【優(yōu)化方案】2020高中物理 第5章第七節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練 新人教版必修2

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1、 1．(2020年安慶高一檢測)火車在某個彎道按規(guī)定運(yùn)行速度40 m/s轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌對車輪皆無側(cè)壓力，若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30 m/s，則下列說法中正確的是(　　) A．僅內(nèi)軌對車輪有側(cè)壓力 B．僅外軌對車輪有側(cè)壓力 C．內(nèi)、外軌對車輪都有側(cè)壓力 D．內(nèi)、外軌對車輪均無側(cè)壓力 答案：A 2. 圖5－7－14 (2020年上海高一檢測)如圖5－7－14所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動，若小球到達(dá)P點(diǎn)時F突然發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動的說法正確的是(　　) A．F突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動 B．F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EP

2、a做離心運(yùn)動 C．F突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動 D．F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心 解析：選A.若F突然消失，小球所受合外力突變?yōu)?，將沿切線方向勻速飛出，A正確．若F突然變小不足以提供所需向心力，小球?qū)⒆鲋饾u遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動．B、D錯誤．若F突然變大，超過了所需向心力，小球?qū)⒆鲋饾u靠近圓心的運(yùn)動，C錯誤． 3. 圖5－7－15 (2020年四川綿陽高一檢測)如圖5－7－15所示，用長為L的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是(　　) A．小球在圓周最高點(diǎn)時所受的向心力一定為重力 B．小球在最高點(diǎn)時繩子的拉力不可能為零

3、C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則其在最高點(diǎn)的速率為 D．小球過最低點(diǎn)時繩子的拉力一定大于小球重力 解析：選CD.由于不知道小球在圓周最高點(diǎn)時的速率，故無法確定繩子的拉力大小，A、B選項(xiàng)錯誤；若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則其在最高點(diǎn)的速率滿足mg＝m，推導(dǎo)可得v＝，C正確；小球過最低點(diǎn)時，向心力方向向上，故繩子的拉力一定大于小球重力，D選項(xiàng)也正確． 4．(2020年高考安徽卷)一般的曲線運(yùn)動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運(yùn)動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替．如圖5－7－16甲所示，曲線上的A點(diǎn)的曲率圓定義為：通過A點(diǎn)和曲線上緊鄰A點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作

4、一圓，在極限情況下，這個圓就叫做A點(diǎn)的曲率圓，其半徑ρ叫做A點(diǎn)的曲率半徑．現(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出，如圖乙所示．則在其軌跡最高點(diǎn)P處的曲率半徑是(　　) 　 甲　　　　　　　　　　　　乙　 圖5－7－16 A. B. C. D. 解析：選C.物體在最高點(diǎn)時速度沿水平方向，曲率圓的P點(diǎn)可看做該點(diǎn)對應(yīng)的堅(jiān)直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的最高點(diǎn)，由牛頓第二定律及圓周運(yùn)動規(guī)律知：mg＝，解得ρ＝＝＝. 5. 圖5－7－17 (2020年遼寧模擬)如圖5－7－17所示，一光滑的半徑為R的半圓形軌道放在水平面上，一個質(zhì)量為m的小球以某一速度沖上軌道，當(dāng)小球?qū)⒁獜能?/p>

5、道口飛出時，對軌道的壓力恰好為零，則小球落地點(diǎn)C距A處多遠(yuǎn)？ 解析：小球在B點(diǎn)飛出時，對軌道壓力為零，則有 mg＝m，解得vB＝ 小球從B點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動 t＝＝ 水平方向的位移x＝vBt＝·＝2R. 答案：2R 一、選擇題 1．汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動，甲車在乙車的外側(cè)．兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙．以下說法正確的是(　　) A．Ff甲小于Ff乙 B．Ff甲等于Ff乙 C．Ff甲大于Ff乙 D．Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān) 解析：選A.汽車轉(zhuǎn)彎時所需向心力是由指向圓心方向的摩擦力提供，由Ff＝F向＝

6、mv2/r知，F(xiàn)f甲

7、離均為R，C距離軸為2R，則當(dāng)平臺逐漸加速旋轉(zhuǎn)時(　　) A．C物的向心加速度最大 B．B物的摩擦力最小 C．當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，C比A先滑動 D．當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，B比A先滑動 解析：選ABC.由an＝ω2r知A項(xiàng)對；由Fn＝mω2r及mA＞mB知B項(xiàng)對；由μmg＝mω2r知，C項(xiàng)對D項(xiàng)錯． 4．在一段半徑為R的圓弧形水平彎道上，已知地面對汽車輪胎的最大摩擦力等于車重的μ倍(μ<1)，則汽車拐彎時的安全速度是(　　) A．v≤ B．v≤ C．v≤ D．v≤ 解析：選A.拐彎時，摩擦力提供向心力，即μmg≥m，推導(dǎo)可得v≤.A選項(xiàng)正確． 5．質(zhì)量為m的飛機(jī)，以速度v

8、在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，空氣對飛機(jī)作用力的大小等于(　　) A．m B．m C．m D．mg 解析：選A.如圖所示，空氣對飛機(jī)的作用力為F＝m. 6. 圖5－7－20 (2020年廣東江門模擬)一質(zhì)量為m的物體，沿半徑為R的向下凹的圓形軌道滑行，如圖5－7－20所示，經(jīng)過最低點(diǎn)的速度為v，物體與軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ，則它在最低點(diǎn)時受到的摩擦力為(　　) A．μmg B. C．μm(g＋) D．μm(g－) 解析：選C.當(dāng)物體滑至最低點(diǎn)時，設(shè)物體受軌道彈力為FN，由牛頓第二定律得FN－mg＝① 此位置的滑動摩擦力為Ff＝μFN② 由①

