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2019-2020年高中物理 2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析每課一練 教科版必修2 一、選擇題 1．下列有關(guān)洗衣機(jī)中脫水筒的脫水原理的說(shuō)法正確的是(　　) A．水滴受離心力作用而背離圓心方向甩出 B．水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出 C．水滴受到的離心力大于它受到的向心力，而沿切線方向甩出 D．水滴與衣服間的附著力小于它所需要的向心力，于是水滴沿切線方向甩出 2．關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外鐵軌間的高度關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．內(nèi)、外軌一樣高，以防列車傾倒造成翻車事故 B．因?yàn)榱熊囋谵D(zhuǎn)彎處有向內(nèi)傾倒的可能，故一般使內(nèi)軌高于外軌，以防列車翻倒 C．外軌比內(nèi)軌略高，這樣可以使列車順利轉(zhuǎn)彎，減少車輪與鐵軌的擠壓 D．以上說(shuō)法均不正確 3．在世界一級(jí)方程式錦標(biāo)賽中，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，其原因是(　　) A．是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤造成的 B．是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒(méi)有及時(shí)加速造成的 C．是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒(méi)有及時(shí)減速造成的 D．是由于在彎道處汽車受到的摩擦力比在直道上小造成的 4．如圖1所示，在光滑的軌道上，小球滑下經(jīng)過(guò)圓弧部分的最高點(diǎn)A時(shí)，恰好不脫離軌道，此時(shí)小球受到的作用力是(　　) 圖1 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 5．如圖2所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)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(dòng)，正確的說(shuō)法是(　　) 圖2 A．小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力一定為重力 B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力有可能為零 C．若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則其在最高點(diǎn)的速率為0 D．小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力一定大于小球的重力 6．在高速公路的拐彎處，路面建造得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時(shí)，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為θ，設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進(jìn)方向)摩擦力等于零，θ應(yīng)等于(　　) A．sin θ＝ B．tan θ＝ C．sin 2θ＝ D．cot θ＝ 7．飛行員身體承受的壓力最大不能超過(guò)體重的9倍，那么當(dāng)他駕機(jī)飛行速率為v0時(shí)，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑應(yīng)是(　　) A. B. C. D. 8．如圖3所示，長(zhǎng)為l的輕桿，一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于最高點(diǎn)的速度v，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．v的極小值為 B．v由零逐漸增大，向心力也增大 C．當(dāng)v由逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力逐漸增大 D．當(dāng)v由逐漸減小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力逐漸增大 二、非選擇題 9．一根長(zhǎng)l＝0.625 m的細(xì)繩，一端拴一質(zhì)量m＝0.4 kg 的小球，使其在豎直平面內(nèi)繞繩的另一端做圓周運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s2，求： (1)小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度； (2)若小球以速度v＝3.0 m/s通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力多大？若此時(shí)繩突然斷了，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？ 第3節(jié)　圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 1．D　[根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)知，水滴的離心現(xiàn)象是由于水滴與衣服間的附著力小于水滴運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即提供的向心力不足，所以水滴沿切線方向甩出，正確選項(xiàng)為D.] 2．C　[鐵道轉(zhuǎn)彎處外軌比內(nèi)軌略高，從而使支持力的水平方向分力可提供一部分向心力，以減少車輪與鐵軌的擠壓避免事故發(fā)生，C對(duì)，A、B、D錯(cuò)．] 3．C　[賽車在水平彎道上行駛時(shí)，摩擦力提供向心力，而且速度越大，需要的向心力越大，如不及時(shí)減速，當(dāng)摩擦力不足以提供向心力時(shí)，賽車就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，沖出跑道，故C正確．] 4．D　[小球在最高點(diǎn)恰好不脫離軌道時(shí)，小球受軌道的彈力為零，而重力恰好提供向心力，向心力并不是小球受到的力，而是根據(jù)力的作用效果命名的，故D正確，A、B、C均錯(cuò)誤．] 5．BD　[設(shè)在最高點(diǎn)小球受的拉力為F1，最低點(diǎn)受到的拉力為F2，當(dāng)在最高點(diǎn)v1>時(shí)，則F1＋mg＝m，即向心力由拉力F1與mg的合力提供，A錯(cuò)；當(dāng)v1＝時(shí)，F(xiàn)1＝0，B對(duì)；v1＝為球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的最小速度，即小球在最高點(diǎn)的速率不可能為0，C錯(cuò)；在最低點(diǎn)，F(xiàn)2－mg＝m，F(xiàn)2＝mg＋m，所以經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)，小球受到繩子的拉力一定大于它的重力，D對(duì)．] 6．B 　[當(dāng)車輪與路面的橫向摩擦力等于零時(shí)，汽車受力如圖所示， 則有：Nsin θ＝m， Ncos θ＝mg， 解得：tan θ＝，故B正確．] 7．B 　[如圖所示，飛機(jī)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，飛行員承受的支持力最大，當(dāng)半徑最小時(shí)，支持力N＝9mg，由N－mg＝m，得r＝.] 8．BCD　[由于是輕桿，即使小球在最高點(diǎn)速度為零，小球也不會(huì)掉下來(lái)，因此v的極小值是零；v由零逐漸增大，由F＝可知，F(xiàn)也增大，B對(duì)；當(dāng)v＝時(shí)，F(xiàn)＝＝mg，此時(shí)桿恰對(duì)小球無(wú)作用力，向心力只由其自身重力來(lái)提供；當(dāng)v由增大時(shí)，則＝mg＋F′F′＝m－mg，桿對(duì)球的力為拉力，且逐漸增大；當(dāng)v由減小時(shí)，桿對(duì)球?yàn)橹С至Γ藭r(shí)，mg－F′＝，F(xiàn)′＝mg－，支持力F′逐漸增大，桿對(duì)球的拉力、支持力都為彈力，所以C、D也對(duì)，故選B、C、D.] 9．(1)2.5 m/s　(2)1.76 N　平拋運(yùn)動(dòng) 解析　(1)小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，受到的重力G＝mg必須全部作為向心力F向，否則重力G中的多余部分將把小球拉進(jìn)圓內(nèi)，而不能實(shí)現(xiàn)沿豎直圓周運(yùn)動(dòng)．所以小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)的條件應(yīng)為F向≥mg，當(dāng)F向＝mg時(shí)，即小球受到的重力剛好全部作為通過(guò)圓周最高點(diǎn)的向心力，繩對(duì)小球恰好沒(méi)有力的作用，此時(shí)小球的速度就是通過(guò)圓周最高點(diǎn)的最小速度v0，由向心力公式有：mg＝m 解得：G＝mg＝m v0＝＝ m/s＝2.5 m/s. (2)小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，若速度v大于最小速度v0，所需的向心力F向?qū)⒋笥谥亓，這時(shí)繩對(duì)小球要施加拉力F，如圖所示，此時(shí)有 F＋mg＝m 解得：F＝m－mg＝(0.4－0.410) N＝1.76 N 若在最高點(diǎn)時(shí)繩子突然斷了，則提供的向心力mg小于需要的向心力m，小球?qū)⒀厍芯€方向飛出做離心運(yùn)動(dòng)(實(shí)際上是平拋運(yùn)動(dòng))．