2023-2024學(xué)年高一物理人教版2019試題6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練）-1

6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練）（解析版）一、單選題（本大題共12小題）1.一質(zhì)量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N，當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)半徑為80?m的彎道時(shí)，下列判斷正確的是A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力

B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20?m/s時(shí)所需的向心力為1.4×104N

C.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20?m/s時(shí)汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑

【答案】D

【解析】汽車做圓周運(yùn)動(dòng)，重力與支持力平衡，側(cè)向靜摩擦力提供向心力，如果車速達(dá)到20?m/s，根據(jù)牛頓第二定律求出所需向心力，與側(cè)向最大靜摩擦力比較判斷是否發(fā)生側(cè)滑及求出最大的向心加速度。

關(guān)鍵找出向心力來(lái)源，將側(cè)向最大靜摩擦力與所需向心力比較，若靜摩擦力不足提供向心力，則車會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)。

【解答】A、汽車在水平面轉(zhuǎn)彎時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)，重力與支持力平衡，側(cè)向靜摩擦力提供向心力，在沿速度方向上還受牽引力與阻力的作用，故A錯(cuò)誤；

B、如果車速達(dá)到20m/s，需要的向心力

F=mv2r=2.0×103×20280N=1.0×104N，故B錯(cuò)誤；

C、最大靜摩擦力f=1.4×1042.如圖所示，圖甲是A汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎行駛，圖乙是B汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎行駛.關(guān)于兩輛汽車的受力情況，以下說(shuō)法正確的是(

)A.兩車都受到路面豎直向上的支持力作用

B.兩車都一定受平行于路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力

C.A車可能不受平行于路面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力

D.B車可能受平行于路面指向彎道外側(cè)的摩擦力【答案】D

【解析】汽車轉(zhuǎn)彎可看作圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，在水平路面上向心力由指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力提供，在傾斜路面上重力和支持力的合力可能指向圓心，以設(shè)定速度通過(guò)時(shí)可以不受地面指向彎道內(nèi)側(cè)的摩擦力作用。類似于火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題。

【解答】A.傾斜面上汽車受到的支持力與斜面垂直，故A錯(cuò)誤；

BD.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)可看成圓周運(yùn)動(dòng)，向心力方向指向彎道內(nèi)側(cè)，令斜面的夾角為θ，當(dāng)汽車速度滿足m?v2?r?=mgtanθ，可知，v=grtanθ，汽車不受摩擦力作用，汽車在傾斜路面轉(zhuǎn)彎，當(dāng)速度小于grtanθ3.如圖所示列車勻速駛?cè)氲膱A弧彎道時(shí)，列車所受的合力(

)A.

為零 B.

指向運(yùn)動(dòng)方向 C.

指向軌道內(nèi)側(cè) D.

指向軌道外側(cè)【答案】C

【解析】勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力提供向心力，向心力始終指向圓心。本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)和向心力的概念，基礎(chǔ)題?！窘獯稹苛熊噭蛩亳?cè)雸A弧彎道時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力提供向心力，指向圓心，故C正確。4.公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，為了減少交通事故的發(fā)生，以下措施可行的是(

)

A.增大汽車的重量 B.提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度

C.將轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)小些 D.將路面修成外側(cè)路基比內(nèi)側(cè)路基高些【答案】D

【解析】搞清向心力的來(lái)源，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合向心力公式得出臨界速度，然后進(jìn)行求解。

【解答】A、路面是水平時(shí)，根據(jù)μmg=mv2R，解得v=μgR，要想不發(fā)生側(cè)滑，速度不能超過(guò)μgR，與汽車重量無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；

B、提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度，如果超過(guò)μgR，會(huì)發(fā)生側(cè)滑，故B錯(cuò)誤；

C、將轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)小些，最大速度5.擺式列車是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車。如圖所示，當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí)，在電腦控制下，車廂會(huì)自動(dòng)傾斜，直線行駛時(shí)，車廂又恢復(fù)原狀，實(shí)現(xiàn)高速行車，并能達(dá)到既安全又舒適的要求。假設(shè)有一高速列車在水平面內(nèi)行駛，以50m/s的速度拐彎，由列車上的傳感器測(cè)得一個(gè)質(zhì)量為50kg的乘客在拐彎過(guò)程中所受合力為500A.150m B.250m C.300【答案】B

【解析】車廂在拐彎過(guò)程中所受合力提供向心力，從而求半徑。

解決本題的關(guān)鍵搞清向心力的來(lái)源，運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解。

【解答】180km/h=50m/s，由合外力提供向心力F=mv2r可得：6.如圖所示，汽車以一定速率通過(guò)橋面為圓弧的拱形橋，當(dāng)汽車通過(guò)橋頂時(shí)(

