第六章 4 生活中的圆周运动-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第二册练习手册（人教版）

将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处。 (4)根据F=mw,两球的向心力之比为1：4，半径 和质量相等，则转动的角速度之比为1：2，因为靠皮带 传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据v=or,知与皮 带连接的变速塔轮对应的半径之比为2：1。故B正确。 13.(1)F=30N,方向竖直向下(2)w'=20rad/s 【解析】(1)对小球A来说，小球受到的重力和支 持力平衡，因此绳子的拉力提供向心力，则F=mRw2= 1x0.1×102N=10N,对物体B来说，物体受到三个力的 作用，重力Mg,绳子的拉力F,地面的支持力F,由 力的平衡条件可得F+F=Mg,所以F=Mg-F。 将F=10N代人上式，可得F=30N,由牛顿第三 定律，B对地面的压力为30N,方向竖直向下。 (2)当B对地面恰好无压力时，有Mg=F,拉力 F?提供小球A做圆周运动所需的向心力，则F=w2R, 解得w-V紧-V9ads-20rads. ●"3.向心加速度 1.A2.AC3.B4.C 5.BD【解析】小球做匀速圆周运动，各时刻相对 圆心的位移大小不变，但方向时刻在变，由a无得六 Ra,所以v=VRa;小球在时间t内通过的路程s=vt= tVRa;小球做圆周运动的周期T=2mR-2mR= v VRan 2aV任放B,D正确。 6.C 7.CD 8.BD 9.AC【解析】如图所示，设摆线与 竖直方向夹角为0，悬点与小球的竖直 高度差为h,则mgtan0=ma,=m心=mw7= - m2严)，其中=han6,放与角度无关第9题答图 的是w、T,故A、C正确。 10.AC【解析】由于悬线与钉子接触时小球在水平 方向上不受力，故小球的线速度不能发生突变，由于做 圆周运动的半径变为原来的一半，由v=wr知，角速度 变为原来的2倍，A正确，B错误；由a=”知，小球的 向心加速度变为原来的2倍，C正确，D错误。 11.100200 参考答案与解析。 12.50m/s2,方向竖直向上，0 【解析】运动员到达C点前的瞬间做圆周运动，加 速度大小=-10ms-50ms,方向在该位置指向圆 r 2 心，即竖直向上。运动员到达C点后的瞬间做匀速直线 运动，加速度为0。 1B.(Dgg2)多s 【解析】当物体刚要离开锥面时，锥面对小球没有 支持力，由牛顿第二定律得Tcos0-mg=0,Tsin0=mw· Lsin0,解得o-V47 /5g (因w-V<a-V 5g :，此时锥面对球有支持 力，设为N,如图甲所示，则Tcos0+Vsin0-mg=0, Tsin 0-N cos 0=mo-Lsin 0. 解得绳的拉力大小为T号g。 乙 第13题答图 (2)因。-V瓷√器、则球离开锥面，设线 与竖直方向上的夹角为α，如图乙所示， 则T.cos-mg=-0,Tsin a=mw2 Lsin&,解得绳的拉 力大小为1亨g。 >"4.生活中的圆周运动 1.B 2.ACD【解析】根据火车转弯时的向心力由重力和 支持方的合力提供，有n心mm日，解得=Vgm, 故A正确，B错误；火车的向心加速度大小为mgtan0 m =gtan0,水杯的向心加速度大小与其相等，由此可知水 杯重力与桌面对其的支持力的合力提供向心力，故水杯 对桌面的静摩擦力大小为0，水杯对车厢侧壁的压力大 小为0，故C、D正确。故选ACD。 3 N 高中物理必修第二册（人教版） 3.B 4.BCD【解析】车在A、B两点的向心加速度方向 相反，故A错误；根据牛顿第二定律有mg-F=m亡 解得FA=6000N,根据牛顿第三定律可知，通过最高点 A时对路面的压力为6000N,故B正确；在最低点，根 据牛顿第二定律有F一mg=m二，解得F24x10N,根 据牛顿第三定律可知，通过B时对路面的压力为2.4× 10N,不会爆胎，故C正确；脱离路面的最小速度满 足g=m,解得。=387m,若以38mS的速度匀速 通过该路段时，不会脱离路面，故D正确。故选BCD。 5.A【解析】M处和N处与圆心等高位置时，竖直 方向，座椅对他的支持力等于其所受重力：水平方向， 座椅对他的摩擦力提供指向圆心的向心力，则座椅对人 的合力大于其所受重力，故A错误；B正确；P处在最 低点，向心力指向上方，所以F=F-mg,则支持力F= mg+F,所以支持力大于重力，故C正确；Q处座椅对 人的作用力在竖直方向上，座椅对人没有摩擦力，故D 正确。