高中物理沪科版 (2019)必修 第二册第3章 圆周运动3.3 圆周运动的案例分析随堂练习题

3.3圆周运动的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示A、B、C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，三个物体与圆台之间的动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（　　）

A．当圆台转速增大时，B比A先滑动 B．当圆台转速增大时，C比B先滑动

C．若A、B、C均未滑动，则C的向心加速度最大 D．若A、B、C均未滑动，则B所受的摩擦力最小

2．如图所示，轻杆一端与一质量为m的小球相连，另一端连在光滑固定轴上，轻杆可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）

A．小球在运动过程中的任何位置对轻杆的作用力都不可能为零

B．小球运动到最低点时对轻杆的拉力大小有可能等于mg

C．小球过最高点时的最小速度为

D．小球过最高点时，杆对小球的作用力可以为零

3．下列说话中正确的是（　　）

A．做曲线运动的物体的合力一定是变力

B．物体所受滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同

C．做匀速圆周运动的物体的加速度恒定不变

D．做圆周运动物体的合力方向一定与速度方向垂直

4．如图所示，转动自行车的脚踏板时，关于大齿轮、小齿轮、后轮边缘上的A、B、C三点的向心加速度的说法正确的是　　

A．A点的向心加速度比B的点大 B．B点的向心加速度比C的点大

C．C点的向心加速度最大 D．以上三种说法都不正确

5．如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是。若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的（　　）

A．角速度之比为 B．周期之比为

C．线速度之比为 D．加速度之比为

6．滚筒洗衣机静止于水平地面上，衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果。滚筒截面如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．衣物运动到最低点B点时处于失重状态

B．衣物运动的过程中洗衣机对地面的压力不变

C．衣物运动到最高点A点时受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好

D．衣物运动到最低点B点时受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好

7．如图所示，为一皮带传送装置，右轮半径为r，a是其边缘上一点，左侧为一轮轴，大轮半径为4r，小轮半轻为2r，b在小轮上，到小轮中心的距离为r，c在小轮边缘上，d在大轮边缘上，以下关系错误的是（   ）

A．a和c的线速度相等

B．b、c和d角速度相等

C．va:vb:vc:vd=2:1:2:4

D．aa:ab:ac:ad=2:1:2:4

8．如图所示，一个女孩尝试站着荡秋千。已知秋千的两根绳长均为，女孩和秋千踏板的总质量约为，绳的质量忽略不计。当女孩运动到最低点，速度大小为，此时每根绳子平均承受的拉力最接近于（　　）

A． B． C． D．

9．如图所示，在逆时针方向（俯视）加速转动的水平圆盘上有一个与转盘相对静止的物体，物体相对于转盘的运动趋势是（　　）

A．无运动趋势 B．沿切线方向

C．沿半径方向 D．既不是沿切线方向，也不是沿半径方向

10．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（　　）

A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大

B．物体所受弹力增大，摩擦力减小

C．物体所受弹力增大，摩擦力不变

D．物体所受弹力减小，摩擦力也减小

11．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，质量为的乘客随座舱转动一周时间为，乘客到转轴中心的距离为，已知重力加速度为，则转动过程乘客（　　）

A．所受合外力大小为0

B．所受合外力大小为

C．最高点时处于超重状态

D．最高点时对座舱的压力大小为

12．下列关于向心力的说法中、正确的是（　　）

A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力

B．匀速圆周运动的物体，其向心力就是物体所受的合外力

C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的

D．向心力要改变物体做圆周运动速度的大小

13．我国高铁技术迅猛发展，现已处于世界领先水平．目前正在修建中的银西高铁，横跨陕甘宁三省区，根据地形设计一弯道半径为3280m，限定时速为144km/h（此时车轮轮缘不受力），已知我国的标准轨距为1435mm，且角度较小时，tanθ=sinθ，重力加速度g=10m/s2，则高速列车在通过此弯道时的外轨超高值为（　　）

A．7cm B．8cm C．9cm D．11.2cm

14．如图为表演杂技“飞车走壁”的示意图。演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰，做匀速圆周运动。图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托，在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹。不考虑车轮受到的侧向摩擦，下列说法中正确的是（　　）

A．在a轨道上运动时角速度较大

B．在a轨道上运动时线速度较大

C．在a轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大

D．在a轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大

15．如图所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，现让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，受到杆的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图像如图所示。则（　　）

