2019-2020年高中物理 2.3圓周運動的案例分析自我小測 滬科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 2.3圓周運動的案例分析自我小測 滬科版必修21鐵路轉彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的，是一個不變值。轉彎處其內外軌高度差h的設計不僅與r有關，還與火車在彎道上的行駛速度v有關。下列說法正確的是()A彎道處要求外軌一定比內軌高B彎道處要求外軌一定比內軌低C轉彎處內外軌的高度差h越大，要求火車通過的最大速度v越小D轉彎處內外軌的高度差h越大，要求火車通過的最大速度v越大2建造在公路上的橋梁大多是凸形橋，較少是水平橋，更沒有凹形橋，其主要原因是()A為的是節(jié)省建筑材料，以減少建橋成本B汽車以同樣速度駛過凹形橋時對橋面的壓力要比水平的或凸形橋壓力大，故凹形橋易損壞C可能是建造凹形橋技術特別困難D無法確定3如圖所示，用細繩拴著質量為m 的物體，在豎直平面內做圓周運動，圓周半徑為R。則下列說法正確的是()A小球過最高點時，繩子張力可以為零B小球過最高點時的最小速度為零C小球剛好過最高點時的速度是D小球過最高點時，繩子對小球的作用力可以與球所受的重力方向相反4如圖所示，固定的錐形漏斗內壁是光滑的，內壁上有兩個質量相等的小球A和B，在各自不同的水平面內做勻速圓周運動，以下說法正確的是()A兩者對漏斗壁的壓力相等 B兩者的角速度相等C兩者的向心加速度相等 D兩者的線速度相等5質量為m的小木塊從半徑為R的半球形的碗口下滑，如圖所示。已知木塊與碗內壁間的動摩擦因數(shù)為，木塊滑到最低點時的速度為v，那么木塊在最低點時，下列說法中正確的是()A木塊對碗底的壓力大小為mgB木塊對碗底的壓力大小為mC木塊受到的摩擦力大小為m(g)D木塊受到的摩擦力大小為m(g)6如圖所示，兩個完全相同的小球A、B用長為l0.8 m的細繩懸于以v4 m/s向右勻速運動的小車頂部，兩小球分別與小車的前后壁接觸。由于某種原因，小車突然停止，此時左右兩細繩中的張力之比為_。7如圖所示，小球A質量為m，固定在輕細直桿L的一端，并隨桿一起繞桿的另一端O點在豎直平面內做圓周運動。如果小球經過最高位置時，桿對球的作用力為拉力，拉力大小等于球的重力。則：(1)此時球的速度大小為_；(2)當小球經過最低點時速度為，此時桿對小球作用力大小為_，小球的向心加速度大小為_。8有一輛質量為1 000 kg的小汽車行駛在半徑為40 m的拱橋上，取g10 m/s2。求：(1)汽車到達拱橋橋頂時速度為4 m/s，汽車對橋的壓力大??；(2)汽車以多大速度經過橋頂時恰好對橋沒有壓力？9如圖所示是雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓錐擺運動的精彩場面，若女運動員做圓錐擺時和豎直方向的夾角約為，女運動員的質量為m，轉動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為r，求：(1)男運動員對女運動員的拉力大??；(2)兩人轉動的角速度；(3)如果男、女運動員手拉手均做勻速圓周運動，已知兩人質量比為21，求他們做勻速圓周運動的半徑比。10如圖所示，自行車和人的總質量為M，在一水平地面上運動。若自行車以速度v轉過半徑為R的彎道，求：(1)自行車的傾角應為多大？(2)自行車所受的地面的摩擦力為多大？11飛行員駕機在豎直平面內做圓環(huán)特技飛行，若圓環(huán)半徑為1 000 m，飛行速度為100 m/s，求飛機在最高點和最低點時飛行員對座椅的壓力是自身重力的多少倍？(取g10 m/s2)12一長為l0.9 m的細繩，一端固定在O點，另一端拴一質量為m0.45 kg的小球，使之在豎直面內做圓周運動，取g10 m/s2。求：(1)小球通過最高點時的最小速度；(2)如細繩受到36.5 N的拉力就會斷裂，求小球通過最低點時的最大速度。如圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉動，筒內壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內壁A點的高度為筒高的一半，內壁上有一質量為m的小物塊。