热点十五 生活中的圆周运动-【创新教程】2027年山东省普通高中学业水平合格考物理热点专练

热点十五生活中的圆周运动 热点集训 名师点津 一、选择题 1.火车转弯 1.关于离心现象下列说法正确的是 (1)在火车转弯处，外轨 A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 略高于内轨，若所需的向 B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做曲线 心力完全由重力mg和支 运动 持力F、的合力来提供，则 C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将沿切线 铁轨不受轮缘的挤压，此时 做直线运动 行车最安全，有mgtan0= D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做背离 圆心的圆周运动 /grmn0 2.如图所示，用细线拴一小球，细线的另一端固定在天花板 LLLL∠U 为轨道平面的倾角). 上，使小球在水平面内做匀速圆周运动，小球所受到的向 /0 (2)当v>临时，外轨对 心力是 火车轮缘有侧向压力；当 A.0 v<v临时，内轨对火车轮 B.小球的重力 缘有侧向压力 C.细线对小球的拉力 2.汽车过拱桥 D.重力与细线对小球拉力的合力 3.如图所示，飞机在竖直平面内俯冲又拉起，这一过程可 (1)凸形桥：汽车过凸形 看作匀速圆周运动.在最低点时，座椅对飞行员的支持 桥的最高点时，汽车的重 力为F.设飞行员所受重力为G.则飞机在最低点时 力与桥对汽车的支持力 的合力提供向心力，即 A.F=0 B.F<G C.F=G D.F>G mg一Ry-m号当g 4.如图所示，一只圆盘绕竖直轴匀速转动，木块随着圆盘一 起运动，那么木块受到圆盘对它的摩擦力方向是( √gr时，汽车对拱桥桥顶 A.背离圆盘中心 B.指向圆盘中心 无压力. C.与木块的运动方向相同 D.与木块的运动方向相反 (2)凹形桥：汽车过凹形 5.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动. 桥的最低点时，汽车的重 若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，则下列说法正确的是() 力和桥对汽车的支持力 的合力提供向心力，即 ,u2 Fx-mg=m 3.离心现象 做圆周运动的物体，当合 外力突然消失或不足以 A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大 提供其做圆周运动所需 B.物体所受弹力增大，摩擦力不变 的向心力的情况下，物体 C.物体所受弹力增大，摩擦力减小 将脱离圆周做离心运动， D.物体所受弹力减小，摩擦力也减小 这种现象称为离心现象。 34 6.如图所示，一质量为m的汽车，以某一速度通过凸 A.人在最低点时对座位的压力可能小于mg 形路面的最高处时对路面的压力为F,通过凹形路 B.人在最高点和最低点时的向心加速度大小一 面最低处时对路面的压力为F2,则 定相等 ● C.人在最高点时对座位可能产生压力，且压力 有可能大于mg A.F1=mg B.F<mg D.车在最高点时人处于倒坐状态，若没有保险 C.F2=mg D.F2<mg 带，人一定会掉下去 7.下列事例利用了离心现象的是 二、填空题 11.如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾 角为0，半径为r,则汽车完全不靠摩擦力转弯 的速率是 A.自行车赛道倾斜 B.汽车减速转弯 12.质量为2kg的物体，做匀速圆周运动，运动中 所受向心力为8N,运动的轨道半径为1m,此 物体运动的线速度为 m/s. 三、解答题 C.汽车上坡前加速 D.拖把利用旋转脱水 13.如图所示，半径R=40m的圆形拱桥，一辆质 8.如图，一辆轿车正在水平路面上转弯时，下列说 量为m=800kg的小汽车从水平面驶上桥顶， 法正确的是 () 不计空气阻力，g取10m/s2 (1)小汽车到达桥顶的速度为vo=10m/s,小汽 A.水平路面对轿车弹力的方向斜向上 车对桥顶的压力是多大？ B.轿车受到的向心力来源于静摩擦力 C.轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引力 的合力 D.