6.4 生活中的圆周运动 同步练-2025-2026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 姓名：__________ 班级：__________ 考号：__________ 一、单选题 1.火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘挤压的弹力F提供火车转弯的向心力，如图甲所示，但是靠这种办法铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图乙所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　)    A.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 B.遇雨雪天气地面湿滑，规定的行驶速度也将改变 C.该弯道的半径 D.按规定速度行驶时，支持力小于重力 2.单车骑行受到越来越多的人喜爱。如图所示为骑行者在水平路面上匀速转弯，轨迹近似圆弧形，下列关于转弯过程中说法正确的是(　　) A.骑行者的加速度为零 B.骑行者所受到的向心力大小不变 C.地面对自行车的作用力竖直向上 D.自行车仅受到与运动方向相反的摩擦力 3.小李一家驾车外出旅游途中汽车以恒定速率通过图中所示的波浪路，波浪路可简化为竖直平面内的两个半径为R的圆弧，A、B点分别为凸形路面最高点、凹形路面最低点。汽车通过凹形路面最低点B时，对路面的压力大小为其所受总重力的。已知汽车及车上人的总质量为M，小李的质量为m，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　) A.汽车的速率为 B.汽车的速率为 C.汽车通过A点时处于超重状态 D.汽车通过A点时对小李的作用力大小为 4.2023年12月27日，昌景黄高速铁路建成通车，标志着杭昌高速铁路全线贯通，给我市人民出行带来极大的便利。如图所示，某列车正在铁路弯道处行驶，此处轨道的(　　) A.外侧与内侧等高 B.外侧略高于内侧 C.支持力与列车重力是一对平衡力 D.支持力与列车重力的合力指向外侧 5.如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab为水平直径，cd为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则(　　) A.物块始终受到三个力作用 B.物块受到的合外力始终指向圆心 C.在c、d两个位置，物块所受支持力N相同，摩擦力f为零 D.在a、b两个位置，物块所受摩擦力提供向心力，支持力 6.如图所示是赛车比赛中的某一弯道，甲、乙、丙三条虚线为赛车过此弯道的三种赛车行驶线路，关于赛车过此弯道的说法正确的是(　　) A.三种赛车行驶线路过弯时的位移相同 B.为获得更大的过弯速度，应选择乙赛车线路 C.赛车手过弯时有被向外甩的趋势，故赛车手过弯时受到的合力指向弯道外侧 D.因赛车过弯时的最大摩擦力相同，故三条赛车线路的最大向心加速度相同 7.某学习小组利用高脚杯进行搬运乒乓球的比赛，看相同时间内哪位同学将杯口倒立后搬运的数量更多；即用杯子罩住乒乓球，轻晃杯子后使乒乓球沿杯子的内壁运动；缓慢将酒杯竖直提起可看到乒乓球在水平面内做圆周运动。将该过程简化如下：高脚杯内壁有处于同一竖直面内的、、、四个点，过该四点杯身的竖直剖面可看成圆的一段圆弧，其中点位于杯身的内径最大处。乒乓球在杯身不同高度处的水平面内做圆周运动时，将乒乓球视为质点，且不考虑乒乓球所受的摩擦及空气作用力，下列说法中正确的是（　　） A.乒乓球在某一水平面内稳定圆周运动时，速率可能改变 B.乒乓球可能在、间某一位置的水平面内做圆周运动 C.乒乓球在过与在过的水平面内做圆周运动时，在的速率更大 D.乒乓球运动平面越接近点，所需要的向心力越小 二、多选题 8.如图，过山车的轨道可视为竖直平面内半径为R的圆轨道。一名质量为m的游客坐在座椅上随过山车一起运动，当游客经过圆轨道最高点时与座椅间的作用力恰好为零，重力加速度大小为g，游客可视为质点，则游客经过圆轨道最高点时(　　) A.处于平衡状态 B.处于失重状态 C.速度大小一定为 D.若向心力为F，则游客受到的合力大小等于mg+F 9.如图所示，在水平转台上放一个质量M=2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力为fmax=6.0 N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O(孔光滑)悬挂一个质量m=1.0 kg的物体，当转台以角速度ω=5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可能为(重力加速度g取10 m/s2，木块和物体均可视为质点) (　　) A.0.04 m　　　　　　　　 B.0.08 m C.0.16 m　　　　　　　　 D.0.32 m 10.如图所示，小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是(　　) A.小球通过最高点时的最小速度是 B.小球通过最高点时的最小速度为零 C.小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力 D.小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力 三、解答题 11.如图所示，有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的波浪形路面。 (1)汽车到达凹形路面段最底A时速度为10m/s，路面对汽车的支持力是多大？ (2)汽车以多大速度经过最高点B时，汽车恰好对路面没有压力？ 12.如图甲所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，已知圆弧形弯道半径R＝25 m，汽车与路面间的动摩擦因数μ＝0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2。 (1)为确保弯道行车安全，汽车进入弯道前必须减速，要确保汽车进入弯道后不侧滑，求汽车在弯道上行驶的最大速度； (2)为了进一步增加安全性，通常将弯道路面设计成外高内低，如图乙所示，若路面倾角为θ，tan θ＝0.1，弯道半径仍为R＝25 m，要使车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，则汽车转弯时的车速应为多大？ 