2019年高中物理 2.3 圓周運動的實例分析課后知能檢測 教科版必修21一輛載重車在丘陵地行駛，地形如圖2317所示，輪胎已經(jīng)很舊，為防爆胎應(yīng)使車經(jīng)何處時速率最小()圖2317AM點BN點CP點DQ點【解析】對于M或P點來說，Nmgmmg，而對于N、Q來說Nmgmg.因此N、Q比M、P更容易爆胎對于N、Q來說v相同時，Q點半徑小，向心力大，支持力或壓力較大，因此為防爆胎，應(yīng)使車經(jīng)過Q點時的速率最小【答案】D2(xx南寧二中檢測)一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為()A15 m/sB20 m/sC25 m/sD30 m/s【解析】當(dāng)NG時，因為GNm，所以Gm；當(dāng)N0時，Gm，所以v2v20 m/s.【答案】B3如圖2318所示，汽車車廂頂部懸掛一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一質(zhì)量為m的小球當(dāng)汽車以某一速度通過一個橋面為弧形的凸形橋的最高點時彈簧長度為L1，當(dāng)汽車通過另一個橋面為弧形的凹形橋的最低點時彈簧的長度為L2，則下列說法正確的是()圖2318AL1L2BL1>L2CL1<L2D以上均有可能【解析】當(dāng)汽車在水平路面上勻速行駛時，彈簧長度為l0.當(dāng)汽車過凸形橋的最高點時，有：mgF1m得：F1<mg，故L1<L0，當(dāng)汽車過凹形橋的最低點時，有：F2mgm得：F2>mg，故L2>L0.所以有：L1<L2，選項C正確【答案】C4(xx綿陽檢測)如圖2319所示，質(zhì)量為m的小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運動，ab是過軌道圓心的水平線，下列說法中正確的是()圖2319A小球在ab線上方管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力B小球在ab線上方管道中運動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力C小球在ab線下方管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力D小球在ab線下方管道中運動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力【解析】小球運動到最高點的速度v時，對內(nèi)外側(cè)管壁都沒有作用力，而當(dāng)小球在ab線下方管道中運動時，一定受到外側(cè)管壁對小球的作用力提供向心力，故A、B、C均錯，D對【答案】D5質(zhì)量為m的物體隨水平傳送帶一起勻速運動，A為傳送帶的終端皮帶輪，如圖2320所示，皮帶輪半徑為r，要使物體通過終端時能水平拋出，皮帶輪的轉(zhuǎn)速至少為()圖2320A. B.C. D.【解析】終端水平拋出，有mgmv2/r，v，nv/2r.【答案】A6如圖2321所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，則兩個物體的運動情況是()圖2321A兩物體均沿切線方向滑動B兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)C兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，不會發(fā)生滑動D物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)【解析】在燒斷細(xì)線前，A、B兩物體做圓周運動的向心力均是靜摩擦力及繩子拉力的合力提供的，且靜摩擦力均達(dá)到了最大靜摩擦力因為這兩個物體在同一個圓盤上隨盤轉(zhuǎn)動，故角速度相同設(shè)此時細(xì)線對物體的拉力大小為T，則有對A物體：Tfmm2RA.對B物體：fmTm2RB.當(dāng)線燒斷時，T0，A物體所受的最大靜摩擦力小于它所需要的向心力，故A物體做離心運動B物體所受的靜摩擦力變小，直到與它所需要的向心力相等為止故B物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運動，選項D正確【答案】D7(xx重慶七中檢測)在光滑平面中，有一轉(zhuǎn)動軸垂直于此平面，交點O的上方h處固定一細(xì)繩的一端，繩的另一端固定一質(zhì)量為m的小球B，繩長ABlh，小球可隨轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動并在光滑水平面上做勻速圓周運動，如圖2322所示，要使小球不離開水平面，轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)速的最大值是()圖2322A.BC.D2【解析】如圖所示，以小球為研究對象，小球受三個力的作用，重力mg、水平面支持力N、繩子拉力F.