高中物理课下能力提升七生活中的圆周运动新人教版必修34.pdf

积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 课下能力提升 (七) 生活中的圆周运动 基础练 一、选择题 1(2016·怀化高一检测)如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速 圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是( ) AF突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 BF突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 CF突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 DF突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心 2(2016·济南月考 )“快乐向前冲”节目中有这样一个项目，选手需要借助悬挂在高处 的绳飞跃到鸿沟对面的平台上，已知选手的质量为m，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳 与竖直方向夹角为，如图所示，不考虑空气阻力和绳的质量(选手可视为质点)，下列说法 正确的是 ( ) A选手摆动到最低点时所受绳子的拉力等于mg B选手摆动到最低点时所受绳子的拉力大于mg C选手摆动到最低点时所受绳子的拉力大于选手对绳子的拉力 D选手摆动到最低点的运动过程为匀变速曲线运动 3一轻杆下端固定一质量为M的小球，上端连在轴上，并可绕轴在竖直平面内运动， 不计空气阻力，在最低点给小球水平速度v0时，刚好能到达最高点，若小球在最低点的瞬 时速度从v0不断增大，则可知( ) A小球在最高点对杆的作用力不断增大 B小球在最高点对杆的作用力先减小后增大 C小球在最高点对杆的作用力不断减小 D小球在最高点对杆的作用力先增大后减小 4多选 (2016·金华高一检测)如图所示，洗衣机的甩干筒在转动时有一衣服附在筒壁 上，则此时 ( ) A衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力 B衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 C筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大 D筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大 5多选 如图所示， 汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力 及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是( ) A竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力 B在竖直方向汽车可能只受两个力：重力和桥面的支持力 C在竖直方向汽车可能只受重力 D汽车对桥面的压力小于汽车的重力 二、非选择题 6在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，路面与水平面间的夹角为，且tan 0.2；而拐弯路段的圆弧半径R200 m。若要使车轮与路面之间的侧向摩擦力等于零，车速 v应为多少？ (g10 m/s 2) 提能练 一、选择题 1多选 在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江，若把滑铁索过江简化成如图所 示的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，A、B间的距离为L 80 m，绳索的 最低点与AB间的垂直距离为H8 m，若把绳索看作是圆弧，已知一质量m52 kg 的人借 助滑轮 (滑轮质量不计 )滑到最低点的速度为10 m/s(取g 10 m/s 2)，那么 ( ) A人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动 B可求得绳索的圆弧半径为104 m C人在滑到最低点时对绳索的压力为570 N D在滑到最低点时人处于失重状态 2在质量为M的电动机飞轮上，固定着一质量为m的重物，重物重心到转轴的距离 为r，如图所示。为了使电动机不从地面上跳起，电动机飞轮的转动角速度不能超过( ) A. Mm mr gB. Mm mr g C. Mm mr gD. Mg mr 3质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径， 如图所示。 已知小球以速度v通过最高点时对圆管外壁的压力恰好为mg，则小球以速度 v 2通 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 过圆管的最高点时( ) A小球对圆管内、外壁均无压力 B小球对圆管外壁的压力等于 mg 2 C小球对圆管内壁的压力等于 mg 2 D小球对圆管内壁的压力等于mg 4多选 (2016·淄博高一检测)如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，最大静 摩擦因数均为，已知A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴距离均为R，C距离 轴为 2R，则当圆台逐渐加速旋转时( ) AC物体的向心加速度最大 BB物体的摩擦力最小 C当圆台转速增加时，C比A先滑动 D当圆台转速增加时，B比A先滑动 5多选 中国首位“太空教师”王亚平在“天宫一号”太空舱内做了如下两个实验：实 验 1，将一个细线悬挂的小球由静止释放，小球呈悬浮状。