沪科版 (2019)必修 第二册3.3 圆周运动的案例分析达标测试

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【精编】3.3圆周运动的案例分析-1课时练习一．填空题1．质量为1.0×103kg的汽车，行驶到一座半径为40m的圆形凸桥顶时，如果汽车速度为10m/s，则此时汽车向心加速度为_____m/s2，向心力大小为_____N，汽车对桥面的压力为_____N。2．如图所示，汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，在A点处于__________（填“超重”或“失重”）状态，在B点处于______（填“超重”或“失重”）状态，在______点更容易爆胎。3．光滑水平面固定一边长为0.3m的正三棱柱abc，俯视如图，长1m的细线一端固定在a点，另一端拴一质量为0.5kg的小球，开始时把细线拉直在ca延长线上，给小球一个2m/s．垂直细线方向的水平速度，细线逐渐缠绕在棱柱上（不计能量损失）。若细线能承受的最大拉力为7N，从开始到细线断裂时，小球运动的总时间为__________s，小球的位移大小为__________m。4．飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为的圆周运动，如果飞行员质量，飞机经过最低点时的速度。（取）则这时飞行员对座椅的压力是___________。方向___________。5．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时的速度的实验．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)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(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1.81Kg，车通过最低点时的速度大小为______m/s.(重力加速度大小取9.8m/s2,计算结果保留2位有效数字)6．如图所示， 细绳的一端固定于O点，另一端系一小球，在O点正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，则小球的向心加速度___________（填“越大”或“越小”），绳子越_________断（填“容易”或“不容易”）。7．公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动可以看做圆周运动，如图所示。设桥面的圆弧半径为R，重力加速度为g，质量为m的汽车在拱形桥上以速度v通过桥的最高点时，车对桥的压力大小为________，若车对桥的压力刚好为零，则车速大小为________。   
8．如图所示，质点沿圆周顺时针方向做匀速圆周运动，画出从A点运动到B点的位移．经过A点时的速度方向和经过B点时的加速度方向．（______）9．火车转弯示意图如图所示，弯道的倾角为θ，转弯半径为r。若火车安全转弯，则提供向心力的是______，火车转弯的限速应为______。10．如图所示，半径为R的薄圆板质量不计，可绕过圆心O的水平轴在竖直面内无摩擦自由转动，在距离圆心处，固定一个质量为m的小球A。现将圆板由图中情形（A在O的上方）从静止释放，则球A的最大速度大小为______；球A与O等高时，球受到的合力大小为______。11．图（a）甲．乙．丙是不同类型桥面模型，汽车过桥时，利用传感器对力变化进行测量和比较，测量结果如图（b）中所示：
 （1）图（a）中的传感器为___________A．压力传感器     B．拉力传感器    C．位移传感器（2）图（a）中三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲，其相对应的力图线应是图（b）电脑屏幕上的______（填a．b或c）；（3）如增大小球在斜槽上的高度，则小球通过凹形桥丙时的力与图（b）中图线a相比，最高点更______（填“高”或“低”）一些。12．汽车顶棚上拴着一根细绳，细绳下端悬挂一小物体，当汽车在水平地面上以10 m/s的速度匀速向右转弯时，细绳偏离竖直方向30°，则汽车转弯半径为__________。（g取10 m/s2）13．如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。