故选A。 6.CD 7.AC 8.B【解析】绕地球做匀速圆周运动的空间站中为 完全失重状态，瓶子受细绳拉力做圆周运动，故只要瓶 子有速度就可以做完整圆周运动，A错误。物体做圆周 运动所需的向心力上四，日一定。越小，F越大：由 于相同体积时密度大的物质所需向心力大，更容易发生 离心现象而沉积在瓶子底部，故密度大的水将聚集在靠 近瓶子底部的位置，B正确，C错误。航天员在某时刻 松开细绳，瓶子不受拉力作用，则在空间站中做匀速直 线运动，D错误。 9.C【解析】羽毛球有可能被甩出，是因为它所受 的合力不足以提供向心力，所以沿着圆筒半径增大的方 向运动，不存在离心力，故A错误；以竖直方向为例， 根据fmg=mwr,可知增大羽毛球与球筒之间的摩擦， 羽毛球要发生相对滑动的角速度越大，越不容易被甩 出，故B错误；同理根据f-mg=mw7,相同条件下，羽 毛球越靠近球筒底部，则所需的向心力越小，则越难达 到最大静摩擦力，越难发生相对滑动，故C正确；图示 的羽毛球恰好相对球筒滑动时，根据kmg-mg=mwR, 可得w=√一返，故D错误。放选C。 R 44 10.A【解析】物体在P点一定受重力、支持力作 用，可能受静摩擦力作用，沿PQ方向的合力提供向心 力，若受静摩擦力，静摩擦力可能背离圆心，也可能指 向圆心，当静摩擦力背离圆心时，mgsin30°-f=mwr,解 得厂分mgm07,当静摩擦力指向圆心时，ngsin30 mo六，解得/=mu7-子mg:物体在Q点时，沿QP方向 的合力提供向心力，所以静摩擦力沿斜面向上，根据牛 顿第二定律有f-mgin30P=nmo,解得/=mo7+分g,综 上可知小物体所受静摩擦力最大值为m+?mg,即小 物体在Q点最容易发生滑动，A正确，B、C错误；小 物体在M点所受的合力提供向心力，所以fP=(mw)P+ (msin30y,解得，/=m1√oP+4g,D错误。故选A。 11.(1)2.4rad/s<w<3.16rad/s(2)TAc-0.27N, Tx=1.09N 【解析】(1)当AC绳恰好拉直但没有力时，即F =0时，由重力和绳BC的拉力F2的合力提供向心力， 根据牛顿第二定律，有mgtan45°=mw品r,其中=lsin30°， 解得wmx=3.16rad/s。 当Fn恰为0时，根据牛顿第二定律，有mgtan30°= mw2nr,解得wmn=2.4rad/s,所以当2.4rad/s<w<3.16rad/s 时两绳均张紧。 (2)当ω=3rads时，两绳均处于张紧状态，此时 小球受Tc、Tc、mg三力作用，正交分解后可得 水平方向：Tacsin30°+Tac sin45°=mlsin30°w2, 竖直方向：Taccos30°+Tsccos45°=mg, 代人数据后解得TA=0.27N,T=1.09N。 >m情境题专项 1.C【解析】由题意可知，三点的线速度大小相等， 根据=，可知0a名充24：1。根 据w=2Tn,可得转速之比为n4:g:n=wA:wg:w=2:4:1, 根据72江，得T4:7:T1:1:12:1:4,放C正确。 ) WA WB Wc 2.C【解析】在合上后备箱盖的过程中，O'A的长 度是变短的，因此A点相对O点不是做圆周运动，A错 误；在合上后备箱盖的过程中，A与B都是绕O做圆周 运动，相同的时间绕O转过的角度相同，即A与B相对ON 高中物理必修第二册（人教版） 4.生活中的圆周运动 基础练)习 知识点1火车转弯 总质量为m,重力加速度为g。则下列说 1.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高 法正确的是( 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。汽车的运动可看作是做半径为R的圆 外轨 内轨 周运动，设内外路面高度差为h,路基的 甲 乙 水平宽度为d,路面的宽度为L。已知重 第2题图 力加速度为g,要使车轮与路面之间的横 A.v=VgRtan 0 向摩擦力（即垂直于前进方向）等于0， 则汽车转弯时的车速应等于() B.Vuin C.水杯对桌面的静摩擦力大小为0 D.水杯对车厢侧壁的压力大小为0 A 第1题图 知识点2汽车过拱形桥 A.1/R B.1/gRh 3.汽车驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时减 d 小汽车对桥的压力，司机应() c. A.以尽可能小的速度通过桥顶 B.适当增大速度通过桥顶 2.