实验2，拉紧细线给小球一个垂 直于线的速度，小球以悬点为圆心做匀速圆周运动。设线长为L，小球的质量为m，小球做 圆周运动的速度为v。已知地球对小球的引力约是地面重力mg的 0.9 倍，则在两次实验中， 细线对球拉力的大小是( ) A实验 1 中拉力为0 B实验 1 中拉力为0.9mg C实验 2 中拉力为0.9mgmv 2 L D实验 2 中拉力为m v2 L 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 二、非选择题 6(2016·南阳月考 )如图所示，质量m2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形 桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N(g 取 10 m/s 2)，则： (1)汽车允许的最大速率是多少？ (2)若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？ 答案 基础练 1解析：选A 若F突然消失，小球所受合力突变为零，将沿切线方向匀速飞出，A 正确；若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D 错 误；若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C 错误。 2解析：选B 由于选手摆动到最低点时，绳子拉力和选手自身重力的合力提供选手 做圆周运动的向心力，有FTmgFn，FTmgFnmg，B 正确， A 错误； C 中两力为作用 力和反作用力，大小相等，C 错误；选手到最低点过程中，加速度大小和方向都变化，D 错 误。 3解析：选B 杆在最高点对小球的弹力既可能向上又可能向下，因此，小球在最高 点的速度可以为零。 当最高点杆对小球的作用力为零时，重力提供向心力， 由mg mv20 R 可知， 临界速度v0gR。随着最低点的瞬时速度从v0不断增大，小球对杆的作用力先是方向向 下减小到零，然后方向向上逐渐增大，故B 正确。 4解析：选AC 衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用，A 正确；衣服随筒壁在 水平面内做圆周运动，筒壁的弹力提供向心力，B 错误；因FNm 2r，所以筒壁的弹力随 筒的转速的增大而增大，C 正确；衣服在竖直方向的合力等于零，所以筒壁对衣服的摩擦力 始终等于重力，不随转速变化，D 错误。 5解析：选BCD 一般情况下汽车受重力和支持力作用，且mgFNmv 2 r ，故支持力 FNmgm v2 r ，即支持力小于重力，A 错误， B、D 正确；当汽车的速度vgr时，汽车所 受支持力为零，C 正确。 6解析：汽车在高速路上拐弯的向心力 Fnmgtan 而Fnm v2 R 所以mgtan mv 2 R 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 vgRtan 10×200×0.2 m/s 20 m/s 答案： 20 m/s 提能练 1解析： 选 BC 从最高点滑到最低点的过程中速度在增大，所以不可能是匀速圆周运 动， A 错误；如题图由几何关系： L 2 2(R H)2R2，解得R104 m，B 正确；滑到最低点 时，由牛顿第二定律：FNGm v2 R，可得 FN570 N ，由牛顿第三定律，人对绳索的压力 为 570 N， C 正确；在最低点，人对绳索的压力大于重力，处于超重状态，D 错误。 2解析：选B 当重物转动到最高点时，对电动机向上的拉力最大，要使电动机不从 地面上跳起，重物对电动机的拉力的最大值FTMg。对重物来说，随飞轮一起做圆周运动 所需的向心力是由重力和飞轮对重物的拉力FT的合力提供的，FT和FT是一对作用力和 反作用力。由牛顿第二定律得FTmgm 2r，代入数值得 Mm mr g，B 正确。 3解析：选C 设小球做圆周运动的半径为r，小球以速度v通过最高点时，由牛顿第 二定律得2mgmv 2 r ；小球以速度 v 2通过圆管的最高点时，设小球受向下的压力 FN，有mg FNm v/2 2 r ；由得FN mg 2 ，该式表明， 小球受到向上的支持力，由牛顿第三 定律知小球对圆管内壁有向下的压力，大小为 mg 2 ，C 正确。 4解析：选ABC 由an 2r 知 A 正确；由Fnm 2r 及mAmB、rCrB知 B 正确；由 mgm 2r 知， C 正确， D 错误。 5解析：选AD 实验 1中，小球处于完全失重状态，拉力为0， A 正确， B 错误；实 验 2 中小球受到的拉力提供向心力，大小为m v2 L ，C 错误， D 正确。 6解析： (1)汽车在凹形桥面的底部时，由牛顿第三定律可知，桥面对汽车的最大支持 力FN13.0×105 N，根据牛顿第二定律得FN1mgm v2 r 即v FN1 m g r 3.0×105 2.0×10410 × 60 m/s 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 103 m/sgr106 m/s 故汽车在凸形桥最高点上不会脱离桥面，所以最大速率为103 m/s 。 (2)汽车在凸形桥面的最高点时，由牛顿第二定律得 mgFN2mv 2 r 则FN2 m g v 2 r 2.0×104× 10 300 60 N 1.0×105 N 由牛顿第三定律得，在凸形桥面最高点汽车对桥面的压力为1.0×105 N。 答案： (1)103 m/s (2)1.0×105 N