 （1）增大旋转的速度，拉力将_______（填“变小”．“变大”或“不变”）。（2）松手后，小物体将沿_______（填“半径远离圆心”．“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。14．圆周运动的一些知识将是接下来学习万有引力与宇宙航行的基础。请回答以下问题：（1）人骑着自行车在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，由于圆周运动的R较大，人和车都可以视为质点，自行车的线速度为v，则自行车的向心加速度可表示为________，若人的质量为，则人所需的向心力大小为__________。（2）月球绕地球的运动可以近似看作匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，则月球中心的向心加速度可表示为__________，月球的质量为，则月球做圆周运动的向心力为_________。15．如图所示是上海锦江乐园中的“摩天轮”，它高，直径为，每次可乘坐378人，每转一圈.摩天轮转动时，某一轿厢内坐有一位游客，则该游客随轮一起匀速转动的周期为________s，线速度大小为_______.16．如图，用一根结实的细绳拴住一个小物体，在足够大的，光滑水平桌面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，则：(1)当你抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动时，作用在小物体的拉力_____。A．沿绳指向圆心         B．沿绳背向圆心C．垂直于绳与运动方向相同   D．垂直于绳于运动方向相反(2)松手后，物体做_____。A．半径逐渐减小的曲线运动   B．半径逐渐变大的曲线运动C．平抛运动    D．直线运动(3)若小物体做圆周运动的半径为 0.5m。质量为 0.1kg，每秒匀速转过 5 转，则细绳的拉力为_____N。（结果用含有“”的式子表示）17．运用纳米技术可以制造出超微电机。一家英国超微研究所宣称其制造的超微电机转子的直径只有30μm，转速却高达每分钟2000转，由此可估算位于转子边缘的一个质量为1.0×10-26kg的原子的向心加速度大小为________m/s2，受到的向心力大小为________N。结果保留两位有效数字18．利用圆盘探究圆周运动的规律，装置如图甲所示。水平放置的圆盘绕竖直固定轴匀速转动，在圆盘上沿半径方向开有一条狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者的连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，固定在圆盘的边缘处，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，计算机得到图象如图乙所示，其中横坐标表示时间，纵坐标表示传感器电压。（1）使用游标卡尺测量狭缝宽度，如图丙所示，读数为______mm；（2）测得传感器每次接收到激光信号的时间，则圆盘边缘处的线速度大小为______m/s，圆盘的角速度为______rad/s，取π=3.14。（计算结果保留2位有效数字）
参考答案与试题解析1．【答案】2.5    2500    7500    【解析】【来源】河北省行唐县第一中学2019-2020学年高一（下)6月物理试题（学考班) 【分析】【详解】[1]．汽车向心加速度为[2]．向心力大小为[3]．由牛顿第二定律 汽车对桥面的压力为2．【答案】超重    失重    A    【解析】【来源】河南省名校联盟2019-2020学年高一3月联考物理试题 【分析】【详解】[1][2][3]汽车经过A点时有向上的加速度所以处于超重状态，而经过B点时有向下的加速度所以处于失重状态，处于超重状态下受到的挤压力比较大，所以在A处比较容易爆胎。3．【答案】    0.9m    【解析】【来源】上海鲁迅中学2019-2020学年高三上学期期中等级考试物理试题 【详解】[1] 细线断裂之前，绳子拉力与速度垂直，不做功，故小球的速度大小保持不变，绳子刚断裂时，拉力大小为7N，由得，此时的半径为：由于小球每转120°半径减小0.3m，则知小球刚好转过一周，细线断裂，则小球运动的总时间为：由题知r1=1m，r2=0.7m，r3=0.4m，v=2m/s，代入数据解得：[2] 球每转120°半径减小0.3m，细线断裂之前，小球运动的位移大小为：4．【答案】    竖直向下    【解析】【来源】江西省吉安市吉安县三校2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1][2]飞机经过最低点时对飞行员受力分析得FN－mg＝m解得FN＝mg＋m＝5400 N由牛顿第三定律得飞行员对座椅的压力为5400N，方向竖直向下。5．【答案】1.40,    1.4m/s    【解析】【来源】江西省九江市湖口二中2017-2018学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】(2)[1]．