9、②得Ff＝μm(g＋)． 7. 圖5－7－21 雜技演員表演“水流星”，在長為1.6 m的細(xì)繩的一端，系一個與水的總質(zhì)量為m＝0.5 kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，如圖5－7－21所示，若“水流星”通過最高點(diǎn)時的速率為4 m/s，則下列說法正確的是(g＝10 m/s2)(　　) A．“水流星”通過最高點(diǎn)時，有水從容器中流出 B．“水流星”通過最高點(diǎn)時，繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零 C．“水流星”通過最高點(diǎn)時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用 D．“水流星”通過最高點(diǎn)時，繩子的拉力大小為5 N 解析：選B.水流星在最高點(diǎn)的臨界速度v＝＝4 m

10、/s，由此知繩的拉力恰為零，且水恰不流出．故正確答案為B. 8. 圖5－7－22 (2020年臨沂高一檢測)質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓管軌道內(nèi)運(yùn)動，小球的直徑略小于圓管的直徑，如圖5－7－22所示．已知小球以速度v通過最高點(diǎn)時對圓管的外壁的壓力恰好為mg，則小球以速度通過圓管的最高點(diǎn)時(　　) A．小球?qū)A管的內(nèi)、外壁均無壓力 B．小球?qū)A管的外壁壓力等于 C．小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于 D．小球?qū)A管的內(nèi)壁壓力等于mg 解析：選C.依題意，小球以速度v通過最高點(diǎn)時，由牛頓第二定律得2mg＝m① 令小球以速度通過圓管的最高點(diǎn)時小球受向下的壓力FN，有mg＋FN＝m②

11、由①②式解得FN＝－ 上式表明，小球受到向上的壓力，由牛頓第三定律知小球?qū)A管內(nèi)壁有向下的壓力，大小為.選項(xiàng)C正確． 9．一輕桿下端固定一質(zhì)量為M的小球，上端連在軸上，并可繞軸在豎直平面內(nèi)運(yùn)動，不計(jì)軸和空氣阻力，在最低點(diǎn)給小球水平速度v0時，剛好能到達(dá)最高點(diǎn)，若小球在最低點(diǎn)的瞬時速度從v0不斷增大，則可知(　　) A．小球在最高點(diǎn)對桿的作用力不斷增大 B．小球在最高點(diǎn)對桿的作用力先減小后增大 C．小球在最高點(diǎn)對桿的作用力不斷減小 D．小球在最高點(diǎn)對桿的作用力先增大后減小 解析：選B.桿既能支撐小球，又能拉小球，也就是說，桿在最高點(diǎn)對小球的彈力既可能向上又可能向下，因此，小球在最高

12、點(diǎn)的速度可以為零．當(dāng)最高點(diǎn)桿對小球的作用力為零時，重力提供向心力，由mg＝可知臨界速度v0＝.隨著最低點(diǎn)的瞬時速度從v0不斷增大，小球?qū)U的作用力先是方向向下減小到零，然后方向向上逐漸增大． 二、非選擇題 10．在高速公路的拐彎處，路面造得外高內(nèi)低，路面與水平面間的夾角為θ，且tanθ＝0.2；而拐彎路段的圓弧半徑R＝200 m．若要使車輪與路面之間的側(cè)向摩擦力等于零，車速v應(yīng)為多少？(g＝10 m/s2) 解析：汽車在高速路上拐彎的向心力Fn＝mgtanθ， 而Fn＝m，所以mgtan θ＝m v＝＝ m/s＝20 m/s. 答案：20 m/s 11. 圖5－7－23

13、(2020年寧波十校聯(lián)考)長L＝0.5 m的輕桿，其一端連接著一個零件A，A的質(zhì)量m＝2 kg.現(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，如圖5－7－23所示．在A通過最高點(diǎn)時，求下列兩種情況下A對桿的作用力： (1)A的速率為1 m/s； (2)A的速率為4 m/s.(g＝10 m/s2) 解析：以A為研究對象，設(shè)其受到桿的拉力為F，則有 mg＋F＝m. (1)代入數(shù)據(jù)v＝1 m/s，可得 F＝m(－g)＝2×(－10)N＝－16 N， 即A受到桿的支持力為16 N．根據(jù)牛頓第三定律可得A對桿的作用力為壓力16 N. (2)代入數(shù)據(jù)v＝4 m/s，可得 F＝m(－g)＝2

14、×(－10)N＝44 N， 即A受到桿的拉力為44 N．根據(jù)牛頓第三定律可得A對桿的作用力為拉力44 N. 答案：見解析 12. 圖5－7－24 (2020年高考重慶卷)小明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動．當(dāng)球某次運(yùn)動到最低點(diǎn)時，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖5－7－24所示．已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為d，重力加速度為g，忽略手的運(yùn)動半徑和空氣阻力． (1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2. (2)問繩能承受的最大拉力多大？ 解析：(1)設(shè)繩斷后球飛行時間為t，由平拋運(yùn)動規(guī)律，有豎直方向d＝gt2，得t＝ 水平方向d＝v1t，得′v1＝ 小球落地時的豎直分速度為v′2 由平拋運(yùn)動規(guī)律，有 v′2＝gt　得v′2＝ v2＝＝. (2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為FT，這也是球受到繩的最大拉力大?。蜃鰣A周運(yùn)動的半徑為R＝d， 由圓周運(yùn)動向心力公式，有FT－mg＝ 得FT＝mg. 答案：(1)　　　(2)mg