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2018高中物理第五章曲线运动第9节非匀速圆周运动分析练习新人教版必修2.doc

1、第9节 非匀速圆周运动分析(答题时间:15分钟)1. 如图所示,汽车以一定的速度经过不脱离一个圆弧形桥面的顶点时,关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况,以下说法正确的是( )A. 在竖直方向汽车可能受到三个力:重力、桥面的支持力和向心力B. 在竖直方向汽车可能只受两个力:重力和桥面的支持力C. 汽车对桥面的压力一定小于汽车的重力D. 汽车对桥面的压力一定大于汽车的重力2. 一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s,车对桥顶的压力为车重的,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为( )A. 15 m/s B. 20 m/s C. 25 m/sD. 30 m/s3. 如图所示,质量为m的物块,

2、沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下,半球形金属壳竖直固定放置,开口向上,滑到最低点时速度大小为v。若物体与球壳之间的动摩擦因数为,则物体在最低点时,下列说法正确的是( )A. 受到的向心力为mgB. 受到的摩擦力为C. 受到的摩擦力为D. 受到的合力方向斜向左上方4. 如图所示,长为L的悬线固定在O点,在O点正下方处有一钉子C,把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放,小球到悬点正下方时悬线碰到钉子,则小球的( )A. 线速度突然增大B. 角速度突然增大C. 向心加速度突然增大D. 悬线的拉力突然增大5. 如图所示,是马戏团中上演的飞车节目,在竖直平面内有半径为R的圆轨道。表演

3、者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m,人以v1的速度过轨道最高点B,并以v2v1的速度过最低点A。求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少?6. 在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108 km/h。汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。(1)如果汽车在这种高速公路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?(2)如果高速公路上设计了圆弧拱形立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱形立交桥的半径至少是多少?(取g10 m/s2)7. 如图所示,小球A质量为m,固定在轻细直杆L的一端,

4、并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动。如果小球经过最高位置时,杆对球的作用力为拉力,拉力大小等于球的重力。求:(1)球的速度大小。(2)当小球经过最低点时速度为,杆对球的作用力大小和球的向心加速度大小。1. BC 解析:汽车经过拱形桥顶端时,当速度时,;当时,当时,汽车将脱离桥面。根据题意可知,汽车在竖直方向上可能只受到重力作用,也可能受到重力、支持力两个力的作用,故A错误,B正确。汽车对桥面的压力大小等于桥面对汽车的支持力,其值一定小于汽车的重力,当时,压力大小等于重力。2. B 解析:由题意得,若无压力,所以B正确。3. CD 解析:向心力为,A错,所以C对,B错。由平行四边形

5、法则,D对。所以CD正确。4. BCD 解析:悬线与钉子碰撞前后瞬间,线的拉力始终与小球的运动方向垂直,不对小球做功,故小球的线速度不变。当半径减小时,由知变大,再由F向m知向心加速度突然增大。而在最低点F向FTmg,故悬线的拉力变大。由此可知BCD选项正确。5. 6mg 解析:在B点,FBmgm解之得FBmg,在A点,FAmgm解之得FA7mg,所以在A、B两点轨道对车的压力大小相差6mg。6. 解:(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力由车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,有Fmax0.6mgm,由速度v108 km/h30 m/s得,弯道半径rmin150 m。故弯道的最小半径为150m。(2)汽车过拱桥,可看作在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,根据向心力公式有mgFNm。为了保证安全通过,车与路面间的弹力FN0,有mgm,则R90 m。7. 解:(1)小球A在最高点时,对球做受力分析,如图所示。重力mg;拉力F=mg根据小球做圆周运动的条件,合外力等于向心力,即: F=mg 联立可得(2)小球A在最低点时,对球做受力分析,如图所示。重力mg,拉力F,设向上为正根据小球做圆周运动的条件,合外力等于向心力;解得4

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