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高一物理同步练习题解析 5.8 生活中的圆周运动 (人教版必修2)


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5.8 生活中的圆周运动

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同步练习题解析(人教版必修 2)
) 。

1.在水平面上转弯的摩托车,如图所示,向心力是(

A.重力和支持力的合力 B.静摩擦力 C.滑动摩擦力 D.重力、支持力、牵引力的合力

2.如图所示,洗

衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上,则此时(

) 。

A.衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力 B.衣服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的增大而增大 D.筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大 3.冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的 k 倍。在水平冰面上沿半径为 R 的圆周滑行的运动员,其运行速度应为( A. v ? k gR C. v ? k gR ) 。 B. v ? k gR D. v ?

gR k

4.铁路在弯道处的内外轨道高 低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为 θ,弯道处 的圆弧半径为 R,若质量为 m 的火车以速度 v 通过该弯道时,内、外轨道均不受侧压力作 用。下面分析正确的是( ) 。

A.轨道半径 R ?

v2 g
1

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B. v ?

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gR tan ?

C.若火车速度小于 v 时,外轨将受到侧压力作 用,其方向平行轨道平面向内 D.若火车速度大于 v 时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外 5.半径为 R 的光滑半圆球固定在水平面上(如图) ,顶部有一小物体 A,今给它一个水 平初速度 v0 ?

Rg ,则物体将(

) 。

A.沿球面下滑至 M 点 B.沿球面下滑至某一点 N,便离开球面做斜下抛运动 C.按半径大于 R 的新的圆弧轨道做圆周运动 D.立即离开半圆球做平抛运动 6.乘坐游乐园的过山车时,质量为 m 的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动,如图所 示,下列说法正确的是( ) 。

A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,若没有保险带,人一定会掉下去 B.人在最高点时对座位仍可能产生压力,但 压力一定小于 mg C.人在最低点时处于超重状态 D.人在最低点时对座位的压力大于 mg 7.如图所示,表演“水流星”节目时,拴杯子的绳子长为 L,绳子能够承受的最大拉 力是杯子和杯内水重力的 8 倍,要使绳子不断,节目获得成功,则:

(1)杯子通过最高点时速度的最小值为多少? (2)杯子通过最低点时速度的最大值为多少? 8.如图所示,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴 OO′转动,筒内壁粗糙,筒口半 径和筒高分别为 R 和 H,筒内壁 A 点的高度为筒高的一半。内壁上有一质量为 m 的小物块。 求:
2

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(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁 A 点受到的摩擦力和支持力的大小; (2)当物块在 A 点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,筒转动的角速度。

答案与解析
1. 答案:B 2. 答案:AC 3. 答案:B 4. 答案:BD

解析:火车转弯时受力如图所示,火车转弯的向心力由重力和支持力的合力提供,则

mg tan ? ? m

v2 v2 ,故转弯半径 R ? ;转弯时的速度 v ? gR tan ? ;若火车速度小 R g tan ?

于 v 时, 需要的向心力减小,此时 内轨对车轮产生一个向外的作用力,即车轮挤压内轨; 若火车速度大于 v 时,需要的向心力变大,外轨对车轮产生一个向里的作用力,即车轮挤压 外轨。 5. 答案:D 解析:小物体在半球面的顶点,若是能沿球面下滑,则它受到的半球面的弹力与重力的 合力提供向心力,有 mg ? F ?

mv0 2 ? mg ,因 F=0,这说明小物体与半球面之间无相互 R

作用力,小物体只受到重力的作用,又有水平初速度,小物体做平抛运动。 6. 答案:CD 解析:由圆周运动的临界条件知:当人在最高点 v ? 作用力;当 v ?

gR 时,人对底座和保险带都无

gR 时,人对底座有压力,且当 v ? 2gR 时,压力大于 mg,故 A、B 均

错;人在最低点:FN-mg=mv2/R,FN>mg,故 C、D 两项正确。
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7. 答案: (1) gL (2) 7 gL

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解析: (1)要使水在最高点恰不流出杯子,此时绳子对杯子的拉力等于零,杯子和水做 圆周运动的向心力仅由其重力 mg 提供,根据牛顿第二定律,在最高点对杯子和水有:

mg ? m

v12 L

解得杯子通过最高点时速度的最小值为 v1 ?

gL 。
v2 2 。当 F=8mg 取最大 L

(2)根据牛顿第二定律,在最低点对杯子和水有 F ? mg ? m

值时,速度 v2 也取最大值,即 8mg ? mg ? m

v2 2 ,解得杯子通过最低点时速度的最大值为 L

v2 ? 7 gL 。
8. 答案: (1)

mgH R ?H
2 2

mgR R ?H
2 2

(2)

2 gH R2

解析: (1)物块静止时,分析受力如图所示。

由平衡条件有 f=mgsin θ N=mgcos θ

再由 图中几何关系有

cos ? ?

R R ?H
2 2

, sin ? ?

H R ? H2
2

故有 f ?

mgH R2 ? H 2

,N ?

mgR R2 ? H 2



(2)分析此时物块受力如图所示,

4

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由牛顿第二定律有 mgtan θ=mrω2。 其中 tan ? ? 可得 ? =

H R

r?

R , 2

2 gH 。 R2

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