13.游乐场里有各种有趣的游戏项目，“空中飞椅”因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱我们可以将之简化成如图所示的结构装置，装置可绕竖直轴匀速转动，绳子与竖直方向夹角为θ=37°，绳子长L=5m，水平杆长L0=2m，小球的质量m=8kg。(不计绳子重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)求： (1)绳子的拉力； (2)该装置转动的角速度。 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.4生活中的圆周运动 姓名：__________ 班级：__________ 考号：__________ 一、单选题 1.C【解析】对火车受力分析可知，火车转弯做圆周运动时，由重力与支持力的合力提供向心力，必要时由重力、支持力与外轨对轮缘的挤压的合力提供向心力，当火车速率大于时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，火车将有离心的趋势，则外轨将受到轮缘的挤压，A错误；内、外轨所在平面的倾角为，火车在倾斜平面上行驶，当火车以规定的行驶速度转弯时，其所受的重力和铁轨对它的支持力的合力提供向心力，对转弯时的火车受力分析，如图所示 根据牛顿第二定律与向心力表达式对火车有，整理解得，此过程摩擦力的有无并不影响向心力的提供，故与接触面粗糙程度无关，B错误，C正确；按规定速度行驶时，有，可知支持力大于重力，D错误。故选C。 2.B【解析】骑行者做匀速圆周运动，由所受外力的合力提供向心力，存在向心加速度，即骑行者的加速度不为零，故A错误；骑行者所受到的向心力为，骑行者做匀速圆周运动，线速度大小不变，可知骑行者所受到的向心力大小不变，故B正确；对骑行者减小受力分析，骑行者受到重力，地面竖直向上的支持力、地面指向圆弧内侧的摩擦力，与运动方向相反的摩擦力，合力指向圆心，提供向心力，地面对自行车的作用力为支持力与摩擦力的合力，可知，方向从竖直方向偏向圆弧内侧向上，故C错误；结合上述可知，自行车还受到指向圆心的静摩擦力的作用，故D错误。 3.A【解析】汽车通过凹形路面最低点B时，由牛顿第二定律可得，解得，故A正确；B错误；汽车通过A点时向心加速度方向竖直向下，处于失重状态。由牛顿第二定律可得，解得，即汽车通过A点时对小李的作用力大小为。故CD错误。 4.B【解析】列车正在铁路弯道处行驶时，外侧略高于内侧，支持力与列车重力不平衡，支持力与列车重力的合力指向圆心为火车转弯提供向心力。 5.B【解析】物块在最高点c和最低点d均受重力和支持力两个力作用，两个力的合力提供向心力，故A错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，可知合外力始终指向圆心，故B正确；在最高点和最低点，摩擦力是零，重力和支持力的合力提供向心力，在位置c，根据牛顿第二定律得，所以，在位置d，根据牛顿第二定律得，所以，C错误；在a、b两个位置，重力和支持力平衡，即，物块所受静摩擦力提供向心力，故D错误。 6.B【解析】由题图可以看出三种赛车行驶线路过弯时的位移不同，故A错误；由题图可知乙赛车线路的半径最大，根据Fn＝m易知，为获得更大的过弯速度，应选择乙赛车线路，故B正确；赛车手过弯时做圆周运动，故赛车手过弯时受到的合力指向弯道内侧，故C错误；因赛车过弯时的最大摩擦力大小相同，故三条赛车线路的最大向心加速度大小相等，方向始终指向线路的圆心，即方向不同，故D错误。 7.C【解析】乒乓球在某一水平面内稳定圆周运动时，由于不考虑摩擦及空气作用力，只有重力和杯壁的支持力，且合力方向始终指向圆心，速率不变，A错误；杯子对弹珠的弹力的竖直方向分力与重力平衡，则杯子对弹珠的弹力应有竖直向上的分力，故弹珠不可能在C、D间某一位置的水平面内做圆周运动，B错误；乒乓球在水平面内做圆周运动时，设球与圆心的连线与竖直方向夹角为，根据重力和弹力的合力提供向心力，有，解得乒乓球的速率为，过A与在过B的水平面，在增大，故在的速率更大；乒乓球运动平面越接近点越大，所需要的向心力也越大，C正确，D错误。故选C。 二、多选题 8.BC【解析】做圆周运动，合外力不等于零，A错误；在最高点时，加速度向下，处于失重状态，B正确；当游客经过圆轨道最高点时与座椅间的作用力恰好为零，重力提供其圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，解得，C正确；对座椅的作用力为零，则合外力等于重力，D错误。 9.BCD【解析】设绳的拉力大小为FT，木块到O点的距离为r，木块受到的静摩擦力大小为f。若摩擦力沿半径向外，则对木块有FT-f=Mω2r1，且有FT-mg=0，0≤f≤fmax=6.0 N，联立以上各式，解得0.08 m≤r1≤0.2 m。若摩擦力沿半径向里，则对木块有FT+f=Mω2r2，且有FT-mg=0，0≤f≤fmax=6.0 N，联立解得0.2 m≤r2≤0.32 m，即木块到O点的距离最小为0.08 m，最大为0.32 m，B、C、D符合题意。 10.BC【解析】小球在光滑的圆形管道内运动到最高点时的最小速度为零，选项A错误，B正确；小球通过最低点时FN-mg=m，得FN=mg+m，故小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力，选项C正确；小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球不一定有作用力，选项D错误。 三、解答题 11.(1)；(2) 【解析】(1)汽车在凹形路面最底端受到重力和支持力作用 根据牛顿第二定律 代入数据，解得 (2)汽车在最高点对路面没有压力时，只受到重力作用 代入数据，解得 12.(1)10 m/s　(2)5 m/s 【解析】(1)汽车进入弯道后静摩擦力充当向心力，当摩擦力达到最大静摩擦力时，行驶速度最大 μmg＝ 解得v＝＝10 m/s (2)要使车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，则重力与支持力的合力提供向心力mgtan θ＝ 解得v′＝＝5 m/s。 13.(1)100N；(2) 【解析】(1)如图所示 小球受到重力和绳子的拉力作用，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，则， 得， (2)由牛顿第二定律，，其中圆周运动的半径为， 解得， 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $