2019-2020年高中物理 5.7生活中的圓周運動（探究導學課型）課時提升作業(yè) 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 5.7生活中的圓周運動（探究導學課型）課時提升作業(yè) 新人教版必修2 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號后標出) 1.(xx太原高一檢測)如圖所示,在光滑軌道上,小球滾下經(jīng)過圓弧部分的最高點時,恰好不脫離軌道,此時小球受到的作用力是( ) A.重力、彈力和向心力 B.重力和彈力 C.重力和向心力 D.重力 【解析】選D。小球運動到最高點時,若恰好不脫離軌道,小球與軌道間作用力為零,小球只受重力作用,由重力充當向心力。綜上所述,D選項正確。 2.(xx渭南高一檢測)長為L的細繩,一端系一質量為m的小球,另一端固定于某點,當繩豎直時小球靜止,再給小球一水平初速度v0,使小球在豎直平面內做圓周運動,并且剛好能過最高點。則下列說法中正確的是( ) A.小球過最高點時速度為零 B.小球開始運動時繩對小球的拉力為m C.小球過最高點時繩對小球的拉力為mg D.小球過最高點時速度大小為 【解析】選D。小球在豎直平面內做圓周運動時,小球剛好能通過最高點時小球的速度不能等于零,只有重力提供向心力,且此時繩子的拉力正好等于零,即mg=m,則v=,所以A、C錯誤,D正確。在小球開始運動時,小球受重力、繩的拉力作用,根據(jù)牛頓第二定律得:FT-mg=m,所以FT=mg+m,B選項錯誤。 3.公共汽車在到達路口轉彎前,車內廣播“乘客們請注意,前方車輛轉彎,請拉好扶手”。這樣可以防止乘客( ) A.突然向前傾倒 B.突然向后傾倒 C.因汽車轉彎而向轉彎的外側傾倒 D.因汽車轉彎而向轉彎的內側傾倒 【解析】選C。汽車轉彎時乘客因做圓周運動而需要向心力,而合外力不足以提供乘客做圓周運動的向心力,乘客做離心運動,向轉彎的外側傾倒,屬于離心現(xiàn)象,C正確。 4.(多選)下述現(xiàn)象中屬于離心現(xiàn)象的是( ) A.洗衣機把濕衣服甩干 B.剎車時,乘客前傾 C.用手把體溫計中的水銀柱甩回玻璃泡內 D.鉛球運動員將鉛球拋出 【解析】選A、C。洗衣機把濕衣服甩干和用手把體溫計中的水銀柱甩回玻璃泡內都屬于離心現(xiàn)象,A、C正確;剎車時乘客前傾和鉛球運動都是由于慣性,B、D錯誤。 5.(多選)2013年6月11日至26日,“神舟十號”飛船圓滿完成了太空之行,期間還成功進行了人類歷史上第二次太空授課,女航天員王亞平做了大量失重狀態(tài)下的精美物理實驗。關于失重狀態(tài),下列說法正確的是( ) A.航天員仍受重力的作用 B.航天員受力平衡 C.航天員所受重力等于所需的向心力 D.航天員不受重力的作用 【解析】選A、C。做勻速圓周運動的空間站中的航天員,所受重力全部提供其做圓周運動的向心力,處于完全失重狀態(tài),并非航天員不受重力作用,A、C正確,B、D錯誤。 【總結提升】圓周運動中超失重問題的常見錯誤 (1)誤認為勻速圓周運動是平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)是指靜止或勻速直線運動狀態(tài),其受力特點是合力為零。勻速圓周運動的合力不為零,故勻速圓周運動不是平衡狀態(tài)。 (2)誤認為處于完全失重的物體不受重力作用。其實任何物體在任何情況下均受重力作用,完全失重狀態(tài)下,物體所受的重力與靜止狀態(tài)是相同的,只不過重力全部產(chǎn)生了加速度,與靜止時重力的作用效果不同。 二、非選擇題(15分) 6.(xx無錫高一檢測)公路在通過小型水庫泄洪閘的下游時常常要修建凹形橋,也叫“過水路面”?，F(xiàn)有一“過水路面”的圓弧半徑為50m,一輛質量為800 kg的小汽車駛過“過水路面”。當小汽車通過“過水路面”的最低點時速度為5 m/s。問此時汽車對路面的壓力為多大?(g取10m/s2) 【解題指南】解答本題時應從以下兩點進行分析: (1)汽車經(jīng)過凹形橋時具有向心加速度。 (2)汽車受到的支持力和重力的合力提供向心力。 【解析】汽車在“過水路面”的最低點時,由牛頓第二定律得FN-mg=m,解得FN=mg+m=(80010+800)N=8 400 N,根據(jù)牛頓第三定律,汽車對路面的壓力FN=FN=8400N。 答案:8400N 【變式訓練】(多選)如圖所示,一只光滑的碗水平放置,其內放一質量為m的小球,開始時小球相對于碗靜止于碗底,則下列哪些情況能使碗對小球的支持力大于小球的重力( ) A.碗豎直向上做加速運動 B.碗豎直向下做減速運動 C.碗豎直向下做加速運動 D.當碗和小球由水平勻速運動而碗突然靜止時 【解析】選A、B、D。