高一物理必修2 58《生活中的圆周运动》课时作业人教版.docx

高一物理必修2 58《生活中的圆周运动》课时作业人教版.docx

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高一物理必修258《生活中的圆周运动》课时作业人教版

一、单项选择题。

1.火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持离提供向心力。

以下关于火车转弯的说法中正确的是（）

A在转弯处使外轨略高于内轨

B在转弯处使内轨略高于外轨

C在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度

D在转弯处火车受到的支持力竖直向上

2.圆形轨道竖直放置，质量为m的小球经过轨道内侧最高点而不脱离轨道的最小速率为u，现在使小球以2u的速率通过轨道最高点内侧，那么它对轨道压力大小为（）

A0BmgC3mgD5mg

3.如右图所示，碗质量为M，静止在地面上，质量为m的滑块滑到圆弧形碗的底端时速率为u，已知碗的半径为R，当滑块滑过碗底时，地面受到碗的压力为（）

A（M+m）gB（M+m）g+

CMg+

DMg+mg-m

4.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动．设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（　　）

A.

B.

C.

D.

二、双项选择题。

5．中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故．

家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案．经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示．交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是（　　）

A．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动

B．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动

C．公路在设计上可能外（西）高内（东）低

D．公路在设计上可能内（东）高外（西）低

6．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时（）

A衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力

B衣物随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力

C筒壁的弹力随筒的转速增大而增大

D筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大

7．如图6．8—7所示，汽车以一定的速度经过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.在竖直方向汽车只受两个力：

重力和桥面的支持力

C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力

D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力

8．雨伞边缘半径为r，且高出水平地面为h，如图所示，若雨伞以角速度ω匀速旋转，则关于雨滴运动说法正确的是：

（）

A．雨滴飞出后圆周运动

B．雨滴自雨伞边缘切线水平飞出后做平抛运动，

C．雨滴自雨伞边缘飞出后在地面上形成一个椭圆

D．雨滴自雨伞边缘飞出后在地面上形成一个大圆圈

9．在水平圆盘上分别放甲、乙、丙三个质量分别为3m、2m、m的物体，其轨道半径分别为r、2r、3r如图所示，三个物体的最大静擦力皆为所受重力的k倍，当圆盘角速度由小缓慢增加，下列说法正确的是：

（　）

A、甲物体相对圆盘首先滑动　

B、丙物体相对圆盘首先滑动

C、乙物体受到的静摩擦力最大　

D、三个物体受到的静摩擦力一样大

三。

非选择题。

10．一辆汽车以54km/h的速率通过一座拱桥的桥顶，汽车对桥面的压力等于车重的一半，这座拱桥的半径是m。

若要使汽车过桥顶时对桥面无压力，则汽车过桥顶时的速度大小至少是m/s。

11．如图所示，有一绳长为l，上端固定在滚轮A的轴上，下端挂一质量为m的物体。

现滚轮和物体一起以速度v匀速向右运动，当滚轮碰到固定的挡板B突然停止瞬间，绳子拉力大小为多少？

12．如图所示，在质量为M的电动机上，装有质量为m的偏心轮，飞轮转动的角速度为ω，当飞轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零，则飞轮重心离转轴的距离多大?

在转动过程中，电动机对地面的最大压力多大?

5、雨伞边缘半径为r，且高出水平地面为h，如图所示，若雨伞以角速度ω匀速旋转，使雨滴自雨伞边缘水平飞出后在地面上形成一个大圆圈，则此圆圈的半径R为多大？

5、【答案】:

R＝

Or

【解析】：

作出雨滴飞出后的三维示意图，如图1所示。

雨滴飞出的速度大小为v＝ωr

在竖直方向上有：

h＝gt2

在水平方向上有：

s＝vt

又由几何关系可得：

R＝

联立以上各式可解得：

R＝，即为雨滴在地面上形成的大圆圈的半径。

2、在一次抗洪救灾工作中，一架直升机A用长H＝50m的悬索（重力可忽略不计）系住一质量m＝50kg的被困人员B，直升机A和被困人员B以v0＝10m/s的速度一起沿水平方向匀速运动，如图甲所示．某时刻开始收悬索将人吊起，在5s时间内，A、B之间的竖直距离以

l＝50－t2（单位：

m）的规律变化，取g＝10m/s2.

（1）求这段时间内悬索对被困人员B的拉力大小．

（2）求在5s末被困人员B的速度大小及位移大小．

（3）直升机在t＝5s时停止收悬索，但发现仍然未脱离洪水围困区，为将被困人员B尽快运送到安全处，飞机在空中旋转后静止在空中寻找最近的安全目标，致使被困人员B在空中做圆周运动，如图乙所示．此时悬索与竖直方向成37°角，不计空气阻力，求被困人员B做圆周运动的线速度以及悬索对被困人员B的拉力．（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

2、解析：

（1）被困人员在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上被困人员的位移y＝H－l＝50－（50－t2）＝t2，由此可知，被困人员在竖直方向上做初速度为零、加速度a＝2m/s2的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得悬索的拉力F＝m（g＋a）＝600N.

（2）被困人员5s末在竖直方向上的速度为vy＝at＝10m/s，合速度v＝＝10m/s，竖直方向上的位移y＝at2＝25m，水平方向的位移x＝v0t＝50m，合位移s＝＝25m.