(多选)如图甲所示，铺设铁路时，弯道 C.以任何速度匀速通过桥顶 处的外轨会略高于内轨。现有一列火车以 D.使通过桥顶的向心加速度尽可能小 恒定速率v通过一弯道（视为水平圆周运 4.(多选)资料显示，质量1.5×103kg的某 动)，火车的轮缘恰好不对内、外轨道挤 型号小汽车，其轮胎的最大承重为3.0× 压。如图乙所示，火车转弯时的一节车厢 104N,超过该值将会爆胎。某次汽车以 内，放在桌面上的水杯与火车保持相对静 30ms的速度匀速通过一段凸凹不平的路 止，且杯内的水面与轨道所在平面平行。 面时，将这段路面简化为弧形，其最高点 已知火车轨道所在平面与水平面间的夹角 和最低点分别为A、B,对应圆弧的半径 为0，弯道的转弯半径为R,水杯与水的 均为150m,两圆弧的圆心连线0,02与竖 30)练 第六章圆周运动。 直方向间的夹角为30°，取g=10s2,则：知识点3航天器中的失重现象 汽车( 6.(多选)宇宙飞船绕地球做匀速圆周运 00 动，下列说法正确的有() 309 A.在飞船内可以用天平测量物体的质量 B.在飞船内可以用水银气压计测舱内的 A 气压 C.在飞船内可以用弹簧测力计测拉力 D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上， 30%1 弹簧测力计示数为0，但重物仍受地球 02 第4题图 的引力 A.在A点和B点的向心加速度相同 7.(多选)中国载人航天工程已取得显著成 B.通过最高点A时对路面的压力为6000N 绩，其间还成功进行了人类历史上第二次 C.通过最低点B时不会爆胎 太空授课，女航天员王亚平曾在神舟十号 D.若以38ms的速度匀速通过该路段时， 飞船中做了大量失重状态下的精美物理实 不会脱离路面 验。关于失重状态，下列说法正确的是 5.赵、钱、孙、李四 () 位同学坐摩天轮的 A.航天员仍受重力的作用 时候不由想起几天 B.航天员受力平衡 前刚刚学过的圆周 C.航天员所受重力等于所需的向心力 运动的知识，但是 D.航天员不受重力的作用 关于匀速圆周运动 第5题图 中的摩天轮座椅对人作用力大小的分析， 知识点4离心运动 却产生了分歧，其中M、N与圆心O等 8.如图所示为“天宫 高，P位于最低点，Q位于最高点。下列 课堂”中演示的 四位同学的说法中不正确的是( “水油分离”实验 A.赵同学：M处座椅对人的支持力大于 情景，瓶子中装有 人的重力 水和油，用细绳系 第8题图 B.钱同学：N处座椅对人的作用力大于 住瓶口，航天员手持细绳的另一端，使瓶 人的重力 子在与身体平行的平面内做圆周运动，下 C.孙同学：P处座椅对人的支持力大于人 列说法正确的是() 的重力 A.瓶子速度小于某一值就不能做完整的 D.李同学：Q处座椅对人的摩擦力为零 圆周运动 B.瓶子的线速度一定，细绳越短，油和 练 31 N 高中物理必修第二册（人教版） 水越容易分离 的k倍(k>1),不计空气阻力，重力加速 C.一段时间后，密度小的油将聚集在靠 度为g,下列说法正确的是( 近瓶子底部的位置 A.羽毛球有可能被甩出，因为它受到离 D.航天员在某时刻松开细绳。瓶子将继 心力的作用 续做匀速圆周运动 B.增大羽毛球与球筒之间的摩擦，有助 9.如图所示，某同学手 于羽毛球被甩出 握球筒底部，使其在 C.相同条件下，羽毛球越靠近球简底部 竖直面内绕手肘O点 越难与球筒发生相对滑动 做圆周运动，试图用 D.若运动至竖直位置时角速度为1 (k+1)g 此方法“甩”出球筒 R 第9题图 中剩余的羽毛球，若 则此时图示的羽毛球恰好相对球筒 羽毛球与球筒间的最大静摩擦力为球重力 滑动 提升练)可 10.如图所示，倾角为 mor 30°的倾斜圆盘绕 11.如图所示，两绳系一质量为m=0.1kg的 垂直盘面的轴以角 小球绕竖直轴做匀速圆周运动，AC绳长 速度ω匀速转动， .-3027 l=2m,两绳都拉直时与轴的夹角分别为 盘面上有一个离转 第10题图 30°与45°，求： 轴距离为r、质量为m的小物体（可视 (1)球的角速度在什么范围内，两绳始 为质点)随圆盘一起转动。PQ、MN是 终张紧？ 小物体轨迹圆互相垂直的两条直径，P、 (2)当角速度为3rads时，上、下两绳 Q、M、N是圆周上的四个点，且P是轨 拉力分别为多大？ 迹圆的最高点，Q是轨迹圆的最低点， 重力加速度为g,则() A.小物体所受静摩擦力最大值为mwr+ 2 mg 第11题图 B.小物体在P点最容易发生滑动 C.在最高点P处，小物体所受静摩擦力 一定指向圆心 D.在M处，小物体所受静摩擦力大小为 32)练