作业(九) 生活中的圆周运动-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第二册知能达标训练（人教版2019）

作业(九) 生活中的圆周运动 #2} 摩擦力提供向心力的情形,即mg=R,可得最大速 1.A 2.A 从c到d的过程中,加速度大小不变,加速度在水平 率一 gR,则知②和③的速率相等,且大于①的速 方向上的分加速度逐渐增大,根据牛顿第二定律知,摩 率,选项B错误;根据1-三,可得①②③所用的时间分 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, 2rn,其中13 别为.(Gr十2)r 1”22r(n+1) 可知苹果一直处于失重状态,故B错误;从c到的过 一,一 7ngr 2gr ②ngr 程中,加速度大小不变,加速度在竖直方向上的分加速 最小,可知线路③所用时间最短,选项C正确;在圆张轨 度逐渐减小,方向向下,则重力和支持力的合力逐渐减 道上,由牛顿第二定律可得:mg三ma。,a。一g,可知 小,可知支持力越来越大,故C错误;苹果做匀速围周运 三条路线上的向心加速度大小均为ug,选项D正确。 动,合力大小不变,方向始终指向圆心,故D错误。 10.解析 (1)当小车以10m's 3.B 要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进 的速度经过桥顶时,对小车 t 方向)等于零,重力与支持力的合力等于向心力mgtan 受力分析,如图所示,小车受 ,& -nR 重力G和支持力F;根据 行# 向心加速度公式得 ##.# -2.5ms2. 联立解得汽车转弯时的车速v一 G (2)根据牛顿第二定律得 G-F-ma 7 解得F-G-ma-1600x10-1600x2.5N _n{} 1.2X10N. r莒 选A。 (3)当F一0时,汽车将做平抛运动, 5.AC 汽车在公路转弯处做圆周运动,需要外力提供向 由mg- 心力,当汽车行驶的速率为u.时,汽车恰好没有向公路 答案 (1)2.5m/s② (2)12 000 N (3)20m/s 内外两侧滑动的趋势,即没有指向公路两侧的摩擦力, 11.解析 汽车在水平弯道上拐弯,可视为汽车做匀速圆 此时的向心力由地面的支持力和重力的合力提供,故路 周运动,其向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供,当 面外侧高内侧低,选项A正确;当车速低于v.时,车所 静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的弯 需向心力^{①减小,车可能只是具有向内侧滑动的趋 }其共中一 道半径最小,有 fmx-0.6mg=m 势,不一定能够滑动,选项B错误;同理,当车速高于 rmin 且不超出某一最高限度,车辆可能只是有向外侧滑动的 108 km/h=30m/s,故弯道的最小半径rmin=150m。 答案 150m 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 12.解析(1)物块经B点时,对轨道的压力恰好为零,重 擦力变小,v.值不变,D错误。 力刚好提供向心力,则有 mg-n^{R B{} 6.CD汽车在水平面转弯时做圆周运动,所受的力有重 力、弹力、静摩擦力,重力与弹力平衡,侧向静摩擦力提 供向心力,故A错误; 汽车转弯的速度为20m/s时,需要的向心力 (2)在A点,根据牛颜第二定律可得 80N-1.0X10 N 而汽车所受的最大静摩擦力 fm.-1.4×10N>F 所以汽车不会发生侧滑,故B错误,C正确; 汽车能安全转弯的最大向心加速度为 根据牛顿第三定律可知,物块经A点时对轨道的压力 大小为24N,方向竖直向下。 n (3)物块离开B点后做平抛运动,则竖直方向有2R一 故D正确。 #2## 7.C 游客做匀速圆周运动的向心力是由侧壁对人的支 持力提供的,当转速达到某一数值后这个支持力F也 水平方向有:一vg 达到某一数值,使得人受到的摩擦力与人的重力平衡, 联立解得x-20m。 地板塌落后人就不会下落,故C正确。 答案(1)10m(2)24N,方向竖直向下 8.AB 小物块在最高点时对半球刚好无压力,表明从最 (3)20m 高点开始小物块即离开球面做平抛运动,A正确,C错 作业(十)圆周运动中的临界问题 。 误;由g一”知,小物块在最高点的速度大小v一 1.B 设此时杆对小球的作用力为拉力, gR,又由于R=gt*,v,=gt,x=vt,故x=v2R, 解得Fr-3mg B正确;tan--2,0>45”,D错误。 正号说明力的方向与假设相同,即球受到的力为杆向上 9.ACD 由几何关系可得,路线①②③赛车通过的路程分 的拉力,根据牛领第三定律可知杆受到向下的3m拉 别为:(nr十2r)、(2xr十2r)和2xr,可知路线①的路程最 短,选项A正确;圆周运动时的最大速率对应着最大静 力,故B正确,A、C、D错误。作业(九) 生活中的圆周运动 [基础训练] 5.(多选)公路急转弯处通常 1.下列现象中属于防止离心现象带来危害的是 是交通事故多发地带。如 图所示为某公路急转弯处 内健 外侧 ( 是一圆孤,当汽车行驶的速 A. 