求：(1)當筒不轉動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大??；(2)當物塊在A點隨筒做勻速轉動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉動的角速度。參考答案1答案：AD2解析：汽車經過凸形橋橋頂時對橋面的壓力最小，汽車經過凹形橋的中間時對橋面的壓力最大，容易損壞橋面。而經過水平橋時，汽車對橋面的壓力等于汽車本身重力，三種情況比較，汽車經過凸形橋時對橋面的壓力最小，因此選項B正確。答案：B3解析：小球在最高點時，受重力mg、繩子豎直向下的拉力F(注意：繩子不能產生豎直向上的支持力)向心力為F向mgF根據(jù)牛頓第二定律得mgFm可見，v越大，F(xiàn)越大；v越小，F(xiàn)越小。當F0時，mgm得v臨界。因此，正確選項為A、C。答案：AC4解析：重力、支持力的合力提供向心力，方向水平。由圖可知，兩個小球的受力情況一樣，N，所以兩者所受內壁的支持力是相等的，即兩者對內壁的壓力相等。F向mgcot，a向gcotr242，可以知道兩球的向心加速度相等，但由于兩者的軌道半徑不相等，所以兩者的線速度、角速度、周期不相等。答案：AC5解析：小木塊運動到最低點時受到重力、支持力和摩擦力的作用，向心力由重力和支持力的合力提供，即Nmgm，則Nmgm。由牛頓第三定律可知，小木塊對碗底的壓力大小為Nmgm，小木塊受到的摩擦力fNm(g)。答案：D6解析：當車突然停止后，B將隨之停止，根據(jù)受力平衡，繩對B物體的拉力TBmg。而A將做圓周運動，繩對A的拉力TAmgm，代入數(shù)據(jù)得TA3mg，故TATB31。答案：317解析：(1)由牛頓第二定律有mgFmFmg解得v。(2)設桿對小球作用力大小為T，則Tmgm解得T7mg小球的向心加速度a6g。答案：(1)(2)7mg6g8解析：(1)設在橋頂時汽車受的支持力為F，根據(jù)牛頓第二定律mgFm代入數(shù)據(jù)得F9 600 N根據(jù)牛頓第三定律，汽車對橋的壓力大小為9 600 N，方向向下。(2)設速度為v0時汽車對橋頂?shù)膲毫η『脼榱?，向心力完全由重力提供，則mgm代入數(shù)據(jù)得v020 m/s。答案：(1)9 600 N(2)20 m/s9解析：設男運動員對女運動員的拉力大小為F則：Fcosmg，F(xiàn)sinm2r解得(1)F；(2)；(3)Fm12r1，F(xiàn)m22r2所以r1r212。答案：(1)(2)(3)1210解析：騎車拐彎時必須將身體向內側傾斜才能不摔倒。從題圖中可知，當騎車人拐彎而使身體偏離豎直方向角時，靜摩擦力f與地面支持力N的合力Q通過共同的質心O，合力Q與重力的合力F提供自行車做勻速圓周運動所需要的向心力。 (1)由圖可知，向心力FMgtan，由牛頓第二定律有MgtanM，得arctan。(2)由圖可知，向心力F可看成合力Q在水平方向的分力，而Q又是水平方向的靜摩擦力f和支持力N的合力，所以靜摩擦力f在數(shù)值上就等于向心力F，即fMgtan。答案：(1)arctan(2)Mgtan11解析：如圖所示，飛至最低點時飛行員，受向下的重力mg和向上的支持力F1，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F1mgm可得F1mgm所以112在最高點時，飛行員受向下的重力mg和向下的壓力F2，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F2mgm可得F2mmg所以110，即在最高點時飛行員對座椅沒有壓力。答案：在最低點時，飛行員對座椅的壓力是自身重力的兩倍；在最高點時，飛行員對座椅無壓力。12解析：(1)若小球剛好通過最高點，則在最高點時細繩的拉力剛好為零由牛頓第二定律可得mgm解得小球通過最高點時最小速度v13 m/s。(2)若小球通過最低點時細繩剛好不斷，則拉力剛好為T36.5 N由牛頓第二定律可得Tmgm解得小球通過最低點時的最大速度v28 m/s。答案：(1)3 m/s(2)8 m/s13解析：(1)設圓筒壁與水平方向的夾角為，摩擦力為f，支持力為N，則由力平衡條件得fmgsin，Nmgcossin，cos，得fmg，Nmg。(2)物塊做勻速轉動所需向心力由支持力的水平分力提供，有mgtanm2，得角速度。答案：(1)mgmg(2)