高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动练习，共4页。试卷主要包含了如图所示，质量m＝2等内容，欢迎下载使用。
生活中的圆周运动限时练（1）1. 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则(　　)  A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压                 B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压C.这时铁轨对火车的支持力等于           D.这时铁轨对火车的支持力等于2. (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处(　　)  A.路面外侧高、内侧低               B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小3. (多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是(　　)A.适当减小内外轨的高度差          B.适当增加内外轨的高度差C.适当减小弯道半径                D.适当增大弯道半径4. (多选)航天飞机在围绕地球做匀速圆周运动过程中，关于航天员，下列说法中正确的是(　　)A.航天员受到的重力消失了         B.航天员仍受重力作用，重力提供其做匀速圆周运动的向心力C.航天员处于超重状态             D.航天员对座椅的压力为零5. 汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力已达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，若要不发生险情，则汽车转弯的轨道半径必须(　　)A.减为原来的   B.减为原来的       C.增为原来的2倍   D.增为原来的4倍6. 城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥.如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为m的小汽车，从A端冲上该立交桥，小汽车到达桥顶时的速度大小为v1，若小汽车在上桥过程中保持速率不变，则(　　)A.小汽车通过桥顶时处于失重状态   B.小汽车在上桥过程中受到桥面的支持力大小为FN＝mg－mC.小汽车通过桥顶时处于超重状态   D.小汽车到达桥顶时的速度必须大于 7. (多选)一个质量为m的物体(体积可忽略)，在半径为R的光滑半球顶点处以水平速度v0运动，如图所示，则下列说法正确的是(　　)A.若v0＝，则物体对半球顶点无压力        B.若v0＝，则物体对半球顶点的压力为mgC.若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为mg      D.若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为零8. (多选)宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有(　　)A.在飞船内可以用天平测量物体的质量         B.在飞船内可以用弹簧测力计测物体的重力C.在飞船内可以用弹簧测力计测拉力D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，但重物仍受地球的引力9.在用高级沥青铺设的高速公路上，对汽车的设计限速是30 m/s.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍.(g＝10 m/s2)(1)如果汽车在这种高速公路的水平弯道上转弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？(2)如果高速公路上设计了圆弧拱桥作立交桥，要使汽车能够安全通过(不起飞)圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？(3)如果弯道的路面设计为倾斜(外高内低)，弯道半径为120 m，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度是多少？      10.如图所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m，如果桥面承受的压力不超过3.0×105 N，则：(g取10 m/s2)(1)汽车允许的最大速率是多少？(2)若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？          答案1.答案　C 解析　由牛顿第二定律F合＝m，解得F合＝mgtan θ，此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，FNcos θ＝mg，则FN＝，内、外轨道对火车均无侧压力，故C正确，A、B、D错误.2. 答案　AC解析　当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，即不受静摩擦力，此时由重力和支持力的合力提供向心力，所以路面外侧高、内侧低，选项A正确；当车速低于v0时，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽车有向内侧运动的趋势，受到的静摩擦力向外侧，并不一定会向内侧滑动，选项B错误；当车速高于v0时，需要的向心力大于重力和支持力的合力，汽车有向外侧运动的趋势，静摩擦力向内侧，速度越大，静摩擦力越大，只有静摩擦力达到最大以后，车辆才会向外侧滑动，选项C正确；由mgtan θ＝m可知，v0的值只与路面与水平面的夹角和弯道的半径有关，与路面的粗糙程度无关，选项D错误.3.答案　BD解析　设火车轨道平面的倾角为α时，火车转弯时内、外轨均不受损，根据牛顿第二定律有mgtan α＝m，解得v＝，所以，为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可行的措施是适当增大倾角α(即适当增加内外轨的高度差)和适当增大弯道半径r.4.答案　BD解析　航天飞机在绕地球做匀速圆周运动时，依然受地球的吸引力，而且正是这个吸引力提供航天飞机绕地球做圆周运动的向心力，航天员的加速度与航天飞机的相同，也是重力提供向心力，即mg＝m，选项A错误，B正确；此时航天员不受座椅弹力，即航天员对座椅的压力为零，处于完全失重状态，选项D正确，C错误.5. 答案　D6.答案　A解析　由圆周运动知识知，小汽车通过桥顶时，其加速度方向竖直向下，由牛顿第二定律得mg－FN＝m，解得FN＝mg－m＜mg，故其处于失重状态，A正确，C错误；FN＝mg－m只在小汽车通过桥顶时成立，而其上桥过程中的受力情况较为复杂，B错误；由mg－FN＝m，FN≥0解得v1≤，D错误.7. 答案　AC解析:设物体受到的支持力为FN，若v0＝，则mg－FN＝m，得FN＝0，则物体对半球顶点无压力，A正确.若v0＝，则mg－FN＝m，得FN＝mg，则物体对半球顶点的压力为mg，B错误.若v0＝0，根据牛顿第二定律mg－FN＝m＝0，得FN＝mg，物体对半球顶点的压力为mg，C正确，D错误.8.答案　CD解析:飞船内的物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为0，因此不能用天平测量物体的质量，A错误；也不能测重力，B错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，C正确；飞船内的重物处于完全失重状态，并不是不受重力，而是重力全部用于提供重物做圆周运动所需的向心力，D正确.9.答案　(1)150 m　(2)90 m　(3)37°解析:(1)汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其最大向心力等于车与路面间的最大静摩擦力，有0.6mg＝m由速度v＝30 m/s，解得弯道的最小半径r＝150 m(2)汽车过拱桥，可看成在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，有mg－FN＝m为了保证安全，车对路面的压力FN必须大于等于零.有mg≥m，代入数据解得R≥90 m(3)设弯道倾斜角度为θ，汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供，有mgtan θ＝m解得tan θ＝故弯道路面的倾斜角度θ＝37°.10.答案　(1)10 m/s　(2)1.0×105 N解析　汽车驶至凹形桥面的底部时，合力向上，车对桥面压力最大；汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，车对桥面的压力最小.(1)汽车在凹形桥的底部时，由牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力FN1＝3.0×105 N，根据牛顿第二定律FN1－mg＝m，即v＝＝10 m/s由于v<＝10 m/s，故在凸形桥最高点上汽车不会脱离桥面，所以汽车允许的最大速率为10 m/s.(2)汽车在凸形桥顶部时，由牛顿第二定律得mg－FN2＝m，即FN2＝m(g－)＝1.0×105 N由牛顿第三定律得，在凸形桥顶部汽车对桥面的压力为1.0×105 N，此即最小压力.