A．v2=C时，小球对杆的弹力方向竖直向下

B．当地的重力加速度大小为

C．小球的质量为

D．v2=2b时，小球受到的弹力等于2mg

二、填空题（共4题）

16．一个小物体与圆盘保持相对静止如图1所示，随圆盘一起做匀速圆周运动，则物体的受_____个力作用，使物体做圆周运动的向心力是由_______提供，方向____________．

17．如图所示，一细绳长L=1m，上端系在滑轮的轴上，下端拴一质量为m=1kg的物体，滑轮与物体一起以2m/s的速度匀速向右运动，当滑轮碰上固定障碍物B突然停止的瞬间，细绳受到的拉力为_____（g取10m/s2）

18．解决下面在斜面上的平抛运动和圆周运动两个小题，然后回答第(3)问；

(1)如图所示，光滑斜面长为b，宽为a，倾角为θ，一物块沿斜面左上方顶点P水平射入，而从右下方顶点Q离开斜面，求：整个过程的运动时间。________

。

(2)如图所示，在倾角为的光滑斜面上，有一根长为的细绳，一端固定在O点，另一端系一质量为的小球，沿斜面做圆周运动，试计算小球通过最高点A的最小速度。________

(3)解决此类问题的关键环节：第(1)问_______________；第(2)问__________________

19．图是探究做匀速圆周运动的物体的向心力大小影响因素的实验装置。匀速转动手柄，使长转槽和短转槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。已知长槽横臂内侧竖直挡板离转轴的距离与短槽横臂竖直挡板离转轴的距离相同，长槽横臂外侧竖直挡板离转轴的距离是其2倍；长、短槽下方各有三层塔轮，其最上层塔轮的半径相等，且长糟上、中、下三层塔轮的半径之比为，短槽上、中、下三层塔轮的半径之比为。

（1）在操作正确的情况下，让长槽、短槽下方的塔轮在皮带连接下共同做匀速圆周运动，两塔轮边缘的______大小一定相等。

A．角速度                    B．线速度                    C．周期 D．向心加速度

（2）关于该实验的下列说法正确的是：________

A．本实验主要体现了“小量放大法”实验思想

B．长、短转臂的竖直挡板对球的压力提供了小球做匀速圆周运动的向心力

C．利用以上装置，共可组合出9种不同的塔轮半径比进行实验

D．露出套筒外的红、白相间的格子数量可代表两球所受向心力的比值

（3）想调整小球做匀速圆周运动的半径，方法是________。

（4）某次实验中，让皮带卡在长、短臂下方的中间层塔轮上，用完全相同的两个小球放置在长槽横臂的外侧挡板与短槽横臂的挡板处，匀速转动手柄，则长、短臂标尺上露出的格数之比的理论值是_______。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，求：

(1)小物体运动的线速度大小；

(2)小物体所受向心力的大小；

(3)若圆盘匀速转动的角速度增大为，小物体仍相对圆盘静止，则小物体所受的摩擦力增大为原来的多少倍？

21．光滑水平面与竖直面内的光滑半圆形导轨在点相接，导轨半径为，一个质量为的小球将轻弹簧压缩至点后由静止释放，当小球离开轻弹簧时其速度（此时弹簧已恢复原长）。小球经过一段匀速直线运动后到达点，接着做圆周运动至最高点，取重力加速度大小，小球可视为质点，且经过点时无能量损失，求：

(1)轻弹簧被压缩至点时的弹性势能；

(2)小球经过圆轨道点时，小球受到的支持力大小；

(3)小球在点的速度大小。

22．如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）．求：

（1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离s．

（2）人和车运动到圆弧轨道最低点O速度v’=m/s此时对轨道的压力．

（3）从平台飞出到达A点时速度及圆弧对应圆心角θ

（4）人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力

23．如图所示，物体A放在地球表面处，作出它随地球自转做匀速圆周运动时的加速度方向。

参考答案：

1．A

2．D

3．B

4．C

5．D

6．D

7．D

8．C

9．D

10．C

11．D

12．B

13．A

14．B

15．C

16．     3     静摩擦力     指向圆心

17．14N

18．               等效重力加速度为     等效重力加速度

19．     B     BD     将小球在长槽臂内侧挡板和外侧挡板间切换    

20．(1)；(2)；(3)2.25倍

21．(1)0.625J；(2)14.5N；(3)1.5m/s

22．（1）1.2m；（2）7740N；（3）106°；（4）5580N

23．