6.4生活中的圆周运动 同步练习word版含解析
文档属性
| 名称 | 6.4生活中的圆周运动 同步练习word版含解析 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 629.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-04 22:32:54 | ||
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文档简介
第4节生活中的圆周运动
一、单选题
1．一辆卡车在丘陵地面匀速率行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，爆胎可能性最大的地段应是（ ）
A．a处
B．b处
C．c处
D．d处
2．如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（ ）
A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
3．如图，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A盘的边缘，钢球②放在B盘的边缘，A，B两盘的半径之比为2∶1。a，b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2，当a，b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为（ ）
A．2∶1
B．4∶1
C．1∶4
D．8∶1
4．如图所示，将完全相同的两小球A，B，用长L＝0.8
m的细绳悬于以v＝4
m/s向左匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触。由于某种原因，小车突然停止，此时悬线中张力之比FA∶FB为（g＝10
m/s2）（ ）
A．1∶1
B．1∶2
C．1∶3
D．1∶4
5．如图所示，长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在水平转轴O上，杆随转轴O在竖直平面内匀速转动，角速度为，某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角是（重力加速度为）（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（g=10m/s2）（ ）
A．15m/s
B．20m/s
C．25m/s
D．30m/s
7．绳子的一端拴一个重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A．半径相同时，角速度越小绳越易断
B．周期相同时，半径越大绳越易断
C．线速度相等，半径越大绳越易断
D．角速度相等时，线速度越小绳越易断
8．如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时与水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算知该女运动员（ ）
A．受到的拉力为G
B．受到的拉力为2G
C．向心加速度为3g
D．向心加速度为2g
9．2013年7月24日晚8点42分左右，一列从西班牙首都马德里开往西班牙北部城市费罗尔的火车在途经圣地亚哥附近时发生脱轨。发生车祸的路段是一个急转弯，限速80
km/h，但当时的车速是190
km/h。通常火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力。假设该火车在水平面内行驶，以80
km/h的速度拐弯，拐弯半径为1.5
km，车的质量为90
t，车可看成质点。那么当该车脱轨时车轮对轨道的压力约为（ ）
A．2.96×104
N
B．1.375×105
N
C．1.67×105
N
D．1.67×104
N
二、多选题
10．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则（ ）
A．衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供
B．水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大
C．加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大
D．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
三、填空题
11．如图所示，小球用细线拉着在光滑水平面上做匀速圆周运动．当小球运动到P点时，细线突然断裂，则小球将沿着_____方向运动（填Pc、Pb或Pa）．
12．质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋，做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时飞机做圆周运动的向心力为________，空气对飞机的作用力大小为________。
13．如下图所示，一半径足够大的圆台可绕其竖直轴在水平面内转动，质量相同的两木块A和B与台间的动摩擦因数都是μ，用一根长为L的细线将它们联接.若将A放在轴心处，B在距轴L处，使它们与圆台不发生相对滑动，则角速度ω应为________，此时处在平衡状态的物体是________.
?
四、解答题
14．如图所示，游乐场的旋转飞椅非常刺激有趣，随着旋转速度越来越快，飞椅会逐渐远离圆柱。链球运动员在将链球抛掷出手之前，总要双手拉着链条加速转动几周，这样可使链球的速度尽量增大，抛掷出手后球飞得更远。同样，在运动员加速转动链球过程中，链球会逐渐远离运动员。这两种现象有什么联系?你能讲出其中的道理吗?
15．高速公路拐弯处的路面通常都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，其运动可视为半径为R的圆周运动，汽车左侧的路面比右侧的路面低一些，高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为l。已知重力加速度为g，要使车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，汽车转弯时的车速应为多少?
