作业(二)生活中的圆周运动-2024年高一物理暑假作业(人教版)

[每日格们]在真实的生命里，每杜伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步 高一物理 作业（二） 今 月 B 星期 生活中的圆周运动 天气 1考点突破 知识点一火车转弯问题的分析 1.向心力的来源分析 F FR 火车速度合适时，火车受重力和支持力作 A.v= mR B.v= m 用，火车转弯所需的向心力完全由重力和 mR D.v= R 支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小 C.v= NF mF F=mgtan8。 2.下图为一赛车过弯的照片，赛车速度方向 垂直纸面向里，弯道外高内低，弯道平面与 水平面的夹角为日，两轮所受地面的支持 力分别为FN1和FN2,此时刻圆弧的圆心 在距车水平向右的r的位置(r>L,L为车 长)。若不需要地面给轮胎任何图中沿斜 面向下或向上摩擦力作用的情况下，赛车 2.规定速度分析 的速度应为 () 若火车转弯时只受重力和支持力作用，不 受轨道侧向压力，则ngtan=m尺，可得 u,=√gRtan0。(R为弯道半径，0为轨道 圆心0方向 所在平面与水平面的夹角，。为转弯处的 规定速度) 3.轨道压力分析 当火车行驶速度v与规定速度不相等时， & 火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力 tan 0 B.√grtan 0 提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用， gr 具体情况如下： C.si D.√grtan0sin0 (1)当火车行驶速度>u时，外轨道对轮 知识点二汽车过桥问题分析 缘有侧压力。 1.过凹形路面最低点时，汽车的加速度方向 (2)当火车行驶速度v<。时，内轨道对轮 竖直向上，处于超重状态，为使对路面压力 缘有侧压力。 不超出最大承受力，汽车有最大行驶速度 ■跟踪训练 限制。 1.汽车在水平路面上转弯时，若速度过大将 2.应用牛顿第二定律列方程时，应取加速度 做离心运动而造成事故。已知汽车质量 方向为正方向。 为m,转弯半径为R,最大静摩擦力为F, 3.汽车对路面的压力与路面对汽车的支持力 则最大安全转弯速度为 是作用力与反作用力。 5 署假作业瑰实是此岸，理想是彼岸，中间隔着黹急的河流，行动则是架在河上的桥莱。 [每日格言] ■跟踪训练 6.如图所示，运动员以速度v在倾角为0的 3.(2024·江苏徐州高一统考)如图所示，一 倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员 辆小汽车匀速驶上圆弧拱桥。下列说法正 及自行车的总质量为m,做圆周运动的半 确的是 径为R,重力加速度为g,则 A.车对桥的压力大于桥对车的支持力 B.车对桥的压力小于桥对车的支持力 C.车对桥的压力大于车的重力 D.车对桥的压力小于车的重力 A.将运动员和自行车看作一个整体，受重 4.如图所示，汽车以一定的速率运动，当它通 过凸形拱桥最高点a、水平路面b点、凹形 力、支持力、摩擦力、向心力作用 桥最低点c和斜面上的d点时，汽车对地 B.运动员运动过程中线速度不变 面压力最大的位置是在 C.运动员和车受到的合力大小为F= R D.若运动员加速，运动员将做离心运动 A.a B.b 2综合训练 C.c D.d 1.汽车以72km/h的速度通过凸形桥最高点 知识点三离心运动的理解 离心现象的本质是物体惯性的表现。做 时，对桥面的压力是车重的子g取10m/, 圆周运动的物体，由于惯性，总是有沿着圆周 则当车对桥面最高点的压力恰好为零时，车 切线飞出去的倾向，之所以没有飞出去，是因 速为 ( ) 为受到向心力的作用。从某种意义上说，向 A.40 km.h B.120 km/h 心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切 C.30 m/s D.40 m/s 向方向拉回到圆周上来。 2.(2024·菏泽检测)在 ■跟踪训练 修筑铁路时，弯道处 5.航天员在天宫课堂演示了“水油分离”实 的外轨会略高于内 验。瓶子中装有水和油，用细绳系住瓶口， 航天宫手持细绳的另一端，使瓶子在与身 轨，如图所示，当火车 体平行的平面内做圆周运动，下列说法正 以规定的行驶速度v转弯时，下列说法正 确的是 ( 确的是 ( A.瓶子速度小于某一值就不能做完整圆 A.当火车的质量改变时，规定的行驶速度 周运动 也改变 B.瓶子的线速度一定，细绳越短，油和水 B.当火车的速度大于v时，外轨将受到轮 越容易分离 缘的挤压 C.航天员在某时刻松开细绳，瓶子将继续 C.当火车的速度小于时，火车将有向外 做匀速圆周运动 侧冲出轨道的危险 D.