碗豎直向上做加速運動或向下做減速運動,加速度方向均向上,小球處于超重狀態(tài),對碗的壓力都大于它的重力;碗豎直向下做加速運動,加速度方向向下,小球處于失重狀態(tài),對碗的壓力小于它的重力;當碗由水平勻速運動而突然靜止時,小球從最低端向上做圓周運動,向心力豎直向上,即碗對球的支持力大于它的重力。所以A、B、D正確。 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分。多選題已在題號后標出) 1.(xx德州高一檢測)在水平面上轉彎的摩托車,如圖所示,向心力是( ) A.重力和支持力的合力 B.靜摩擦力 C.滑動摩擦力 D.重力、支持力、牽引力的合力 【解析】選B。摩托車轉彎時,摩托車受重力、地面支持力和地面對它的摩擦力三個力的作用,重力和地面支持力沿豎直方向,二力平衡;由于輪胎不打滑,摩擦力為靜摩擦力,來充當向心力。綜上所述,選項B正確。 2.(xx贛州高一檢測)一個質量為2kg的物體在5個共點力作用下處于勻速直線運動狀態(tài),現(xiàn)撤去大小為10 N,方向與速度方向垂直的一個力,其余的力保持不變,關于此后該物體運動的說法中正確的是( ) A.一定做勻變速曲線運動 B.可能做勻速圓周運動 C.可能做勻減速直線運動 D.一定做勻變速直線運動 【解析】選A。根據(jù)平衡條件,撤去10 N的一個力后,其他4個力的合力大小等于10 N,方向與此時刻速度方向垂直,所以產(chǎn)生一個恒定的加速度,使物體做勻變速曲線運動,由于合力與物體速度并不是時刻垂直,所以物體一定不做勻速圓周運動,只有選項A正確。 3.列車轉彎時超速行駛,極易造成事故。若某列車是一種新型高速列車,當它轉彎時,車廂會自動傾斜,提供轉彎需要的向心力;假設這種新型列車以360km/h的速度在水平面內轉彎,彎道半徑為1.5km,則質量為75kg的乘客在列車轉彎過程中所受到的合外力為( ) A.0 B.500 N C.500N D.50 000 N 【解析】選B。轉彎時,乘客的運動可看作勻速圓周運動,所以乘客所受的合外力充當其做圓周運動的向心力,由F=m可得F=500N。選項B正確。 【變式訓練】汽車在水平地面上轉彎時,地面的摩擦力已達到最大,當汽車速率增為原來的2倍時,則汽車轉彎的軌道半徑必須( ) A.減為原來的 B.減為原來的 C.增為原來的2倍 D.增為原來的4倍 【解析】選D。汽車在水平地面上轉彎,向心力由靜摩擦力提供。設汽車質量為m,汽車與地面的動摩擦因數(shù)為μ,汽車的轉彎半徑為r,則μmg=m,故r∝v2,故速率增大到原來的2倍時,轉彎半徑增大到原來的4倍,D正確。 4.(xx鶴崗高一檢測)如圖所示,有一質量為M的大圓環(huán),半徑為R,被一輕桿固定后懸掛在O點,有兩個質量為m的小環(huán)(可視為質點),同時從大環(huán)兩側的對稱位置由靜止滑下。兩小環(huán)同時滑到大環(huán)底部時,速度都為v,則此時大環(huán)對輕桿的拉力大小為( ) A.(2m+2M)g B.Mg- C.2m(g+)+Mg D.2m(-g)+Mg 【解析】選C。設在最低點時大環(huán)對小環(huán)的支持力為FN,由牛頓第二定律FN-mg=,解得FN=mg+。根據(jù)牛頓第三定律得每個小環(huán)對大環(huán)的壓力FN=mg+。由大環(huán)受力平衡得,此時大環(huán)對輕桿的拉力FT=2m(g+)+Mg,C正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分) 5.(11分)一汽車重4t,途經(jīng)一圓弧形拱橋,圓弧半徑為20m。若橋最高處能承受的最大壓力為2.94104N,則汽車速度多大時才能安全開過橋頂? 【解析】汽車以速度v開過圓弧形拱橋頂,受重力mg和橋的支持力FN,其合力提供向心力,mg-FN=m。當橋最高處承受的最大壓力為FN=2.94104N時,橋對汽車的最大支持力FN=FN=2.94104N(依據(jù)牛頓第三定律),將FN的值代入上式,可求得汽車安全過橋的最小速度為v1==m/s= 7 m/s。當FN=0(橋面不受力)時,有mg=m,求得汽車安全過橋的最大速度為v2==m/s=14 m/s(當v>時,汽車將飛過橋頂,那是不安全的)。故當7m/s≤v≤14m/s時,汽車可安全開過橋頂。 答案:7m/s≤v≤14m/s 6.(11分)質量為0.2kg的小球固定在長為0.9 m的輕桿一端,桿可繞過另一端O點的水平軸在豎直平面內轉動。(g取10m/s2)求: (1)當小球在最高點的速度多大時,球對桿的作用力為零? (2)當小球在最高點的速度分別為6 m/s和1.5 m/s時,球對桿的作用力。 【解析】(1)當小球在最高點對桿的作用力為零時,重力提供向心力,則mg=m,解得v0=3m/s。 (2)當v1>v0時,由牛頓第二定律得:mg+F1=m,由牛頓第三定律得:F1=F1,解得F1=6N,方向豎直向上。 當v2
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