16．如图所示，在长为l的细绳下端拴一个质量为m的小球，捏住绳子的上端，使小球在水平面内做圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆。当绳子跟竖直方向的夹角为时，小球运动的向心加速度的大小为多少？通过计算说明：要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。
试卷第2页，总2页
参考答案
1．D
【详解】
在坡顶由牛顿第二定律得
mg－FN＝m
解得
FN＝mg－m
FN＜mg
在坡谷，则有
FN－mg＝m
FN＝mg＋m
FN＞mg
可知，汽车在坡谷处所受的支持力更容易爆胎；且r越小，FN越大，则在b、d两点比a、c两点容易爆胎，而d点半径比b点小，则d点最容易爆胎。
故选D。
2．C
【详解】
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
3．D
【详解】
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
va＝vb
a轮、b轮半径之比为1∶2，所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
F＝mrω2
故选D。
4．C
【详解】
小车突然停止，B球将做圆周运动，所以
FB＝m＋mg＝30m
A球做水平方向的减速运动，竖直方向平衡，则有
FA＝mg＝10m
故此时悬线中张力之比为
FA∶FB＝1∶3
故选C。
5．A
【详解】
小球所受重力和轻杆的作用力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有
解得
故选A。
6．B
【详解】
当汽车通过拱桥顶点是，根据牛顿第二定律
联立解得
如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则车对桥顶的压力为零，即
代入解得
故ACD错误，B正确。
故选B。
7．B
【详解】
A．由F＝mω2r可知半径相同时，角速度越大绳越易断，故A错误；
B．由
可知周期相同时，半径越大绳越易断，故B正确；
C．由
可知线速度相等，半径越小绳越易断，故C错误；
D．由F＝mvω判定角速度相等时，线速度越大绳越易断，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
如图所示
F1＝Fcos
30°
F2＝Fsin
30°
F2＝G
F1＝ma
所以
a＝g
F＝2G
选项B正确，ACD错误。
故选B。
9．B
【详解】
正常行驶时内、外轨道均不向车轮施加侧面压力，这时的向心力
F＝
车速是190
km/h所需向心力为
F′＋F＝
F′＝－F＝137
500
N
故选B。
10．CD
【详解】
A．衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，A错误；
C．脱水筒转动角速度增大以后，支持力增大，故衣服对筒壁的压力也增大，C正确；
B．对于水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，说水滴受向心力本身就不正确，B错误；
D．随着脱水筒转动角速度的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，故脱水筒转动角速度越大，脱水效果会越好，D正确。
故选CD。
11．Pa
【解析】
用绳子拉着小球在光滑的水平面上运动，如果绳子突然断了，在水平方向小球将不受力的作用，所以将保持绳子断时的速度做匀速直线运动，即Pa的方向运动．
【点睛】掌握牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到任何力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；指静止的物体不受力将保持静止，运动的物体不受力，将保持匀速直线运动状态．
12．
【详解】
[1]．根据牛顿第二定律有：
．
[2]．根据平行四边形定则，如图．空气对飞机的作用力
．
13．
A
【解析】
【详解】
当绳子的拉力等于A的最大静摩擦力时，角速度达到最大，此时A在水平方向受到的摩擦力与绳子的拉力大小相等，所以绳子的拉力不能超过A受到的最大静摩擦力μmg．对B有：T+μmg=mω2L，其中：T=μmg．
所以．
此时处在平衡状态的物体是A.
14．见解析
【详解】
涉及到的对象均在水平面做匀速圆周运动，可简化为如图所示模型，由合外力作为向心力可得
可得，即飞椅或链球速度越大，越大。
15．
【详解】
要使车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，应使汽车受到的重力、支持力的合力恰好作为向心力，由向心力公式可得
其中路面与水平面的夹角满足
联立可得。
16．见解析所示
【详解】
根据对小球的受力分析，可得小球的向心力
根据牛顿第二定律可得小球运动的向心加速度
根据几何关系可知小球做圆周运动的半径
可得
从此式可以看出，当小球运动的角速度增大时，夹角也随之增大。因此，要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。
答案第6页，总7页
一、单选题
1．一辆卡车在丘陵地面匀速率行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，爆胎可能性最大的地段应是（ ）
A．a处
B．b处
C．c处
D．d处
2．如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（ ）
A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
3．如图，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A盘的边缘，钢球②放在B盘的边缘，A，B两盘的半径之比为2∶1。a，b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2，当a，b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为（ ）
A．2∶1
B．4∶1
C．1∶4
D．8∶1
4．如图所示，将完全相同的两小球A，B，用长L＝0.8
m的细绳悬于以v＝4
m/s向左匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触。由于某种原因，小车突然停止，此时悬线中张力之比FA∶FB为（g＝10
m/s2）（ ）
A．1∶1
B．1∶2
C．1∶3
D．1∶4
5．如图所示，长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在水平转轴O上，杆随转轴O在竖直平面内匀速转动，角速度为，某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角是（重力加速度为）（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（g=10m/s2）（ ）
A．15m/s
B．20m/s
C．25m/s
D．30m/s
7．绳子的一端拴一个重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A．半径相同时，角速度越小绳越易断
B．周期相同时，半径越大绳越易断
C．线速度相等，半径越大绳越易断
D．角速度相等时，线速度越小绳越易断
8．如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时与水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算知该女运动员（ ）
A．受到的拉力为G
B．受到的拉力为2G
C．向心加速度为3g
D．向心加速度为2g
9．2013年7月24日晚8点42分左右，一列从西班牙首都马德里开往西班牙北部城市费罗尔的火车在途经圣地亚哥附近时发生脱轨。发生车祸的路段是一个急转弯，限速80
km/h，但当时的车速是190
km/h。通常火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力。假设该火车在水平面内行驶，以80
km/h的速度拐弯，拐弯半径为1.5
km，车的质量为90
t，车可看成质点。那么当该车脱轨时车轮对轨道的压力约为（ ）
A．2.96×104
N
B．1.375×105
N
C．1.67×105
N
D．1.67×104
N
二、多选题
10．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则（ ）
A．衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供
B．水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大
C．加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大
D．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
三、填空题
11．如图所示，小球用细线拉着在光滑水平面上做匀速圆周运动．当小球运动到P点时，细线突然断裂，则小球将沿着_____方向运动（填Pc、Pb或Pa）．
12．质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋，做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时飞机做圆周运动的向心力为________，空气对飞机的作用力大小为________。
13．如下图所示，一半径足够大的圆台可绕其竖直轴在水平面内转动，质量相同的两木块A和B与台间的动摩擦因数都是μ，用一根长为L的细线将它们联接.若将A放在轴心处，B在距轴L处，使它们与圆台不发生相对滑动，则角速度ω应为________，此时处在平衡状态的物体是________.
