6.4 生活中的圆周运动 同步练习-2024-2025学年高一下学期物理人教版必修第二册

6.4　生活中的圆周运动 基础过关练 考点一　车辆转弯 1.在修筑铁路时,火车转弯处的外轨略高于内轨,当火车以设计速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压。已知某火车弯道可视作圆轨道,其半径为R,当地的重力加速度为g,以下说法中正确的是　 (　　) A.该弯道的设计速度为 B.当火车质量改变时,设计速度也将改变 C.当火车速度大于设计速度时,外轨将受到轮缘的挤压 D.按设计速度行驶时,轨道的支持力等于重力 2.为了确保行车安全,驾驶员在转弯时应根据道路情况和车辆状态合理控制车速,确保平稳过弯。如图所示,若一辆质量为2 000 kg(包括人和物品)的汽车,水平路面对汽车轮胎的最大静摩擦力为1.6×104 N,当汽车经过半径为50 m的水平弯道时,下列说法正确的是 (　　) A.转弯过程中,汽车受到重力、支持力、摩擦力以及向心力的作用 B.若车速为25 m/s,则汽车可安全行驶 C.若将弯道修成外高内低,可适当提高弯道处的限速 D.若将弯道修成外高内低,汽车以某一速度通过弯道时,恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,若提高车速,汽车一定会发生侧滑 3.如图所示为某场地自行车比赛中的图片,倾斜赛道与水平面的夹角为θ=37°,其中某运动员骑自行车(可视为质点)在该赛道上做水平面内半径为R的匀速圆周运动,当自行车的速度为v0时,自行车恰好不受侧向摩擦力作用。已知车轮与赛道间的侧向动摩擦因数μ=,不考虑空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则自行车在赛道上不做侧向滑动的最小速率为 (　　) A.v0　　　　B.v0　　　　C.v0　　　　D.v0 考点二　汽车过拱形桥、凹形路面 4.(多选题)有一段“波浪形”公路,公路的坡底与坡顶间有一定高度差,若该公路可看作由凹凸路面彼此连接而成,如图所示,汽车通过凹形路面最低点N和拱形路面最高点M时速率相等,每一处凹凸路面部分均可看作半径为R的圆弧,汽车经过N时,对路面的压力大小为其所受重力的2倍,已知汽车及车上人的总质量为m,重力加速度大小为g,以下说法正确的是 (　　) A.汽车经过N点时的速率为 B.汽车经过M点时的速率为 C.汽车经过M点时对路面的压力大于经过N点时对路面的压力 D.汽车经过M点时对路面恰好无压力,处于失重状态 5.(多选题)如图所示,一人正在骑着摩托车进行腾跃特技表演,先沿曲面冲上高0.45 m顶部水平的高台,接着以v0=4 m/s的水平速度离开平台,恰好能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直的圆弧轨道,并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点,且连线水平。已知圆弧轨道半径R=1 m,人和车的总质量为150 kg,全过程中阻力忽略不计,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。则下列说法正确的是 (　　) A.从平台飞出到A点,人和车的水平位移大小为x=1.2 m B.在A点时的速度大小为5 m/s C.圆弧AB对应的圆心角θ为74° D.人和车运动到圆弧轨道上A点时对轨道的压力大小为3 750 N 考点三　航天器中的失重现象 6.在空间站中,航天员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适,科学家设想建造一种环形空间站,如图所示。圆环绕中心匀速旋转,航天员站在旋转舱内的侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g,圆环的半径为r,航天员可视为质点。那么在航天员体验“重力”的实验过程中 (　　) A.航天员处于平衡状态 B.航天员随旋转舱绕其轴线转动的向心加速度大小为g C.旋转舱绕其轴线转动的角速度大小为 D.旋转舱绕其轴线转动的线速度大小为 考点四　离心运动 7.关于以下四幅图片,下列说法中正确的是 (　　) A.图甲中,在水平面上为转弯的摩托车提供向心力的是静摩擦力和弹力的合力 B.图乙中,“车辆转弯,请拉好扶手”,是防止站立的乘客在公共汽车转弯时向内侧倾倒 C.图丙中,“空中飞椅”外排飞椅的向心加速度更大 D.图丁中,砂轮打磨下来的炽热微粒离开砂轮是因为它受到离心力的作用 8.如图甲所示,滚筒洗衣机脱水时,衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动。一件小衣物(可理想化为质点)的质量为m,滚筒半径为R,周期为T,重力加速度为g,a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置,如图乙所示。