为使火车安全通过弯道,修建铁路时常把外轨 率为心时,汽车恰好没有向 道修得比内轨道高一些 公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处 B.汽车在过弯道时,有时不用减速也能安全通过 A.路面外侧高内侧低 C.脱水简转动时可以将湿衣服上的水用去 B.车速只要低于 ,车辆便会向内侧滑动 D.公共汽车急刹车时,乘客都向前倾倒 C.车速虽然高于v,但只要不超出某一最高限 2.应用物理知识分析生活中的 度,车辆便不会向外侧滑动 常见现象,可以使物理学习 D. 当路面结冰时,与未结冰时相比,o.的值变小 更加有趣和深入,例如你用 0. 6.(多选)一质量为2.0×10{}kg的汽车在水平公路 手掌平托一苹果,保持这样 上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为 的姿势在竖直平面内按顺时 1.4×10N,当汽车经过半径为80m的弯道时. 针方向做匀速圆周运动,如 下列判断正确的是 ( ) 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 A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和 D.苹果所受的合外力越来越大 向心力 3.在高速公路的拐弯处,通常路面 B.汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为 都是外高内低。如图所示,在某 1.4×10N 路段汽车向左拐弯,司机左侧的 C.汽车转弯的速度为20m/s时汽车不会发生 路面比右侧的路面低一些,汽车的运动可看作是 侧滑 做半径为R的圆周运动。设内外路面高度差为 D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过 .路基的水平宽度为d,路面的宽度为L。已知 7.0m/s{ 重力加速度为g,要使车轮与路面之间的横向摩 7.有一种大型游戏器械,它是一个圆简型大容器,简 擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时 壁竖直,游客进入容器后靠简壁站立,当圆筒开始 的车速应等于 C 转动后,转速加快到一定程度时,突然地板塌落,游 #B.# gRh 客发现自己没有落下去,这是因为 A.游客受到的简壁的作用力垂直于简壁 D. {## /gRd B.游客处于失重状态 C.游客受到的静摩擦力等于重力 4.(2024·河南平顶山校联考)一牺汽车以相同的 D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势 速率连续通过可视为圆孤的回桥与凸桥,如图所 [能力提升] 示。已知汽车通过凹桥最低点对桥面的压力为 8.(多选)如图所示,小物块 其重力的2倍,通过凸桥最高点时对桥面的压力 位于放于地面的半径为R 的半球的顶端,若给小物 块一水平的初速度v时小物块对半球刚好无压 半径之比为 。 力,则下列说法正确的是 ( ) ) A.小物块立即离开球面做平抛运动 B.小物块落地时水平位移为/2R A.1:2 B.2:1 C.小物块沿球面运动 C.1:3 D.3:1 D.小物块落地时速度的方向与地面成45*角 2 ·物理·必修 第二册(配BJ版) 9.(多选)如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯 11.在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计 道,转弯处为圆心在O点的半圆,内外半径分别 时速是108km/h。汽车在这种路面上行驶时, 为和2r。一辆质量为的赛车通过AB线经 它的轮胎与地面间的最大静摩擦力等干车重的 弯道到达AB线,有如图所示的①②③三条路 线,其中路线③是以O为圆心的半圆,OO一r。 赛车沿圆孤路线行驶时,路面对轮胎的最大径向 弯,其弯道的最小半径是多少?(g取10m/s} 静摩擦力为f。选择路线,赛车以不打滑的最 大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变,发 动机功率足够大),则 ( ② ,A ③ 1①! B r0 0 B A.选择路线①,赛车经过的路程最短 B.选择路线②,赛车的速率最小 12.(2024·安徽芜湖期中)如图所示,AB为竖直半 C. 选择路线③,赛车所用时间最短 圆轨道的竖直直径,轨道A端与水平面相切 D.①②③三条路线的圆张上,赛车的向心加速度 质量为0.4kg的光滑物块从水平面上滑上A再 大小相等 经过B,若在A、B两点速度大小分别是v 10.一质量为1600kg的汽车,行驶到一座半径为 10\5ms、v-10m/s,到B点对轨道的压力恰 40m的圆狐形拱桥顶端时,汽车运动速度为 好为零,g取10m/s{,求 10m/s,g-10m/s。求: B (1)此时汽车的向心加速度大小; (2)此时桥面对汽车支持力的大小 (3)若要安全通过桥面,汽车在最高点的最大 (1)轨道半径的大小; 速度。 (2)物块经A点时对轨道的压力; (3)物块落地点到A点的距离。 18