经过一段时间圆周运动后，密度小的油 D.设计弯道处的外轨略高于内轨主要是 将聚集在靠近瓶子底部的位置 为了减少车轮与铁轨间的摩擦 6 [每日格门感激每一个新的挑战，因为它会锻造你的意志和品格。 高一物理 3.如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时 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.小球在最高点时的速度为√g B.小球在最高点时对杆的作用力为零 A.汽车对路面的压力等于汽车的重力 C.若增大小球的初速度，则过最高点时球 B.汽车对路面的压力小于路面对汽车的 对杆的作用力一定增大 支持力 D.若增大小球的初速度，则在最低点时球 C.汽车所需的向心力等于路面对汽车的 对杆的作用力一定增大 支持力 7.航天员在空间站内进行 D.为了防止爆胎，汽车应低速驶过 4.长度为L=0.5m的轻质 太空授课。如图所示， 细杆OA,A端有一质量为 正用轻绳悬挂着的小球 m=3kg的小球，如图所 进行实验。下列说法正 示，小球以O点为圆心在竖 确的是 直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的 A将球从静止释放，小球来回摆动 速率为2m/s,g取10ms2,则此时小球受到 B.将球从静止释放，小球“飘浮”在空中， 轻质细杆的力为 ( 是因为小球不受重力作用 A.24N的拉力 B.24N的支持力 C.沿垂直细绳方向推小球，给小球垂直细 C.6N的支持力 D.6N的拉力 绳的初速度，只有当小球的初速度大于 5.(2024·准安月考)将小车从如 凹形桥模拟器 某一值时，小球才能做完整的匀速圆周 图所示的凹形桥模拟器某一位 运动 置释放，小车经过最低点后滑 D.沿垂直细绳方向推小球，给小球垂直细 向另一侧，此过程中托盘秤的 最大示数为1.80kg。已知玩 托盘种 绳的初速度，只要给小球一个初速度， 具小车质量为0.40kg,凹形桥模拟器质量为 小球就能做完整的匀速圆周运动 1.00kg,圆弧部分的半径为R=0.20m,重 8.(多选)(2023·邢台检测) 力加速度g大小取10m/s。则此过程中小 如图所示，质量为m的小 车通过最低点时的速度大小为 ( 球固定在杆的一端，在竖 A.2 m/s B.√2m/s 直面内绕杆的另一端做圆 D.mis 周运动。当小球运动到最高点时，瞬时速 C.2√2m/s 6.长为1轻杆一端固定在光 度知√g,L是球心到0点的距离，则 滑水平轴O上，另一端系 球对杆的作用力是 一质量为m的小球，如图 所示，在最低点给小球一 A.2mg B.压力 初速度，使其在竖直平面 C.拉力 3 D.2mg 罢假作业人生的价值，并不是用时间，面是用深度去衡量的。 [每日格言] 9.如图甲所示，一长度为L=1m的轻绳， 10.某游乐设施如图所示，由半圆形APB和 一端固定在过O点的水平转轴上，另一 直线BC组成的细圆管轨道固定在水平 端固定一质量m=2kg可视为质点小球， 桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道 整个装置绕O点在竖直面内转动，小球 内壁光滑。已知APB部分的半径R= 通过最高点时，绳对小球的拉力F大小 0.2m,BC段长L=1.6m。弹射装置将 与速度平方2的关系如图乙所示，重力 一质量m=0.2kg的小球（可视为质点） 加速度为g=10m/s2,求： 以水平初速度。从A点弹人轨道，小球 从C点离开轨道水平抛出，落地点D离 C点的水平距离为s=2.5m,桌子的高度 2m2s-) h=1.25m,不计空气阻力，取g=10m/s2,求： 16 甲 (1)图乙中v。的大小： (2)图乙中F。的大小。 (1)小球水平初速度。的大小； (2)小球在半圆形轨道上运动时的角速度ω 以及从A点运动到C点的时间t: (3)小球在半圆形轨道上运动时细圆管对 小球的作用力F的大小。（结果保留三 位有效数字) 8暑假作业任何的假制，都是从自己的内心开始的。忘掉失救，不过要牢记失败中的教训。 [每格言] 10.解析(1)质点的角速度大小为m一， 2 止爆胎，应使路面对汽车的支持力F小一些，由F、=m尺十 国周运动的半径为=台，所以质点的向心加造度大小为 mg,可知应该减小车速，故选项D正确。 4,C对通过A点的小球分析，假设杆对小球施加了向下的拉 a=rw2,联立解得a=,。」 力，由牛频第二定律可知mg十F=m艺，解得F=一6N,负号 (2)根据加递度的定义式可得，物体做圆周运动的加逸度 说明杆对球是向上的支持力，选项C正确。 