1、2019-2020学年人教版物理必修2同步训练（7）生活中的圆周运动1、为了提高一级方程式赛车的性能,在形状设计时要求流过赛车上方和下方的空气能够提供一个压力差(即气动压力),从而增大赛车对地面的正压力。如图所示,一辆总质量为600kg的赛车(含赛车手)以288km/h的速率经过一个半径为180m的水平弯道,转弯时赛车不发生侧滑,侧向附着系数(正压力与摩擦失的比值),则赛车转弯时( )A.向心加速度大小为B.受到的摩擦力大小为C.受到的支持力大小为6000ND.受到的气动压力约为重力的2.6倍2、一质量为的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为,当汽车经过半径为80m的弯道时,下
2、列判断正确的是( )A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B.汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为C.汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过3、赛车在水平路面上转弯时,很容易在弯道上冲出跑道,则以下说法正确的是( )A.是由于赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道B.是由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道C.是由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道D.由公式可知,弯道半径越大,越容易冲出跑道4、如图所示,铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,当质量为m的火车以速度v通过某弯道
3、时,内、外轨道均不受侧压力的作用,下面分析正确的是( )A.此时火车转弯所需向心力由重力和支持力的合力来提供B.当火车速度小于v时,外轨将受到侧仄力作用C.当火车速度大于v时,内轨将受到侧压力作用D.火车在弯道行驶时受到重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力5、游乐场中有一种娱乐设施叫“魔盘”,人就地坐在转动的大圆盘上,当大圆盘转速增加时,人就会自动滑向盘边缘,图中有a、b、c三人坐在圆盘上,a的质量最大,b、c的质量差不多,但c离圆盘中心最远,a、b离盘心的距离相等,若三人与盘面的动摩擦因数均相等,且假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )A.当圆盘转速增加时,三人同时开始滑动B.当圆盘转速增
4、加时,b首先开始滑动C.当圆盘转速增加时,a和c首先同时开始滑动D.当圆盘转速增加时,c首先开始滑动6、如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力为车重的3/4,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为( )A.15m/sB.20m/sC.25m/sD.30m/s7、如图所示，一辆小车在牵引力作用下沿半径为R的弧形路面匀速率上行，小车与路面间的阻力大小恒定，则上行过程中（ ）A. 小车处于平衡状态，所受合外力为零B. 小车受到的牵引力逐渐增大C. 小车受到的牵引力对小车做的功一定大于小车重力势能的增加量D. 小车重力的功率逐渐增大8、如图所示
5、为家用洗衣机的脱水筒,当它高速旋转时,能甩掉衣服上的水。根据我们所学的知识,下列说法正确的是( )A.脱水简高速旋转时,水受到与运动方向一致的合外力作用飞离衣物B.脱水筒高速旋转时,衣物上的水受到的合外力不足以提供向心力,所以水滴做离心运动,通过小孔,飞离脱水筒C.通过脱水流程,打开洗衣机,发现衣物集中在筒的中央D.通过脱水流程,打开洗衣机,发现衣物成螺旋状分布在筒壁附近9、滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡进进入竖直面内的圆弧形滑道,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿下滑过程中( )A.所受合力始终为零B.所受摩擦力大小不
6、变C.所受摩擦力变小D.所受支持力不变10、未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”如图所示,当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力,为达到目的,下列说法正确的是( )A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大D.宁航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小11、有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )A.如图a所示,汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态B.如图b所示是一圆
