2019-2020年高中物理 5.7生活中的圓周運動（探究導(dǎo)學(xué)課型）課時提升作業(yè) 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 5.7生活中的圓周運動（探究導(dǎo)學(xué)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(biāo)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(dāng)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(xì)繩,一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定于某點,當(dāng)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(nèi)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mC.小球過最高點時繩對小球的拉力為mgD.小球過最高點時速度大小為【解析】選D。小球在豎直平面內(nèi)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(dá)路口轉(zhuǎn)彎前,車內(nèi)廣播“乘客們請注意,前方車輛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎而向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒D.因汽車轉(zhuǎn)彎而向轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)傾倒【解析】選C。汽車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎的外側(cè)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(nèi)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(nèi)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(jìn)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(guān)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(jié)提升】圓周運動中超失重問題的常見錯誤(1)誤認(rèn)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(rèn)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?fàn)顟B(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(zhì)量為800 kg的小汽車駛過“過水路面”。當(dāng)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(yīng)從以下兩點進(jìn)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?！窘馕觥科囋凇斑^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(xùn)練】(多選)如圖所示,一只光滑的碗水平放置,其內(nèi)放一質(zhì)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(dāng)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(dāng)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(biāo)出)1.(xx德州高一檢測)在水平面上轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)向心力。綜上所述,選項B正確。2.(xx贛州高一檢測)一個質(zhì)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(guān)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(zhuǎn)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(dāng)它轉(zhuǎn)彎時,車廂會自動傾斜,提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力;假設(shè)這種新型列車以360km/h的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎,彎道半徑為1.5km,則質(zhì)量為75kg的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受到的合外力為()A.0B.500 NC.500ND.50 000 N【解析】選B。轉(zhuǎn)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(dāng)其做圓周運動的向心力,由F=m可得F=500N。選項B正確?！咀兪接?xùn)練】汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎時,地面的摩擦力已達(dá)到最大,當(dāng)汽車速率增為原來的2倍時,則汽車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎,向心力由靜摩擦力提供。設(shè)汽車質(zhì)量為m,汽車與地面的動摩擦因數(shù)為,汽車的轉(zhuǎn)彎半徑為r,則mg=m,故rv2,故速率增大到原來的2倍時,轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點),同時從大環(huán)兩側(cè)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)gB.Mg-C.2m(g+)+MgD.2m(-g)+Mg【解析】選C。設(shè)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(dāng)橋最高處承受的最大壓力為FN=2.94104N時,橋?qū)ζ嚨淖畲笾С至N=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(dāng)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(dāng)v>時,汽車將飛過橋頂,那是不安全的)。故當(dāng)7m/sv14m/s時,汽車可安全開過橋頂。答案:7m/sv14m/s6.(11分)質(zhì)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(nèi)轉(zhuǎn)動。(g取10m/s2)求:(1)當(dāng)小球在最高點的速度多大時,球?qū)U的作用力為零?(2)當(dāng)小球在最高點的速度分別為6 m/s和1.5 m/s時,球?qū)U的作用力?！窘馕觥?1)當(dāng)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(dāng)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(dāng)v2<v0時,由牛頓第二定律得:mg-F2=m,由牛頓第三定律得:F2=F2,解得:F2=1.5N,方向豎直向下。答案:(1)3m/s(2)6 N,方向豎直向上1.5N,方向豎直向下【總結(jié)提升】圓周運動問題的解題思路(1)明確研究對象,確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動,找到圓心和半徑。(2)確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài),進(jìn)行具體的受力分析,分析哪些力提供了向心力。(3)規(guī)定向心力方向為正方向,根據(jù)向心力公式列方程。(4)解方程,對結(jié)果進(jìn)行必要的討論。