轿车加速度的方向一定垂直于运动路线的切 线方向 9.一辆卡车如果在如图所示凹凸不平的路面上以 一定速率行驶，下列说法正确的是 ( ) (2)小汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥 顶没有压力？ A.在a点容易飞离地面 B.在b点容易飞离地面 C.在c点最容易爆胎 D.在d点最容易爆胎 10.乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为m的 人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，下列说 法中正确的是 () 356.C用皮带传动的两个轮子，两轮边缘的各点的线速度大 小相同；小轮的角速度、向心加速度比大轮大，周期比大 轮小，故选C. 7.CA、B两点是同一板上的两点，故它们围绕同一转轴转动 角速度大小相等；据rA=rB0A=wB及)=rw可知，VA=B, &.BP点的角速度大小为m=尽=20rad/s,A错误，B正 确；P点的句心加地度大小a-爱-80m/,CD错误 9.B地球静止轨道卫星在赤道上空，故“苍宇一号”不可能 在郑州的上空保持相对静止，故A错误：地球静止轨道卫 星与地球相对静止，在轨运行的周期与地球自转周期相 同，故B正确；某物体在地球表面上，则有Gm=mg,“苍 R2 字一号”在轨运行，则有八"=m,联立解得“苍宇一 号”在轨运行的向心加速度为a一到，故C错误；7,9km/s 是第一宇宙速度，是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最 大速度，故“苍宇一号”在轨运行的线速度小于7.9km/s, 故D错误. 10.A大齿轮带动小齿轮转动，轮子边缘上的点在相同时 间内走过的孤长相同，则线速度大小相等，即1=2，根 据w=号知，n>r2,则如1<w2 11.解析：做匀速圆周运动的物体，其线速度大小为3/s, 角速度为6rad/s, 则在0.1s内物体通过的孤长为： △l=v·△t=3X0.1m=0.3m 半径转过的角度为： △0=w·△t=6X0.1rad=0.6rad 根据v=wr求解半径为：r二=6m=0.5m. 答案：0.30.60.5 12.解析：小球受力如图，竖直方向受力平衡：Tcos a=mg 得：T=mg cos a T mg 根据几何关系得：向心力为F=Tsin0 根据牛顿第二定律：F=m,又r=L0 得v=√/gLtan asin&. 答案：mg VgLtan asin a cos a 2 13.解析：1)当F=F=mR=2N 代入数据解得：v=2m/s. 1 (2)由平抛运动：H=2gtx=t得， 代入数据解得x=1m 根据几何关系有：d=xsim30°=1X分m=0.5m 答案：(1)2m/s(2)0.5m 7 热点十五 1.C离心现象中不存在离心力，它只是外界沿圆周半径方 向提供的力小于需要的向心力时出现的一种远离圆心的 运动现象，故选项A错误，当提供向心力的合外力不完全 消失，而只是小于所需的向心力，物体将沿切线和圆周之 间的一条曲线运动：当提供向心力的合外力消失，物体将 沿着所在位置的切线方向飞出去，所以选项C正确. 2.D本题圆周运动轨迹在水平面内，其向心力也在水平面 内由质点所在处指向圆心，所以向心力由重力与细线对 小球拉力的合力提供，选项D正确.或者说向心力由细线 拉力的水平分力提供，但不可认为向心力由细线拉力 提供。 3.D飞机在竖直平面内做匀速圆周运 动，在最低点处向心力方向应竖直向 上，即在最低，点处所受的合外力方向竖 直向上. G 如图所示，分析飞行员在圆周最低点处受力.设飞行员质 量为m,飞机做圆周运动半径为R,有F一mg= v2 mR,故F>mg. 4.B木块随圆盘做匀速圆周运动，向心力沿半径方向指向 圆心，该向心力由摩擦力提供，故摩擦力方向沿径向. 5.B根据牛顿第二定律得，N=mrw2,角速度增大，则物体 所受的弹力增大，在竖直方向上，有：f=mg,可知摩擦力 不变，故B正确，A、C、D错误 6.BA.汽车过凸形路面的最高点时，设速度为v,半径为 r,竖直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：mg一 F=m得：F<mg 根据牛顿第三定律得：F1=F1'<mg,故A错误，B正确. C.