【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2课时练案-第五章-第7节-生活中的圆周运动.docx

第 7 节 生活中的圆周运动 题组题组 1 火车转弯类问题火车转弯类问题（时间：6 分钟 分值：12 分）1.4 分（单选）铁路转弯处的圆弧半径为，内侧和外侧的高度差为为两轨间的距离，且。假如列车转弯速率大于，则（）A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B.铁轨与轮缘间无挤压 C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D.内、外铁轨与轮缘间均有挤压 2.4 分（单选）赛车在倾斜的轨道上转弯如图 5-7-1 所示，弯道的倾角为，半径为，则赛车完全不靠摩擦力转弯的速率是（设转弯半径水平）（）A.B.C.D.3.4 分（单选）“空间之旅”飞车表演时，表演者驾着摩托车，在球形金属网内壁上下回旋，令人赞美不已。摩托车沿图 5-7-2 所示竖直轨道做圆周运动的过程中（）A.确定做匀速圆周运动 B.对金属网内壁压力大小始终不变 C.经过最低点时的向心力仅由支持力供应 D.通过最高点时的最小速度与球形金属网直径有关 题组题组 2 拱形桥拱形桥（时间：6 分钟 分值：12 分）4.4 分（多选）一辆汽车匀速通过一半径为 的拱形桥，不考虑汽车运动过程中受到的摩擦阻力，则关于汽车的受力状况，下列说法中正确的是（）A.汽车对桥面的压力大小不变，总是等于汽车的重力 B.汽车对桥面的压力大小不断变化，但总是小于汽车的重力 C.汽车的牵引力不发生变化 D.汽车的牵引力渐渐变小 5.8 分大路在通过小型水库泄洪闸的下游时经常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。现有一“过水路面”的圆弧半径为 50 m，一辆质量为 800 kg 的小汽车驶过“过水路面”。如图 5-7-3 所示，当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为 5 m/s。取 10，问此时汽车对路面的压力为多大？题组题组 3 航天器中的失重现象与离心现象航天器中的失重现象与离心现象（时间：6 分钟 分值：12 分）6.4 分假如航天员要在飞船稳定飞行时做一些物理试验，下面的试验仪器可以正常使用的是 。密度计 水银气压计 物理天平 电流计 电子秤 摆钟 水银温度计 7.4 分（多选）下列哪些现象或做法是为了防止物体产生离心运动（）A.汽车转弯时要限定速度 B.洗衣机脱水筒转动给衣服脱水 C.转速较高的砂轮半径不宜太大 D.将砂糖溶化，在有孔的盒子中旋转制成“棉花糖”8.4 分（多选）三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为，假定最大静 图 5-7-1 图 5-7-2 图 5-7-3 图 5-7-4 摩擦力等于滑动摩擦力，的质量为 2,的质量均为,离轴为离轴为，设、都没有滑动，如图 5-7-4 所示。则当圆台旋转时（）A.物体的向心加速度最大 B.物体的静摩擦力最小 C.当圆台转速增加时，比 先滑动 D.当圆台转速增加时，比 先滑动 题组 4 综合拓展提升（时间：15 分钟 分值：26 分）9.4 分（单选）无缝钢管的制作原理如图 5-7-5 所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，铁水紧紧地掩盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为，则下列说法正确的是（）A.铁水是由于受到离心力的作用才掩盖在模型内壁上的 B.模型各个方向上受到的铁水的作用力相同 C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力供应向心力 D.管状模型转动的角速度 最大为 10.10 分质量为 25 kg 的小孩坐在质量为 5 kg 的秋千板上，秋千板离拴绳子的横梁 2.5 m。假如秋千板摇摆经过最低点的速度为 3 m/s，求：（1）这时秋千板所受的压力是多大？（2）每根绳子对秋千板的拉力是多大？