（3）t＝5s时悬索的长度l′＝50－y＝25m，旋转半径r＝l′sin37°，

由m＝mgtan37°，解得v′＝m/s.此时被困人员B的受力情况如右图所示，

由图可知Tcos37°＝mg，解得T＝＝625N.

答案：

（1）600N　

（2）10m/s　25m　（3）625N

5.一轻杆两端各固定一个质量均为m的小球a、b，杆绕中间光滑的轴0转动，当杆通过竖直位置时，杆对轴的作用力为，方向。

2、如图所示，细绳一端系着质量m=0.6kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔的距离为0.2m，并已知物体M与水平面间的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴匀速转动，问角速度ω在什么范围内可使M处于相对盘静止状态？

（g取10m/s2）

2、【答案】:

2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s

【解析】：

物体M做匀速圆周运动，其所受合外力提供向心力，分析物体M的受力情况，M受到重力Mg、竖直方向的支持力N，绳子对它的拉力T和盘对它的静摩擦力f的作用。

因为整个过程中物体M相对盘静止，故绳子拉力T=mg。

可以分以下几个过程考虑：

①没有摩擦力时，绳子拉力充当向心力，有对应角速度ω0

②当物体做圆周运动的角速度<ω0时，物体有向心趋势，静摩擦力背向圆心。

　绳子对M的拉力T与f的合力提供向心力；在静摩擦力达到最大值fm=2N相应的角速度ω1最小。

由牛顿第二定律：

则ω1=

=

=2.9（rad/s）

③当物体做圆周运动的角速度>ω0时，物体有向外甩趋势，静摩擦力指向圆心，帮助提供　向心力。

　绳子拉力T与f的合力提供向心力，在静摩擦力达到最大值fm=2N时，相应的角速度ω2最大。

　　由牛顿第二定律：

　　则ω2=

=

=6.5（rad/s）

3、有一轻质杆，长l=0.5m；一端固定一质量m=0.5kg的小球，轻杆绕另一端在竖直面内做圆周运动。

（1）当小球运动到最高点的速度大小为4m/s时，求小球对杆的作用力；

（2）当小球运动到最低点时，球受杆的拉力为41N，求此时小球的速度大小。

3、【答案】:

11.1N拉力6m/s

　【解析】：

做匀速圆周运动的物体所受合外力做向心力，合外力指向圆心；轻杆上的小球在竖直面内做的是非匀速圆周运动。

其合外力并不总指向圆心，只有在运动到最高点或　最低点时，合外力才指向圆心，提供向心力。

（1）当小球运动到最高点时，小球受重力mg，和杆对球的作用力F（设为拉力），合力作向心力。

　　根据牛顿第二定律：

　　F向=mg+F=m

　　F=m

-mg=0.5×

-0.5×9.8=11.1N

　　F>0说明所设拉力是正确的；

（2）当小球运动到最低点时，小球受到重力mg、杆对小球的拉力F指向圆心，合力提供向心力。

　　根据牛顿第二定律：

　　F向=F-mg=m

　F=F’=41N

1火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持离提供向心力。

以下关于火车转弯的说法中正确的是（）

A在转弯处使外轨略高于内轨

B在转弯处使内轨略高于外轨

C在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度

D在转弯处火车受到的支持力竖直向上

2圆形轨道竖直放置，质量为m的小球经过轨道内侧最高点而不脱离轨道的最小速率为u，现在使小球以2u的速率通过轨道最高点内侧，那么它对轨道压力大小为（）

A0BmgC3mgD5mg

3洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时（）

A衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力

B衣物随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力

C筒壁的弹力随筒的转速增大而增大

D筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大

4如右图所示，碗质量为M，静止在地面上，质量为m

的滑块滑到圆弧形碗的底端时速率为u，已知碗的半径为

R，当滑块滑过碗底时，地面受到碗的压力为（）

A（M+m）gB（M+m）g+

CMg+

DMg+mg-m

5一轻杆两端各固定一个质量均为m的小球a、b，杆绕中间光滑的轴0转动，当杆通过竖直位置时，杆对轴的作用力为，方向。

6飞机在半径为R的竖直平面内翻斤斗，飞至最高点时飞行员对座位的压力是N，已知飞行员的质量为m,此时飞机的速度是多大？

7如下图,质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为lm，小杯通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2,求：

（1）在最高点时，绳的拉力？

（2）在最高点时水对小杯底的压力？

（3）为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？

8橡皮带原长为l0，其一端拴住质量为m的小球。

小球以另一端为中心在光滑水平面上匀速转动，角速度为

。

若橡皮带每伸长单位长度产生的弹力为f0,求此时橡皮带上的张力。

9人类若长期处于失重状态会影响身体健康。

如果当两个相同宇航舱进人运行轨道后，开动每个宇航舱上的控向小火箭，使它们绕公共质心中点夕以一定角速度转动起来，就会模拟产生9.8m/s2的重力加速度。

已知连接两宇航舱的缆绳长78.4m，试求：

（l）宇航舱转动的角速度。

（2）宇航舱转动的周期。

（3）宇航舱对质量为70kg的宇航员的作用力为多大？

10司机为了能够控制驾驶的汽车，汽车对地面的压力一定要大于零，高速公路上所建的高架桥的顶