在豎直方向合力為零，在水平方向所需向心力為，而Rhtan ，得Fcos NmgFsin m2R4m2n2R4m2n2htan 當(dāng)球即將離開水平面時，N0，轉(zhuǎn)速n有最大值即mg4m2n2h0，n.【答案】A8如圖2323所示，長度l0.50 m的輕質(zhì)桿OA，A端固定一個質(zhì)量m3.0 kg的小球，小球以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動通過最高點時小球的速率是2.0 m/s，g取10 m/s2，則此時細(xì)桿OA()圖2323A受到6.0 N的拉力B受到6.0 N的壓力C受到24 N的拉力D受到54 N的壓力【解析】設(shè)桿轉(zhuǎn)到最高點球恰好對桿的作用力為零時，球的速度為v0，則有：mgm其中Rl0.50 m，則：v0 m/s2 m/s即球受到支持力作用，設(shè)球受的支持力為N.對小球：mgNm所以Nmgm3.010 N3.0 N6.0 N.由牛頓第三定律知，桿受到的壓力大小NN6.0 N.【答案】B9在離心澆鑄裝置中，電動機帶動兩個支承輪同向轉(zhuǎn)動，管狀模型放在這兩個輪上靠摩擦轉(zhuǎn)動，如圖2324所示，鐵水注入之后，由于離心作用，鐵水緊緊靠在模型的內(nèi)壁上，從而可得到密實的鑄件，澆鑄時轉(zhuǎn)速不能過低，否則，鐵水會脫離模型內(nèi)壁，產(chǎn)生次品已知管狀模型內(nèi)壁半徑為R，則管狀模型轉(zhuǎn)動的最低角速度為()圖2324A. B.C.D2【解析】以管狀模型內(nèi)最高點處的鐵水為研究對象，轉(zhuǎn)速最低時，重力等于向心力，即mgm2R，得.【答案】A10如圖2325所示，一光滑的半徑為R的半圓形軌道放在水平面上，一個質(zhì)量為m的小球以某一速度沖上軌道，當(dāng)小球?qū)⒁獜能壍揽陲w出時，對軌道的壓力恰好為零，則小球落地點C距A處多遠(yuǎn)？圖2325【解析】小球在B點飛出時，對軌道壓力為零mgm，得vB，小球從B點飛出做平拋運動t，水平方向的位移xvBt2R.【答案】2R11飛行員駕機在豎直平面內(nèi)做圓環(huán)特技飛行，若圓環(huán)半徑為400 m，飛行速度為150 m/s，飛行員的質(zhì)量為80 kg(g取10 m/s2)求：(1)飛機在軌道最低點時，座椅對飛行員作用力的大??；(2)飛機在軌道最高點時，座椅對飛行員作用力的大小【解析】(1)如圖所示，飛至最低點時飛行員頭朝上，受向下的重力mg和向上的支持力F1，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F1mgm可得F1mgm代入數(shù)據(jù)得F15 300 N即座椅對飛行員作用力的大小為5 300 N.(2)在最高點時，飛行員頭朝下，受向下的重力mg和向下的壓力F2，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有F2mgm可得F2mmg代入數(shù)據(jù)得F23 700 N即座椅對飛行員作用力的大小為3 700 N.【答案】(1)在最低點時，座椅對飛行員作用力的大小為5 300 N(2)在最高點時，座椅對飛行員作用力的大小為3 700 N12用長L0.6 m的繩系著裝有m0.5 kg水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，成為“水流星”(g10 m/s2)求：圖2326 (1)在最高點水不流出的最小速度為多少？(2)若過最高點時速度為3 m/s，此時水對桶底的壓力為多大？【解析】(1)水做圓周運動，在最高點水不流出的條件是：水的重力不大于水所需要的向心力這時的最小速度即為過最高點的臨界速度v0.以水為研究對象mgm解得v0 m/s2.45 m/s.(2)由前面v0的解答知v3 m/sv0，故重力不足以提供向心力，要由桶底對水向下的壓力補充，此時所需向心力由以上兩力的合力提供v3 m/sv0，水不會流出設(shè)桶底對水的壓力為F，則由牛頓第二定律有：mgFm解得Fmmg0.5(10)N2.5 N.根據(jù)牛頓第三定律知FF所以水對桶底的壓力為2.5 N.【答案】(1)2.45 m/s(2)2.5 N