2.3 2.4 圆周运动与人类文明(选学)略（课时作业）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（教科版）

[基础达标练] 1．下列关于离心现象的说法错误的是(　　) A．当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象 B．洗衣机脱水时是利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉的 C．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动 D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失后，物体将沿着圆周切线方向运动 解析：离心力是不存在的，物体不会受到离心力，当物体受到的指向圆心的合外力突然消失或减小，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时产生离心现象，故A错误，C正确；湿衣服在洗衣机里脱水时，衣服做匀速圆周运动，利用离心运动将附着在衣服上的水分甩掉，故B正确；做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失后，由于惯性，物体继续保持该速度做匀速直线运动，所以将沿着圆周切线方向运动，故D正确。本题选择错误的，故选A。 答案：A 2．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙。以下说法正确的是(　　) A．Ff甲小于Ff乙 B．Ff甲等于Ff乙 C．Ff甲大于Ff乙 D．Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关 解析：静摩擦力分别提供两车做匀速圆周运动的向心力，Ff甲＝m，Ff乙＝m，因r甲>r乙，故Ff甲小于Ff乙，故A正确。 答案：A 3．(多选)荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动。如图所示，某同学正在荡秋千，A和B分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是(　　) A．在B位置时，该同学速度为零，处于平衡状态 B．在A位置时，该同学处于超重状态 C．在A位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力，处于超重状态 D．由B到A过程中，该同学向心加速度逐渐增大 解析：在B位置时，该同学的速度为零，向心力为零，即沿绳子方向的合力为零，其合力等于重力沿圆弧切向分力，合力不为零，不是处于平衡状态，故A错误；在A位置时，该同学的加速度向上，处于超重状态，故B正确；在A位置时，该同学对秋千踏板的压力和秋千踏板对该同学的支持力是一对相互作用力，大小相等，故C错误；该同学的向心加速度a＝，由B到A过程中，速度逐渐增大，向心加速度逐渐增大，故D正确。 答案：BD 4．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的。如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速度至少为(　　) A．15 m/s　　　　　　　 B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 解析：车对桥顶的压力为mg，根据牛顿第三定律得桥顶对汽车的支持力为FN＝mg 对汽车受力分析，由向心力公式可得mg－FN＝m 若汽车对桥面没有压力时，重力提供向心力，得 mg＝m 联立解得v0＝30 m/s，故A、B、C错误，D正确。 答案：D 5．2020年6月30日，赤峰至喀左高铁正式通车，开启了赤峰的高铁时代。已知两轨间宽度为L，内外轨高度差是h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，该弯道的设计速度最为合适的是(　　) A. B. C. D. 解析：转弯中，当内外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图所示， 根据牛顿第二定律得mgtan θ＝m 斜面倾角的正切值满足tan θ＝ 解得该弯道的设计速度为v＝，故A正确，B、C、D错误。 答案：A 6．轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一质量为m的小球，如图所示，给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点P，下列说法正确的是(　　) A．小球运动到最低点时为失重状态 B．小球在最高点时对杆的作用力大小为mg C．若增大小球的初速度，则在最高点时小球对杆的力一定增大 D．若增大小球的初速度，则在最高点时小球对杆的力一定减小 解析：在最低点，小球有向上的向心加速度，为超重状态，故A错误。以小球为研究对象，设在最高点时轻杆对小球的作用力大小为F，方向竖直向上，小球刚好能通过最高点P，速度为零，根据牛顿第二定律得mg－F＝m＝0，即有F＝mg，再由牛顿第三定律得，小球在最高点时对轻杆的作用力也为mg，方向竖直向下，故B正确。对于小球，在最高点时，若v＜时，杆对球的作用力方向竖直向上，由以上得到F＝mg－m，增大小球的初速度，杆对球的作用力F减小，则球对杆的力减小；若v＞时，杆对球的作用力方向竖直向下，有mg＋F＝m，得F＝m－mg，当速度v增大时，杆对球的作用力F增大，则球对杆的力增大，故C、D错误。 答案：B 7．如图所示，质量为m的小球置于内表面光滑的正方体盒子中，盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着这个盒子在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，盒子在运动过程中不发生转动。已知重力加速度为g，盒子经过最高点A时与小球间恰好无作用力，则以下说