)A.汽車的速度越大，則汽車對(duì)橋面的壓力也越大

B.汽車處于超重狀態(tài)

C.汽車對(duì)橋面的壓力等于汽車所受的重力

D.若汽車的速度大到一定程度，汽車對(duì)橋面的壓力可能為0【答案】B

【解析】本題考查應(yīng)用物理規(guī)律分析實(shí)際生活中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的能力，關(guān)鍵是分析向心力的來(lái)源。

對(duì)汽車受力分析，根據(jù)汽車需要向心力列式即可解答?！窘獯稹科囘^(guò)拱形橋時(shí)，需要向心力，可得mg-FN=mv2R，

A、汽車的速度越大，則汽車受到的支持力越小，根據(jù)牛頓第三定律可知汽車對(duì)橋面的壓力也越小，故A錯(cuò)誤；

B、汽車加速度向下，則汽車處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；7.汽車在過(guò)凹凸路面時(shí)，都會(huì)做減速操作，如圖，A，B分別是一段凹凸路面的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，若把汽車視作質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(

)A.汽車行駛到B點(diǎn)時(shí)，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會(huì)增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全

B.汽車行駛到A點(diǎn)時(shí)，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會(huì)增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全

C.汽車行駛到B點(diǎn)時(shí)，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會(huì)使汽車飛離路面

D.汽車行駛到A點(diǎn)時(shí)，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會(huì)使車胎受到更大的壓力【答案】B

【解析】解：AC、汽車經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)存在向上加速度，由牛頓第二定律可知支持力N大于汽車重力，超重狀態(tài)，其中FN=mg+mv2R，v減小，壓力減小，故AC錯(cuò)誤。

BD、汽車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)有向下的加速度，所以出于失重狀態(tài)，有：FN=mg-m8.當(dāng)飛船在地球附近運(yùn)行時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面上測(cè)得的體重mg。由此可知(

)A.當(dāng)繞行速度等于Rg時(shí)，航天員處于失重狀態(tài)

B.當(dāng)繞行速度等于Rg時(shí)，航天員處于超重狀態(tài)

C.當(dāng)繞行速度大于Rg時(shí)，航天員處于失重狀態(tài)

D.當(dāng)繞行速度小于Rg時(shí)，航天員處于超重狀態(tài)【答案】A

【解析】解：AB、當(dāng)飛船在地球附近運(yùn)行時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面上測(cè)得的體重mg，若做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)mg=mv2R，知v=gR，此時(shí)加速度指向地心，航天員處于失重狀態(tài)，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD、當(dāng)繞行速度大于Rg時(shí)或小于gR，說(shuō)明存在其他力，具體受力不確定，加速度方向不確定，不能確定是超重還是失重，故CD錯(cuò)誤。

故選：A。9.如圖所示，豎直平面上，質(zhì)量為m的小球在重力和拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況說(shuō)法中正確的是(

)A.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)

B.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)

C.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)

D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做向心運(yùn)動(dòng)【答案】C

【解析】本題考查離心現(xiàn)象產(chǎn)生原因以及運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)向心力突然消失或變小時(shí)，物體會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡可是直線也可以是曲線，要根據(jù)受力情況分析。

此題要理解離心運(yùn)動(dòng)的條件，結(jié)合力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，當(dāng)合力為零時(shí)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)?！窘獯稹緽C.在豎直平面上，拉力和重力的合力提供小球所需的向心力。在最高點(diǎn)，當(dāng)拉力消失，物體只受重力，將做平拋運(yùn)動(dòng)，故C正確，B錯(cuò)誤；

D.當(dāng)拉力減小時(shí)，將做離心運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤；

A.當(dāng)拉力增大時(shí)，將沿pc軌道做近心運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤。10.洗衣機(jī)的脫水筒采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說(shuō)法中不正確的是(

)A.脫水過(guò)程中，衣物是緊貼筒壁的

B.加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，脫水效果會(huì)更好

C.水會(huì)從桶中甩出是因?yàn)樗问艿较蛐牧艽蟮木壒?/p>

D.靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好【答案】C

【解析】解：A、脫水過(guò)程中，衣物做離心運(yùn)動(dòng)而甩向桶壁。故A正確。

B、F=ma=mω2R，ω增大會(huì)使向心力F增大，而轉(zhuǎn)筒有洞，不能提供足夠大的向心力，水滴就會(huì)被甩出去，增大向心力，會(huì)使更多水滴被甩出去。故B正確。

C、水滴依附的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于該附著力時(shí)，水滴被甩掉。故C錯(cuò)誤。

D、中心的衣服，R比較小，角速度ω一樣，所以向心力小，脫水效果差。故D正確。

本題選錯(cuò)誤的，故選：C。

A、水滴依附的附著力是一定的，當(dāng)水滴因做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于該附著力時(shí)，水滴被甩掉．

B、F=ma=mω211.如圖所示，一個(gè)杯子放在水平餐桌的轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.杯子受到桌面的摩擦力指向轉(zhuǎn)盤中心

B.杯子受重力、支持力、向心力作用

C.