汽车过凹形路面的最低，点时，设速度为，半径为r,竖 直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：F2' mgm之 得：F2>ng, 根据牛顿第三定律得：F2=F2'>mg,故C、D错误. 7.DA.自行车赛道倾斜，就是应用了支持力与重力的合 力提供向心力，防止产生离心运动，故A不符合，B.因为 下南心=m二，所以速度越快所需的向心力就越大，汽车转 弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运 动，故B不符合，C.汽车上坡前加速，与离心运动无关.故 C不符合.D.拖把利用旋转脱水，就是利用离心运动，故 D符合. 8.BA.水平路面对车身的弹力方向垂直于路面竖直向上. 故A错误.B.C.汽车做圆周运动靠水平路面对车轮的静 摩擦力提供向心力.故B正确，C错误.D.一辆轿车正在 水平路面上转弯时，一定有指向圆心的向心加速度，故轿 车加速度的方向一定不垂直于运动路线的切线方向，故 D错误. 9.D在坡顶 mg-FN-m v2 22 解得：FN=mg一mT· Fx<mg 半径越小，F越小，越容易飞离地面，所以C点容易飞离 地面 在坡谷 FN-mg-m r 本m FN>mg,r越小，FN越大 而d点半径比b点小，则d点最容易爆胎. 10.CA.人在最低点时，加速度竖直向上，处于超重状态， 由牛顿运动定律可知人对座位的压力一定大于g,故 A错误.B.人在最高点和最低点时速度大小不等，由向 心加速度公式山，一尺，知向心加速度大小一定不相等， 故B错误.C.当人在最高点的速度v>√gR时，人对座 2 2 位就产生向上的压力，由mg十N=mR,N=m mg,当v>√2gR时，N>mg,人对座位的压力也大于 g,故C正确.D.人与保险带间恰好没有作用力，由重 力提供向心力时，临界速度为0=√gR.当速度v≥ √gR时，没有保险带，人也不会掉下来，故D错误 11.解析：汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力由重 力和路面的支持力的合力提供，受力如图. mg v2 根据牛顿第二定律得：ng tan 0-=m, 解得：v=grtan0. 答案：√grtan0 12.解析：根据向心力公式得： v2 F=m /8×1 解得：0=2 -m/s=2 m/s. 答案：2 13.解析：(1)当小车到达拱桥桥顶时，对小车进行受力分析 如图所示 F N 由F合=F向得， F合=mg-FN=mR 代入数据可解得FN=6000N 由牛顿第三定律得FN=FN'=6O00N. (2)设小车以速度经过拱桥桥顶时恰好对桥顶没有压 力，同理得 2 F合=mg=mF 代入数据解得v=20m/s. 答案：(1)6000N(2)20m/s 热点十六 1.D2.A 3.DA式中的k是与中心星体的质量有关.故A错误.B、C、D 开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫 星绕行星的运动，故B、C错误，D正确. 4.DA.首先行星绕太阳的轨道是椭圆，不是匀速圆周运 动，故A错误.B.依据开普勒第二定律，所有行星绕太阳 运动，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等， 故B错误：C.所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟 公转周期的平方的比值都相等，故C错误：D.根据开普勒 第三定律，行星的轨道半长轴越长，公转周期越大，故D 正确， 5.A载人飞船在预定轨道（椭圆轨道）中运行时，根据开普 勒第二定律可知，载人飞船在近地点速度大，远地点速度 小，所以va>va>v%>vc… 6.C根据牛顿的万有引力定律公式F=GMm知，两物体 r2 间的万有引力与它们质量的乘积成正比，与它们间距离 的二次方成反比，故C正确，A、B、D错误， ⑦DA.牛顿的万有引力定律：P=G0,所以常量在数位 上等于两个质量均为1kg可看作质点的物体相距1m时 的相互引力，不能说万有引力常量是两个质量为1kg的 物体相距1m时的相互吸引力，故A错误.B、C牛顿发现 了万有引力定律，但引力常量G这个数值是多少，连他本 人也不知道.按说只要测出两个物体的质量，测出两个物 体间的距离，再测出物体间的引力，代入万有引力定律， 就可以测出这个常量，但因为一般物体的质量太小了，它