7、锥摆,增大,若保持圆锥摆的高度不变,则阏锥摆的角速度不变C.如图c所示,同一小球在光滑且固定的圆锥筒内的位置先后分别做匀速圆周运动,则在两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等D.火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作用12、如图所示为常见的高速公路出口匝道，某汽车在AB段做匀减速直线运动，在BC段做水平面内的匀速圆周运动，圆弧段最高限速，已知汽车与匝道间的动摩擦因数0.2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB段长度L200m，汽车在出口A的速度为.(1)若汽车到达B点速度恰好为36km/h，求汽车在AB段运动时加速度的大小;(2)为保证行车安全(车轮不打滑)，求水平圆弧段B
8、C半径R的最小值。 答案以及解析1答案及解析：答案：D解析：根据圆周运动知识可知,A错误。摩擦力提供赛车做圆周运动的向心力,故,故B错误。由于气动压力的存在,地面对赛车的支持力大于赛车的重力,故C错误。由于,可解得,故D正确。 2答案及解析：答案：D解析：汽车转弯时受到重力,地面的支持力,以及地面给的摩擦力,其中摩擦力充当向心力,A错误；当最大静摩擦力充当向心力时,速度为临界速度,大于这个速度则发生侧滑,根据牛顿第二定律可得,所以汽车转弯的速度为20m/s时,所需的向心力小于1.4104N,汽车不会发生侧滑,BC错误；汽车能安全转弯的向心加速度,即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2
9、,D正确。 3答案及解析：答案：B解析：赛车行驶到弯道时做圆周运动,摩擦力提供向心力,速度越大需要的向心力越大,当摩擦力不足以提供向心力时,赛车就会做离心运动,冲出跑道;由知,半径越大需要的向心力越小,越不容易冲出跑道,故B正确。 4答案及解析：答案：A解析：火车以速度v通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,由重力和支持力的合力提供向心力,如图所示,故A正确;当火车速度小于v时,火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力,火车有向心运动趋势,所以其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压,内轨受到侧压力作用,故B错误;当火车速度大于v时,火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力,火车有离心
10、运动趋势,所以其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压,外轨受到侧压力作用,故C错误;火车在弯道行驶时,受到重力、支持力、牵引力、摩擦力作用,故D错误。 5答案及解析：答案：D解析：设转盘的角速度为,则人所受的向心力圆盘上的人受到的最大静摩擦力为。由题意知,当,即时,转盘上的人开始滑动,坐在“魔盘”上的人未滑动时的角速度相同,由此知,当圆盘转速增加时,c首先开始滑动,随着的增大,a、b时开始滑动,故选D。 6答案及解析：答案：B解析：根据牛顿第二定律得：，即：解得：；当摩擦力为零时，支持力为零，有：，解得：故B正确，A、C、D错误故选：B 7答案及解析：答案：C解析：A由题可知，小车做匀速圆周运动，其加
11、速度不为零，即小车不处于平衡状态，合力不为零，故选项A错误；B对小车进行受力分析，如图所示：根据平衡条件可以得到：，由于逐渐增大，可知F逐渐减小，故选项B错误；C由题可知，小车动能不变，根据动能定理可知：则根据功能关系可知重力的功等于重力势能的变化，则牵引力对小车做的功一定大于小车重力势能的增加量，故选项C正确；D随着小车的上升，角逐渐增大到，则根据公式可知由于角逐渐增大则重力的功率逐渐减小，故选项D错误。 8答案及解析：答案：BD解析：水滴的附着力是一定的,根据增大会使向心力F增大,而脱水筒上有小孔,不能提供足够大的向心力,水滴就会被甩出去,增大向心力,会使更多水滴被甩出去,故A错误,B正确
12、;衣服做圆周运动,有沿着切向飞出的趋势,故被“甩”至筒壁,因此通过脱水流程,打开洗衣机,发现衣物成螺旋状分布在筒壁附近,故C错误,D正确。 9答案及解析：答案：C解析：因为运动员做曲线运动,所以合力一定不为零,故A错误;运动员受力如图所重力垂直滑道的分力与滑道对运动员的支持力的合力提供向心力,故有,则,运动过程中速率恒定,且在减小,所以滑道对运动员的支持力越来越大,速率不变,故沿滑道切线方向的加速度、合力为零,根据,下滑过程中运动员的重力沿滑道切线方向的分力越来越小,可知摩擦力越来越小,故B、D错误,C正确。 10答案及解析：答案：B解析：在太空,宇航员处于完全失重状态,所以在旋转舱中我们不需
13、要考虑地球引力作用;宇航员在旋转舱中做圆周运动所需要的向心力由侧壁支持力提供,根据题意有,故可知,与宇航员质量无关,故C、D错误;旋转舱的半径越大,角速度越小,故A错误,B正确。 11答案及解析：答案：BD解析：题图a,汽车在最高点时,可知,故处于失重状态,故A错误;题图b所示是一圆锥摆,重力和拉力的合力,其中,可知,增大,若保持圆锥摆的高度不变,则圆锥摆的角速度不变,故B正确;题图c,根据受力分析知小球受力情况相同,即向心力相同,由知r不同,角速度不同,故C错误;火车转弯超过规定速度行驶时,重力和支持力的合力不足以提供向心力,则外轨对火车轮缘会有挤压作用,故D正确。 12答案及解析：答案：(1) 对AB段有 解得 则汽车在AB段运动的加速度的大小为(2)汽车在BC段做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力 当静摩擦力达到最大静摩擦力时，半径R最小即 联立以上各式代入数据得R50m 解析：