?
四、解答题
14．如图所示，游乐场的旋转飞椅非常刺激有趣，随着旋转速度越来越快，飞椅会逐渐远离圆柱。链球运动员在将链球抛掷出手之前，总要双手拉着链条加速转动几周，这样可使链球的速度尽量增大，抛掷出手后球飞得更远。同样，在运动员加速转动链球过程中，链球会逐渐远离运动员。这两种现象有什么联系?你能讲出其中的道理吗?
15．高速公路拐弯处的路面通常都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，其运动可视为半径为R的圆周运动，汽车左侧的路面比右侧的路面低一些，高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为l。已知重力加速度为g，要使车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，汽车转弯时的车速应为多少?
16．如图所示，在长为l的细绳下端拴一个质量为m的小球，捏住绳子的上端，使小球在水平面内做圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆。当绳子跟竖直方向的夹角为时，小球运动的向心加速度的大小为多少？通过计算说明：要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。
试卷第2页，总2页
参考答案
1．D
【详解】
在坡顶由牛顿第二定律得
mg－FN＝m
解得
FN＝mg－m
FN＜mg
在坡谷，则有
FN－mg＝m
FN＝mg＋m
FN＞mg
可知，汽车在坡谷处所受的支持力更容易爆胎；且r越小，FN越大，则在b、d两点比a、c两点容易爆胎，而d点半径比b点小，则d点最容易爆胎。
故选D。
2．C
【详解】
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
3．D
【详解】
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
va＝vb
a轮、b轮半径之比为1∶2，所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
F＝mrω2
故选D。
4．C
【详解】
小车突然停止，B球将做圆周运动，所以
FB＝m＋mg＝30m
A球做水平方向的减速运动，竖直方向平衡，则有
FA＝mg＝10m
故此时悬线中张力之比为
FA∶FB＝1∶3
故选C。
5．A
【详解】
小球所受重力和轻杆的作用力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有
解得
故选A。
6．B
【详解】
当汽车通过拱桥顶点是，根据牛顿第二定律
联立解得
如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则车对桥顶的压力为零，即
代入解得
故ACD错误，B正确。
故选B。
7．B
【详解】
A．由F＝mω2r可知半径相同时，角速度越大绳越易断，故A错误；
B．由
可知周期相同时，半径越大绳越易断，故B正确；
C．由
可知线速度相等，半径越小绳越易断，故C错误；
D．由F＝mvω判定角速度相等时，线速度越大绳越易断，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
如图所示
F1＝Fcos
30°
F2＝Fsin
30°
F2＝G
F1＝ma
所以
a＝g
F＝2G
选项B正确，ACD错误。
故选B。
9．B
【详解】
正常行驶时内、外轨道均不向车轮施加侧面压力，这时的向心力
F＝
车速是190
km/h所需向心力为
F′＋F＝
F′＝－F＝137
500
N
故选B。
10．CD
【详解】
A．衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，A错误；
C．脱水筒转动角速度增大以后，支持力增大，故衣服对筒壁的压力也增大，C正确；
B．对于水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，说水滴受向心力本身就不正确，B错误；
D．随着脱水筒转动角速度的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，故脱水筒转动角速度越大，脱水效果会越好，D正确。
故选CD。
11．Pa
【解析】
用绳子拉着小球在光滑的水平面上运动，如果绳子突然断了，在水平方向小球将不受力的作用，所以将保持绳子断时的速度做匀速直线运动，即Pa的方向运动．
【点睛】掌握牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到任何力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；指静止的物体不受力将保持静止，运动的物体不受力，将保持匀速直线运动状态．
12．
【详解】
[1]．根据牛顿第二定律有：
．
[2]．根据平行四边形定则，如图．空气对飞机的作用力
．
13．
A
【解析】
【详解】
当绳子的拉力等于A的最大静摩擦力时，角速度达到最大，此时A在水平方向受到的摩擦力与绳子的拉力大小相等，所以绳子的拉力不能超过A受到的最大静摩擦力μmg．对B有：T+μmg=mω2L，其中：T=μmg．
所以．
此时处在平衡状态的物体是A.
14．见解析
【详解】
涉及到的对象均在水平面做匀速圆周运动，可简化为如图所示模型，由合外力作为向心力可得
可得，即飞椅或链球速度越大，越大。
15．
【详解】
要使车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，应使汽车受到的重力、支持力的合力恰好作为向心力，由向心力公式可得
其中路面与水平面的夹角满足
联立可得。
16．见解析所示
【详解】
根据对小球的受力分析，可得小球的向心力
根据牛顿第二定律可得小球运动的向心加速度
根据几何关系可知小球做圆周运动的半径
可得
从此式可以看出，当小球运动的角速度增大时，夹角也随之增大。因此，要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。
答案第6页，总7页