运动,因为水平方向不受力,将沿轨迹运动,故A正确。若拉力突然变小,拉力不够提供向心力,做半径变大的离心运动,即可能沿轨迹做离心运动,故B错误,C正确。若拉力突然变大,则拉力大于向心力,可能沿轨迹做向心运动,故D正确。
3.答案：D
解析：A、小球受到重力和拉力的作用，这两个力的合力提供向心力，向心力是一种作用效果，物体受力分析时不会受到向心力，故A错误；
B、根据牛顿第二定律得：，得：，故B错误；
C、根据牛顿第二定律得：，解得小球圆周运动的周期，故C错误；
D某时刻剪断细线，小球只受重力的作用，有水平方向的速度，所以小球做平抛运动，故D正确；
4.答案：C
解析：锥面与竖直方向的夹角为θ,设细线长为L,当时,小球静止,受重力、支持力N和细线的拉力而平衡,,故A、B错误.ω增大时,增大,N减小,当时,角速度为.当时,由牛顿第二定律得,解得，当时,小球离开锥面,细线与竖直方向的夹角变大,设为β,由牛顿第二定律得,所以,此时图像的反向延长线经过原点,图线的斜率变大,故C正确,D错误.
5.答案：B
解析：由分别向作垂线,与的交点即为做圆周运动的圆心,向心加速度指向圆心,D错误;两点均绕转动,具有相同的角速度,由几何知识知,A的半径大,由知,A的线速度大,由知,A的向心加速度大,A、C错误,B正确.
6.答案：B
解析：在太空,宇航员处于完全失重状态,所以在旋转舱中我们不需要考虑地球引力作用;宇航员在旋转舱中做圆周运动所需要的向心力由侧壁支持力提供,根据题意有,故可知,与宇航员质量无关,故C、D错误;旋转舱的半径越大,角速度越小,故A错误,B正确。
7.答案：AC
解析：a、b做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，即.当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对，当时，，；对，当时，，，b先达到最大静摩擦力，A正确；两木块滑动前转动的角速度相同，则，，，B错误；当时b刚开始滑动，C正确；当时，a没有滑动，则，D错误．
8.答案：C
解析：当车轮与内轨、外轨均无挤压时，对火车受力分析如图所示，则重力与支持力的合力提供向心力，即，解得，A错误；当转弯处的速度大 于时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，则需外轨挤压车轮来补充向心力，B错误；转弯处的速度大小为时，轨道对火车的作用力大小为，C正确；转弯处的速度大于时，外轨对火车车轮产生垂直车轮的作用力，该作用力有竖直向下的分量，则轨道对火车的支持力应大于,D错误。
9.答案：（1）水桶运动到最高点时,设速度为v时水恰好不流出,由水的重力刚好提供其做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律得:
得:.
（2）对水研究,在最高点时由水的重力和桶底的弹力的合力提供水做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律得:
则得:
由牛顿第三定律得水对桶底的压力为.
解析：
10.答案：1.1m/s; 2.0.2
解析：1.物块做平抛运动,在竖直方向上有
在水平方向上有
由①②式解得
2.物块离开转台时,最大静摩擦力提供向心力,有
由③④⑤式解