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，杯子越靠近中心越容易做離心運(yùn)動(dòng)

D.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，杯子里裝滿水比空杯子更容易做離心運(yùn)動(dòng)【答案】A

【解析】杯子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直方向受到重力和支持力，水平方向受到靜摩擦力提供向心力。注意向心力是效果力，不能說(shuō)受到向心力。

根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合向心力公式分析?！窘獯稹緼B.根據(jù)題意，對(duì)杯子受力分析，受重力、支持力和摩擦力，桌面的摩擦力提供杯子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則指向轉(zhuǎn)盤中心，故B錯(cuò)誤，A正確；ω=2πn和F=mω2rD.根據(jù)題意可知，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速一定時(shí)，杯子和桌面間的最大靜摩擦力不足以提供杯子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，杯子發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)，則有μmg<m?4π2n故選A。12.如圖所示，長(zhǎng)為l的細(xì)線一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，讓小球在水平面內(nèi)做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，擺線與豎直方向成θ角，小球運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量表達(dá)式正確的是(

)A.an=gtanθ B.【答案】D

【解析】小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，由牛頓第二定律求解向心加速度，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系表示線速度；根據(jù)周期與角速度的關(guān)系表示周期。

本題是圓錐擺問(wèn)題，分析受力，作好受力分析圖是基礎(chǔ)，同時(shí)要掌握向心加速度的不同的表達(dá)式形式。

【解答】

A.對(duì)擺球做受力分析如圖所示，

繩的拉力和重力的合力為F合=mgtanθ，F(xiàn)合充當(dāng)向心力，則根據(jù)牛頓第二定律有：mgtanθ=man，解得小球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度為：an=gtanθ，故A錯(cuò)誤；

B.小球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為：r=lsinθ，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系有：v=ωr=ωlsinθ，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)周期與角速度的關(guān)系有：二、計(jì)算題（本大題共3小題）13.經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)一般不會(huì)在彎道上超車，因?yàn)槠囖D(zhuǎn)彎時(shí)如果速度過(guò)大，容易發(fā)生側(cè)滑危險(xiǎn)。圖中后方車輛質(zhì)量m=2.0×103kg，行駛速度為v0=15m/s，水平彎道所在圓弧的半徑是R=60m，汽車和地面的動(dòng)摩擦因數(shù)(1)求這輛汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力大小F；(2)若司機(jī)想提速到v1【答案】解：(1)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力為F(2)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，靜摩擦力提供向心力，汽車受到的最大靜摩擦力為F若司機(jī)想提速到v1=20m/s汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑。14.我們常常在公園和古村洛中見(jiàn)到拱形橋，如圖甲所示。一輛質(zhì)量為1.2×103kg的小車，以10m/sm/s的速度經(jīng)過(guò)半徑為40m的拱形橋最高點(diǎn)，如圖乙所示，取g=9.8m/s2。求：

(1)橋?qū)π≤囍С至Φ拇笮。?/p>

(2)汽車以多大速度經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)恰好騰空，對(duì)橋沒(méi)有壓力；

(3)【答案】解：(1)根據(jù)牛頓第二定律G-FN=mv2r，解得FN=9000N

(2)根據(jù)牛頓第二定律mg=mv2r，解得v'=20m/s

(3)由mg=mv2r，將地球半徑代入，解得v=8.0×103m/s

答：(1)【解析】(1)根據(jù)向心力公式可以計(jì)算出橋?qū)ζ嚨闹С至Γ?/p>

(2)當(dāng)橋面對(duì)小車的支持力為零時(shí)，汽車的速度最大；

(3)當(dāng)橋面對(duì)汽車的支持力為零時(shí)，根據(jù)重力提供向心力求得汽車要在橋面騰空的速度。本題考查的是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)汽車在經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)的最大速度時(shí)，僅有重力提供向心力，若超過(guò)這個(gè)速度，汽車將飛離橋面。

15.游樂(lè)場(chǎng)的懸空旋轉(zhuǎn)椅可以抽象為如圖所示的模型：一質(zhì)量m=20kg的球通過(guò)長(zhǎng)L=10m的輕繩懸于豎直面內(nèi)的直角桿上，水平桿長(zhǎng)L'=10m，整個(gè)裝置繞豎直桿轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子與豎直方向成θ角。當(dāng)θ=37°時(shí)，(取g=10m/s2，(1)繩