（绳子质量不计，g 取 10)11.12 分如图 5-7-6 所示，一根长为 0.1 m 的细线，一端系着一个质量是 0.18 kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。当小球的转速增加到原转速的 3 倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来的大。求：（1）线断裂的瞬间，线的拉力；（2）这时小球运动的线速度；（3）假如桌面高出地面 0.8 m，线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方？（g 取 10）参考答案 1.A 解析：列车正常转弯时的向心力为 由于 很小，故，解得 当时，列车需要更大的向心力，所以轮缘挤压外轨。2.C 解析：设赛车的质量为，赛车受力分析如图 5-7-7 所示，可见，而，故。3.D 解析：摩托车沿题图示竖直轨道做圆周运动时，摩托车受摩擦力、重力、金属网内壁支持力的共同作用，运动较简洁，很难做匀速圆周运动，选项 A 错误；经过最低点时向心力是支持力和重力的合力供应的，通过最高点时，有最小速度时只由重力供应向心力，则由，可知其最小速度，与球形金属网 图 5-7-5 图 5-7-6 图 5-7-7 直径有关，故选项 D 正确。4.BD 解析：汽车受到的力有：重力、桥面对汽车的支持力、汽车的牵引力，如图 5-7-8 所示。设汽车所在位置桥面的切线方向与水平面所夹的角为，由于汽车运动的速度大小不变，故沿轨迹切线方向汽车所受的合力为 0，所以=0，即。汽车在到达最高点之前，角不断减小，故汽车的牵引力不断减小；汽车从最高点向下运动的过程中，不需要牵引力，反而需要制动力。所以选项 C 错误，选项 D 正确。在沿着半径的方向上，汽车有向心加速度，由牛顿其次定律得，解得。可见，路面对汽车的支持力随角的减小而增大，当到达顶端时0，达到最大值，此时仍小于。选项 A 错误，选项 B正确。5.8 400 N 解析：汽车在“过水路面”的最低点时受力如图 5-7-9 所示，由牛顿其次定律得。解得 N 8 400 N。依据牛顿第三定律，汽车对路面的压力大小8 400 N。6.解析：飞船在绕地球飞行时，轨道舱中的一切物体都处于完全失重状态，凡是使用原理与重力有关的均不能使用，如仪器；而仪器的工作原理与重力无关，故可以正常使用。点拨：物体在竖直平面内做圆周运动时，在最高点处于失重状态；在最低点处于超重状态，此时依靠重力工作的仪器不能使用或不能正常使用。7.AC 解析：汽车转弯时要限定速度和转速较高的砂轮半径不宜太大都是为了防止物体产生离心运动，选项 A、C 正确；选项 B、D 是离心运动的应用。8.ABC 解析：依据的半径最大，因此 物体的向心加速度最大，选项 A 正确。向心加速度相等且最小，由的质量最小，因而也最小，选项 B 正确。当转速 增加时，和 半径相同，都有,同样稳定。对于来说，由,知 需要的向心力比 大，先毁灭离心运动现象，即 比 先滑动。选项 C 正确，选项 D 错误。9.C 解析：铁水是由于离心作用掩盖在模型内壁上的，模型对它的弹力和重力的合力供应向心力，选项 A 错误；模型最下部受到的铁水的作用力最大，最上部受到的作用力最小，选项 B 错误；最上部的铁水假如恰好不离开模型内壁，则重力供应向心力，由，可得，故管状模型转动的角速度 至少为，选项 C 正确，选项 D 错误。10.（1）340 N （2）204 N 解析：把小孩作为争辩对象对其进行受力分析知，小孩受重力 G 和秋千板对他的支持力两个力，故在最低点有 所以250 N+90 N40 N 由牛顿第三定律可知，秋千板所受压力大小为 340 N。设每根绳子对秋千板的拉力为，将秋千板和小孩看成一个整体，则在最低点有 解得204 N。11.（1）45 N （2）5 m/s （3）2 m 解析：（1）小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用：重力、桌面弹力和线的拉力。重力和弹力平衡。线的拉力供应向心力，。设原来的角速度为，线上的拉力为，转速加快后的角速度为，线断时的拉力为，则 F91。又+40 N，所以5 N，线断时 45 N。（2）设线断时小球的线速度为，由得 m/s=5 m/s。（3）由平抛运动规律得，小球在空中运动的时间 s=0.4 s。小球落地处离开桌面的水平距离50.4 m 2 m。图 5-7-8 图 5-7-9