第2章 3 圆周运动的实例分析（作业）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】教科版

[课下作业] [基础巩固] 1．(2021·沭阳期中)下列现象中属于防止离心现象带来危害的是(　　) A．为使火车安全通过弯道，修建铁路时常把外轨道修得比内轨道高一些 B．汽车在过弯道时，有时不用减速也能安全通过 C．脱水筒转动时可以将湿衣服上的水甩去 D．公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒 答案　A 2．(2021·淄博检测)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动(如图所示)。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是(　　) A．手掌对苹果的摩擦力越来越大 B．苹果先处于超重状态，后处于失重状态 C．手掌对苹果的支持力越来越小 D．苹果所受的合外力越来越大 解析　从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知，摩擦力越来越大，故A正确。苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中，加速度在竖直方向上有向下的分加速度，可知苹果一直处于失重状态，故B错误。从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的分加速度逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可知支持力越来越大，故C错误。苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。 答案　A 3．一汽车通过拱形桥顶点时的速度为15 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，车速至少为(　　) A．15 m/s　　　　　　　 B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 解析　当FN＝G时，因为G－FN＝m，所以G＝m，当FN＝0时，G＝m，所以v′＝2v＝30 m/s。 答案　D 4．在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做是做半径为R的圆周运动。设内外路面高度差为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摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于(　　) A． B． C． D． 解析　要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，重力与支持力的合力等于向心力mgtan θ＝m tan θ＝ 联立解得汽车转弯时的车速v＝。 答案　B 5．如图所示，运动员以速度v在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员及自行车的总质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，将运动员和自行车看作一个整体，则(　　) A．受重力、支持力、摩擦力、向心力作用 B．受到的合力大小为F＝ C．若运动员加速，则一定沿倾斜赛道上滑 D．若运动员减速，则一定沿倾斜赛道下滑 解析　A．将运动员和自行车看作一个整体，受到重力、支持力、摩擦力作用，向心力是按照力的作用效果命名的力，不是物体受到的力，故A项与题意不相符；B．运动员骑自行车在倾斜赛道上做匀速圆周运动，合力指向圆心，提供匀速圆周运动需要的向心力，所以F＝，故B项与题意相符；C．若运动员加速，由向上运动的趋势，但不一定沿斜面上滑，故C项与题意不相符；D．若运动员减速，有沿斜面向下运动的趋势，但不一定沿斜面下滑，故D项与题意不相符。 答案　B 6．(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图为某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc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．路面外侧高内侧低 B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动 C．车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小 解析　汽车在公路转弯处做圆周运动，需要外力提供向心力，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，即没有指向公路两侧的摩擦力，此时的向心力由地面的支持力和重力的合力提供，故路面外侧高内侧低，选项A正确；当车速低于vc时，车所需向心力减小，车可能只是具有向内侧滑动的趋势，不一定能够滑动，选项B错误；同理，当车速高于vc，且不超出某一最高限度，车辆可能只是有向外侧滑动的趋势，不一定能够滑动，当超过最大静摩擦力时，才会向外侧滑动，故选项C正确；当路面结冰时，只是最大静摩擦力变小，vc值不变，D错误。 答案　AC 7．(多选)一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　　) A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 N C．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车不会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速