根据量程为10kg，最小分度为0.1kg，注意估读到最小分度的下一位，为1.40kg；(3)[2]．根据题意可知根据题意可知解得根据牛顿运动定律知代入数据解得．6．【答案】越大    容易    【解析】[1][2]细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，根据牛顿第二定律得解得钉子越靠近小球，半径越小，则小球的向心加速度越大，细绳拉力越大，绳越容易断。 7．【答案】        【解析】【来源】第二部分单元卷第四章：周期运动拓展提高卷 【详解】[1]以汽车为研究对象,在桥的最高点,由牛顿第二定律得:得:由牛顿第三定律得车对桥面的压力为:.[2]当压力为零,计算得出速度 8．【答案】见解析【解析】【来源】高中物理学业水平合格性考试复习测试卷四（匀速圆周运动) 【详解】如图，从A到B的位移是从A指向B的有向线段的长度；A点的速度方向沿圆周的切线方向；B点的加速度方向指向圆心。9．【答案】重力与支持力的合力        【解析】【来源】北京市西城区第四十三中学2020-2021学年高一（下）第一次月考物理试题 [1]火车不依靠侧向弹力而安全转弯时所需的向心力由重力和路面的支持力的合力提供，受力如图[2]根据牛顿第二定律得解得10．【答案】        【解析】[1]当小球A降低到O点正下方时，小球A的速度最大。从开始到小球A降低到O点正下方过程中，薄圆板和小球组成的系统，只有重力做功，故系统机械能守恒，取圆盘最低处的水平面势能为零，则解得故小球A的最大速度大小为；
[2]当小球从开始到与O等高过程中，机械能守恒 解得在小球A与O等高时，由牛顿第二定律可知小球所受水平方向的合力提供向心力，即解得薄圆板对小球A的作用力Fn=2mg则小球A与O等高时，受到的合力为 11．【答案】A    c    高    【解析】【来源】福建省龙岩市六校一中2020-2021学年高二（下）期中联考物理试题（长汀．连城．上杭．武平．漳平．永定） （1）[1]图（a）中的传感器是测量压力大小的，故是力传感器，故选A；（2）[2]甲图是凸形桥，根据牛顿第二定律有则有失重状态，故应是图(b)电脑屏幕上的c；（3）[3]如增大小球在斜槽上的高度，则速度v变大，根据根据牛顿第二定律有解得速度v变大，故增大，故最高点更高一些。12．【答案】17.3 m【解析】[1]此题为火车转弯模型，因此有公式mgtanθ＝m解得R＝＝＝10＝17.3 m13．【答案】变大    切线    【解析】【来源】新疆和田地区皮山县高级中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 (1)[1]小物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，对物体进行受力分析可知，绳子的拉力提供向心力，则有增大线速度，需要的向心力增大，即拉力变大；(2)[2]松手后，物体在水平方向将不受力的作用，所以将保持松手时的速度沿切线方向做匀速直线运动。14．【答案】                【解析】【来源】云南省保山市隆阳区2020-2021学年高一（下）期中教学质量监测物理试题 (1)[1]根据向心加速度公式得[2]向心力为(2)[3] 根据向心加速度公式得[4]向心力为15．【答案】1500    0.21    【解析】【来源】第四部分期中期末卷高一年级第二学期期中基础测试卷 【详解】[1]．根据题意可知，周期T=25×60=1500s[2]．线速度为16．【答案】A    D    5π2    【解析】【来源】广东省广州市育才中学2019-2020学年高一下学期网上阶段性测试物理试题 【分析】【详解】(1)[1]．小物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，对物体进行受力分析可知，绳子的拉力提供向心力，所以绳子作用在小物体的拉力沿绳指向圆心，故A正确；
(2)[2]．松手后，物体在水平方向将不受力的作用，所以将保持松手时的速度做匀速直线运动，故D正确；
(3)[3]．根据向心力公式得：F=mω2r=0.1×（5×2π）2×0.5=5π2N17．【答案】1.0m/s2    1.0×10-26N    【解析】[1]根据向心加速度公式可得[2]向心力为F=ma=1.0×10-26×1=1.0×10-26N18．【答案】2.00    0.40    40    【解析】【来源】2021届福建省宁德市高三（下）第三次质量检测物理试题 (1)[1]游标尺的零刻度线正好与主尺的2mm刻度线对齐，所以游标卡尺的读数为d=2mm+0×0.05mm=2.00mm(2)[2][3]由题可知，圆盘边缘的线速度为角速度为