下列说法正确的是 (　　) 　 A.衣物所受合力的大小始终为0 B.脱水过程中衣物上的水做向心运动 C.衣物转到b位置时的脱水效果最好 D.衣物在a位置、b位置对滚筒壁的压力都大于mg 能力提升练 考点一　水平支持面上的圆周运动 1.如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施,魔盘绕中心轴线在水平面内做圆周运动,当魔盘转动很慢时,站在魔盘上的人会随魔盘一起转动,当魔盘转速逐渐增大时,人会陆续被甩向盘边,转速达到一定值时,人会“贴”在魔盘竖直壁上而不会滑下。若所有人与魔盘各部分间的动摩擦因数均为μ,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,魔盘半径为r,则下列说法正确的是 (　　) A.人随魔盘转动时,受重力、弹力、摩擦力和向心力作用 B.转速增大,两人抱在一起不容易被甩到盘边上 C.当魔盘角速度为ω时,离盘心距离r0<处的人不会被甩出 D.当人能“贴”在魔盘竖直壁上且对盘底无压力时,魔盘的转速一定不小于 2.(多选题)如图所示(俯视图),用一根原长为L0、劲度系数为k的轻弹簧将质量均为m的两个可视为质点的小物块P、Q连接在一起,放置在能绕O点在水平面内转动的圆盘上。已知Q、O间的距离为L0、弹簧长度为2L0,∠POQ=90°。现使圆盘以不同的角速度ω做匀速圆周运动,小物块P、Q与圆盘始终相对静止,弹簧长度始终不变。下列说法正确的是 (　　) A.物块P所受合力始终指向圆心 B.圆盘对Q的静摩擦力方向与O、Q连线的夹角不随ω的变化而变化 C.当ω=时,弹簧弹力与圆盘对P的摩擦力大小相等 D.当圆盘对物块P的静摩擦力大小为kL0时,ω= 考点二　竖直平面内的圆周运动 3.(多选题)如图所示,摩天轮的半径为R,匀速转动的角速度为ω。质量为m的游客坐在摩天轮的座椅上,重力加速度为g,不考虑摩天轮座舱的大小,下列说法正确的是 (　　) A.在转动一周的过程中,游客一直处于失重状态 B.在最高点时,游客对座椅的压力大小为mg-mω2R C.在最低点时,座椅对游客的摩擦力大小为mω2R D.在与圆心等高处,座椅对游客的作用力大小为 4.如图所示,光滑竖直平面内的圆轨道半径为R,A、B点分别在轨道的最左侧、最上端。一小球在轨道内运动且始终未离开轨道,重力加速度为g,则 (　　) A.若小球运动到A点,小球在该位置所受的合力指向圆心 B.若小球运动到A点,小球在该位置的速度一定大于0 C.若小球运动到B点,小球在该位置一定受到轨道弹力 D.若小球运动到B点,小球在该位置的速度一定大于等于 5.(多选题)如图所示,长为2L的轻杆一端固定在水平转轴O上,另一端固定着质量为m的小球A,质量也为m的小球B固定在轻杆的中间位置。轻杆随转轴O在竖直平面内做匀速圆周运动,小球A经过最高点时对轻杆的作用力为0。已知重力加速度大小为g,小球A、B均可视为质点。下列说法正确的是 (　　) A.小球A经过最高点时,小球B的线速度大小为 B.小球A经过最高点时,轻杆对小球B的作用力大小为mg C.小球A经过最低点时,轻杆对小球A的作用力大小为2mg D.小球A经过最低点时,轻杆对小球B的作用力大小为mg 考点三　倾斜面上的圆周运动 6.某公园内有一种可供游客娱乐的转盘,其示意图如图所示,转盘表面倾斜角度为θ。在转盘绕转轴匀速转动时,坐在其表面上的游客随转盘做匀速圆周运动。已知游客质量为m,游客到转轴的距离为R,游客和转盘表面之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在转盘匀速转动过程中 (　　) A.游客一定始终受到盘面的摩擦力 B.盘面对游客的摩擦力始终指向转轴 C.游客在最高点的线速度最小为 D.转盘的最大角速度为 7.如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上,细线一端与可看成质点的质量为m的小球相连,另一端穿入小孔O与力传感器(位于斜面体内部)连接,传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时,细线水平,小球位于小孔O的右侧,现敲击小球,使小球获得一平行于斜面向上的初速度v0,此后传感器记录细线拉力T的大小随细线扫过角度α的变化图像如图乙所示,图中F0已知,小球到O点的距离为l,重力加速度为g,则下列说法不正确的是 (　　) 　 A.小球位于初始位置的加速度大小为 B.小球通过最高点的速度大小为 C.小球通过最高点的速度大小为v0 D.小球通过最低点的速度大小为v0 答案 基础过关练 1.C　2.C　3.D　4.BD　5.ABC　6.B　7.C　8.C　 能力提升练 1.D　2.ACD　3.BD　4.D　5.BCD　6.D　7.A　 7 $