沪科版（2020）必修第二册第五节 圆周运动的应用优质课件ppt

5.5.1 圆周运动的应用（一）（原卷版）（备作业）

姓名：___________班级：___________错题号：___________

一、单选题

1．如图所示是游乐场里的过山车，若过山车经过A、B两点的速率相同，则过山车（　　）

A．在A点时处于失重状态

B．在B点时处于超重状态

C．A点的向心加速度小于B点的向心加速度

D．在B点时乘客对座椅的压力可能为零

2．如图甲所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时受到杆的弹力与速度平方的关系如乙图所示，则（　　）

A．小球到达最高点的速度不可能为0

B．当地的重力加速度大小为

C．时，小球受到的弹力方向竖直向下

D．时，小球受到的弹力方向竖直向下

3．如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上，其质量为M，有一质量为m的小球以水平速度v0从圆轨道最低点A开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．地面受到的压力始终大于Mg

B．小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力可能向右

C．小球经过最低点A时地面受到的压力可能等于Mg+mg

D．小球在圆轨道最高点C时，地面受到的压力可能为0

4．如图所示，质量为m的小明（可视为质点）坐摩天轮。小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为r，摩天轮以大小为k（常数k<1，g为重力加速度）的角速度做匀速圆周运动。若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板，则下列说法正确的是（　　）

A．小明通过最高点时不受重力

B．小明做匀速圆周运动的周期为

C．小明通过最高点时处于完全失重状态

D．小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为k2mg

5．如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子P，小球从左侧一定高度摆下。下列说法中正确的是（　　）

A．在摆动过程中，小球所受重力和绳子拉力的合力始终等于向心力

B．小球经过最低点时，加速度不变

C．小球经过最低点时，速度不变

D．钉子位置离O点越近，绳就越容易断

二、多选题

6．如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．小球运动到最高点C时与杆作用力为零

B．小球运动到最高点C时球对杆的作用力大小为mg

C．小球运动到水平位置A时杆对球的作用力大小为2mg

D．小球运动到水平位置A时杆对球的作用力大小为

7．一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零

B．小球过最高点的最小速度是

C．若小球过最高点的速度时，杆对球的作用力竖直向下

D．若小球过最高点的速度时，速度v越小，杆对球的作用力越大

8．经过近两年的改造，原“佛山一环”被改造成了封闭管理的高速公路，但最高限速仍然为100 km/h。如果要将最高限速提高到120 km/h，则必须对道路主干道进行哪些改造（　　）

A．增大弯道的转弯半径 B．减小弯道路面向内侧倾斜的程度

C．增大沿线各拱形桥梁的曲率半径 D．减小沿线各拱形桥梁的曲率半径

9．如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径均为R，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成（圆管内径远小于R），均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B（直径略小于圆管内径）由静止释放，小球距离地面的高度分别用hA和hB表示，下列说法中正确的是（　　）

A．若hA=hB≥R，两小球都能沿轨道运动到最高点

B．若hA=hB=R，两小球在轨道上升的最大高度均为R

C．适当调整hA和hB，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处

D．若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，hA的最小值为R，B小球在hB>2R的任何高度释放均可

10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A．如图a，汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于自身重力

B．如图b所示是一圆锥摆模型，增大θ，但保持圆锥摆的高度不变，则小球的角速度变大

C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力与在B位置时所受支持力大小相等

D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间会有挤压作用

三、填空题

11．如图a完整的质量分布均匀的圆盘形飞轮与电动机总质量为M，之后由于在一次操作中不慎将飞轮上距离轴心r处削去一小块质量为m的小金属块如图b，若使飞轮继续按照额定角速度ω匀速转动，缺口所在处的向心加速度a向=__________当缺口转至轴心正上方时求该装置对地面的压力大小为__________。

12．如图所示，长度为的轻杆OA，A端固定一个质量为的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动；若小球在圆周最高点的速率为，取，则在圆周最高点时，杆对小球的作用力是___________（填“支持力”或“拉力”），力的大小为___________N。

13．长1m的轻杆，一端连着质量0.5kg的小球，另一端绕过O点的水平固定轴在竖直平面内自由转动。当小球以2m/s的速率通过最高点时，受到轻杆的作用力为大小为____N，是______（选填“拉力”或“支持力”）。g=10m/s2。

14．汽车过拱形桥

15．有关圆周运动的基本模型

（1）如图a，汽车匀速通过拱桥的最高点处于___ （ 选填“失重”、“超重”、“平衡”）状态

（2）如图b，是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的周期_____（选填“增大”、“减小”、“不变”）

16．有一辆质量为的小汽车驶上圆弧半径为的拱桥。g取，则：

（1）若汽车到达桥顶时速度为，汽车对桥的压力是___________N；

（2）汽车以_________的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力。（结果可用根号表示。）

四、实验题

17．某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验，所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）。

完成下列填空：

（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；

（2）将玩具小车放置在凹形桥模拟器最低点时，托盘秤示数如图（b）所示，该示数为_______kg。

（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m，多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：

（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为是_______N。（重力加速度大小取9.8m/s2，计算结果保留两位有效数字）

五、解答题

18．如图所示，质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力=42N，转轴离地高度h=5.5m，不计阻力，g=10m/s2。

（1）小球经过最高点的速度是多少？

（2）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求此时小球的速度大小；

（3）细绳被拉断后小球运动的水平位移。

19．如图所示，平台上的小球从A点水平抛出，恰能无碰撞地进入粗糙的斜面，经C点进入粗糙水平面，进入瞬间速率不变，最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内．已知小球质量为m，A、B两点高度差；斜面高，、动摩擦因数均为0.5，倾角；悬挂弧筐的轻绳长为，最大拉力为，小球看成质点，轻质筐的重量忽略不计，弧形轻质筐的大小远小于悬线长度，重力加速度为g，。试求：

（1）小球运动至B点的速度大小；

（2）小球运动至C点的速度大小；

（3）为保证轻绳不断掉，求的最小距离。

20．歼-20是我国自主研制的第五代战斗机，具有包括隐身在内的一系列世界领先的性能。某次演习中，歼-20战斗机需要完成一次战术拉升动作。已知战斗机此时水平飞行且速度大小为500 m/s，取重力加速度大小g=10 m/s2，出于对飞行员安全的考虑，要求飞行员所受支持力应该控制在自身重力的10倍以内，否则很可能会出现“黑视”情况，严重威胁飞行员和战斗机的安全。分析飞机飞行时，尽管各个位置轨迹的弯曲程度不一样，但在研究时，可以把这条轨迹分割为许多很短的小段，飞机在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分。通过以上信息求战斗机在拉升时的最小圆周运动的半径。