【學(xué)練考】2021-2022學(xué)年高一人教版物理必修2練習(xí)冊：5.7-生活中的圓周運(yùn)動(dòng)-

7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問點(diǎn)一火車、汽車拐彎問題分析1．火車在拐彎時(shí)，對于其向心力的分析正確的是()A．由于火車本身作用而產(chǎn)生了向心力B．主要是由于內(nèi)、外軌的高度差的作用，車身略有傾斜，車身所受重力的分力產(chǎn)生了向心力C．火車在拐彎時(shí)的速率小于規(guī)定速率時(shí)，內(nèi)軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力就是向心力D．火車在拐彎時(shí)的速率大于規(guī)定速率時(shí)，外軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力作為火車拐彎時(shí)向心力的一部分2．(多選)在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處，往往使外軌略高于內(nèi)軌，這是為了()A．減輕火車輪子擠壓外軌B．減輕火車輪子擠壓內(nèi)軌C．使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力供應(yīng)轉(zhuǎn)彎所需的向心力D．限制火車向外脫軌學(xué)問點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)中的超重和失重3．在下列四種狀況中，同一汽車對凸形橋頂部的壓力最小的是()A．以較小的速度駛過半徑較大的橋B．以較小的速度駛過半徑較小的橋C．以較大的速度駛過半徑較大的橋D．以較大的速度駛過半徑較小的橋4．一輛汽車在丘陵地帶勻速行駛，地形如圖L5-7-1所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應(yīng)是()圖L5-7-1A．a(chǎn)處B．b處C．c處D．d處5．(多選)在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星中，下列儀器可以使用的是()A．彈簧秤B．水銀氣壓計(jì)C．水銀溫度計(jì)D．天平6．如圖L5-7-2所示，汽車車廂頂部懸掛一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，當(dāng)汽車以某一速度在水平地面上勻速行駛時(shí)彈簧長度為L1；當(dāng)汽車以同一速度勻速率通過一段凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)，彈簧長度為L2，下列選項(xiàng)中正確的是()圖L5-7-2A．L1＞L2B．L1＝L2C．L1＜L2D．前三種狀況均有可能7．由上海飛往美國洛杉磯的飛機(jī)在飛越太平洋上空的過程中，假如保持飛機(jī)速度的大小和距離海面的高度均不變，則()A．飛機(jī)做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)B．飛機(jī)上的乘客對座椅的壓力略大于地球?qū)Τ丝偷囊．飛機(jī)上的乘客對座椅的壓力略小于地球?qū)Τ丝偷囊．飛機(jī)上的乘客對座椅的壓力為零8．汽車通過拱形橋頂點(diǎn)時(shí)的速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐膃q\f(3,4).要使汽車在橋頂時(shí)對橋面沒有壓力，車速至少為()A．15mB．20mC．25mD．30m9．冰面對溜冰運(yùn)動(dòng)員的最大摩擦力為運(yùn)動(dòng)員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運(yùn)動(dòng)員，其平安速度為()A．v＝keq\r(Rg)B．v≤eq\r(kRg)C．v≤eq\r(2kRg)D．v≤eq\r(\f(Rg,k))10．一對男女溜冰運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量分別為m男＝80kg和m女＝40kg，面對面拉著一彈簧秤做圓周運(yùn)動(dòng)的溜冰表演，如圖L5-7-3所示，兩人相距0.9m，彈簧秤的示數(shù)為圖L5-7-3A．速度大小均為40mB．運(yùn)動(dòng)半徑分別為r男＝0.3m和r女C．角速度均為6rad/sD．運(yùn)動(dòng)速率之比為v男∶v女＝2∶111．中國“八一”飛行表演隊(duì)在某次為外賓做專場飛行表演時(shí)，飛機(jī)由俯沖轉(zhuǎn)為拉起的一段軌跡可看成一段圓弧，如圖L5-7-4所示．飛機(jī)做俯沖拉起運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最低點(diǎn)四周做半徑r＝180m的圓周運(yùn)動(dòng)．假如飛行員質(zhì)量m＝70kg，飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)P時(shí)的速度v＝360km/h，圖L5-7-412．一根水平硬質(zhì)桿以恒定角速度ω繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球能夠沿桿無摩擦地運(yùn)動(dòng)，兩球間以勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接，彈簧原長為L0，靠近轉(zhuǎn)軸的A球與軸之間也用同樣的彈簧相連，如圖L5-7-5所示，求每根彈簧的長度．圖L5-7-513．一輛質(zhì)量m＝2.0t的汽車駛過半徑R＝90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g取10m(1)若橋面為凹形，則汽車以20m/s(2)若橋面為凸形，則汽車以10m/(3)汽車以多大的速度通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)對橋面剛好沒有壓力？7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1．D[解析]火車以規(guī)定速率拐彎時(shí)，重力和支持力的合力供應(yīng)向心力，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)；當(dāng)拐彎時(shí)的速率大于(小于)規(guī)定速率時(shí)，外(內(nèi))軌對火車有側(cè)壓力作用，此時(shí)，火車拐彎所需的向心力是由重力、支持力和側(cè)壓力的合力來供應(yīng)的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．