大小为a'=△知 ·5.B设小车通过凹形桥最低，点时的速度大小为，凹形桥模 拟器对小车的支持力为F、,支持力F、与小车重力mg的 答案1片(2)出 合力提供向心力，由牛顿第二定律有F、一mg=m尺，由题 作业（二）生活中的圆周运动 意和牛顿第三定律可知F=8.0N,代入数据解得小车速 [考点突破]一跟踪训练 1.B根据题意可知，汽车以最大安全速度转弯时，最大静摩： 度大小为u=√2m/s,选项B正确，A、C,D错误。 6.D杆模型中，小球刚好能通过最高点P的速度为0，故选 馨力提供微国周运动的向心力，则有=m发，解得= 项A错误：设小球在最高点时对杆的作用力为F,根据牛领 下，故选项B正确 第二定律有F-mg=0,得F=mg,故选项B错误：在最高 m 点，当速度大于，轻杆表现为拉力，当速度小于√gl,轻 2.B赛车过弯完全不依靠摩擦力，转弯时所需的向心力由重： 杆表现为支持力，根据牛顿第二定律知，在最高点当速度大 力和路面的支持力的合力提供，有mga0=m二，化简可 于l时，速度增大，则轻杆的作用力增大，当速度小于g 时，速度增大，则轻杆的作用力减小，故选项C错误：在最低 得v=√gran0,故选项A、C.D错误，B正确。 3.D一辆小汽车匀速驶上国弧拱桥，小车加速度向下，处于 点有F一mg=m号F=mg十m号，若增大小球的初建度， 失重状态，所以车对桥的压力小于车的重力，而车对桥的压： 则F增大，故选项D正确。 力与桥对车的支持力是相互作用力，大小相等，故选项D:7,D在空间站上，物体仍受重力作用，但是处于完全失重状 正确。 态，所以将球从静止释放，小球“飘浮“在空中：只要给小球 4.C在a,点处做圆周运动，合力向下，因此车对地面压力小： 一个初速度，小球即可在竖直面内做匀递圈周运动，速度大 于重力：在b点处，对地面的压力等于重力：在点处合力向 小保持不变，故选项A、B、C错误，D正确。 上，因此对地面的压力大于重力：在d处对斜而的压力小于：8.AB在最高点时，设杆对球的作用力为F、,根据牛频第二 重力，因此C点处压力最大，故选项C正确。 5.B绕地球句速圆周运动的空间站中为完全失重状态，瓶子： 定痒有mg十R、=m二F一一合m,负子泉示与重力方 受细绳拉力做圆周运动，瓶子速度小于某一值仍能做完整： 向相反，说明该作用力是杆对球的支持力，反过来球对杆的 国周运动，故选项A错误：不受拉力则在空间站中做匀速直· 作用力是压力。 线运动，故选项C错误：由F=m旷，口一定，r越小，F越大，9.解析(1)小球在最高点，根据牛顿第二定律有F十mg= 密度大的物质所需向心力越大，越容易发生离心现象而沉： m艺，当F=0时w2=gL,解得双=V=而w 积瓶子底部，密度大的水将聚集在靠近瓶子底部的位置，故： 选项B正确，D错误。 (2)由(1)可知Fm号-mg,F产图像的斜率16一日 : 6.C将运动员和自行车看作一个整体，受重力、支持力、摩擦： 力作用，三个力的合力提供向心力，选项A错误：运动员运： 2,代入数据解得F,=12N 动过程中线速度大小不变，方向不断变化，选项B错误：运： 答案(1)/10ms(2)12N 动员受到的合力大小为F=m 尺，选项C正确：只有向心力10，解析(1)小球离开轨道后微平抛运动，则 “供”小于“需”，运动员才会做离心运动，题目中没有体现， 竖直方向：h=名，水平方向：= 故选项D错误。 得w=s√条=2.5X2ms=5ms 10 [综合训练 1.D根格年机第二定体得以是g=m紧以=m紧， (2)小球在半圆形轨道上运动时的角速度为 解得购=40m5,故选项D正确。 5 : R0.2 rad s-25 rad/s. 2.B当火车以规定的行驶速度t转弯时，满足mgtan0=! n民即v-√复Ran0,与火本的质量无关，递项A婚误：若 小球从A到B的时间为1=水-X02心0.13s 5 速度大于规定速度知时，重力和支持力的合力不够提供向心： 从B到C微匀速直线运动，时问为2=上= 5 s=0.32s, 力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，此时火车将 因此从A点运动到C点的时间为1=十t2=0,13s十 有向外侧冲出轨道的危险，故选项B正确，C错误：内外轨道： 0.32s=0.45s。 有高度差，主要是为了火本拐弯时不侧向挤压本轮轮缘，靠： (3)根据牛顿第二定律得，间管对小球的水平作用力大小 重力和支持力的合力提供向心力，故远项D错误。 3.D设路面对汽车的支持力为F、·在最低点，根据牛顿第二 为E,=m=0.2X52N=25N,整直作用力大小为F 定律有人一mg=m发，所以F、>mg,根据牛顿第三定律 =mg=2N,故细圆管对小球的作用力为F=√F,2十F,2 知，汽车对路面的压力等于路面对汽车的支持力，所以汽车 =√252+22N=√629N≈25.1N. 对路面的压力大于汽车的重力，故选项A、B,C错误：为了防： 答案(1)5m/s(2)25rads0.45s(3)25.1N 50