2．ACD[解析]火車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際上是在做圓周運(yùn)動(dòng)，凡是圓周運(yùn)動(dòng)都需要向心力，假如內(nèi)、外軌一樣高，則轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力只能來自于外軌的擠壓．在外軌略高于內(nèi)軌的狀況下，有可能使重力和支持力的合力恰好等于向心力，此時(shí)外軌受到的擠壓為0；若上述合力小于向心力，外軌受到的擠壓也比內(nèi)、外軌一樣高的狀況下受到的擠壓要?。赃x項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤．3．D[解析]汽車在凸形橋頂部時(shí)，mg－FN＝eq\f(mv2,r)，此時(shí)壓力FN＝mg－eq\f(mv2,r)，當(dāng)v較大而r較小時(shí)，F(xiàn)N較小，故選項(xiàng)D正確．4．B[解析]汽車所受的支持力越大越簡潔爆胎．由圖知，在b、d點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)N－mg＝meq\f(v2,r)，則FN＝mg＋meq\f(v2,r)；在a、c點(diǎn)時(shí)，mg－FN＝meq\f(v2,r)，則FN＝mg－meq\f(v2,r)；由于在b點(diǎn)處對應(yīng)的r小，故在b點(diǎn)的支持力較大，汽車易爆胎，選項(xiàng)B正確．5．AC[解析]在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星中，人造衛(wèi)星的重力完全充當(dāng)向心力，處于完全失重狀態(tài)，所以利用重力原理的一切儀器都不能使用，雖然彈簧秤不能測量重力，但可以測量拉力，故選項(xiàng)A、C正確．6．C[解析]當(dāng)汽車以某一速度在水平地面上勻速行駛時(shí)，小球勻速運(yùn)動(dòng)，故彈簧彈力等于重力，通過一段凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，故彈簧彈力大于重力，依據(jù)胡克定律知道彈簧長度的關(guān)系為L1＜L2，選項(xiàng)C正確．7．C[解析]飛機(jī)保持飛行速度大小和距離海面的高度均不變，則飛機(jī)做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛機(jī)上的乘客受重力和座椅支持力的作用，合力為乘客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，方向向下，故地球的引力大于支持力．所以選項(xiàng)C正確．8．B[解析]當(dāng)車對橋頂?shù)膲毫η『脼榱銜r(shí)，設(shè)車速為v2，則有mg＝meq\f(veq\o\al(2,2),r)，又mg－eq\f(3,4)mg＝meq\f(veq\o\al(2,1),r)，所以可得v2＝20m/s，選項(xiàng)B正確．9．B[解析]水平冰面對運(yùn)動(dòng)員的摩擦力供應(yīng)他做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則運(yùn)動(dòng)員的平安速度v滿足：kmg≥meq\f(v2,R)，解得v≤eq\r(kRg).10．B[解析]由于兩人的角速度相等，由F＝mω2r以及兩者的質(zhì)量關(guān)系m男＝2m女可得，r女＝2r男，所以r男＝0.3m，r女＝0.6m，選項(xiàng)B正確；而角速度均為0.62rad/s，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)速率之比為v男∶v女＝1∶2，11．4589N[解析]飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，v＝360km/h＝100m/s.對飛行員進(jìn)行受力分析FN－mg＝meq\f(v2,r)所以FN＝mg＋meq\f(v2,r)＝70×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10＋\f(1002,180)))N≈4589N由牛頓第三定律得，飛行員對座椅的壓力為4589N.12．L1＝eq\f(L0,1－\f(3mω2,k)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mω2,k)))\s\up12(2))L2＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(mω2,k)))L0,1－\f(3mω2,k)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mω2,k)))\s\up12(2))[解析]設(shè)左、右彈簧分別伸長x1與x2，則對A球有kx1－kx2＝mω2L對B球有kx2＝mω2(L1＋L2)又有L1＝L0＋x1，L2＝L0＋x2聯(lián)立以上各式，解得L1＝eq\f(L0,1－\f(3mω2,k)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mω2,k)))\s\up12(2))，L2＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(mω2,k)))L0,1－\f(3mω2,k)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mω2,k)))\s\up12(2)).13．(1)2.89×104N(2)1.78×104N(3)30m[解析](1)若橋面為凹形，汽車通過凹形橋面最低點(diǎn)時(shí)，在水平方向受到牽引力F和阻力f，在豎直方向受到橋面對上的支持力FN1和向下的重力G＝mg，如圖所示．支持力FN1與重力G的合力為FN1－mg，這個(gè)合力就是汽車通過橋面最低點(diǎn)時(shí)的向心力，即Fn＝FN1－mg由向心力公式有FN1－mg＝eq\f(mv2,R)解得FN1＝2.89×104N依據(jù)牛頓第三定律可知，汽車對橋面的壓力為2.89×104N.(2)若橋面為凸形，汽車通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，在水平方向受到牽引力F和阻力f，在豎直方向受到橋面對上的支持力FN2和向下的重力G＝mg，如圖所示．支持力FN2與重力G