2021学年4 生活中的圆周运动精品课后作业题

这是一份2021学年4 生活中的圆周运动精品课后作业题，共16页。试卷主要包含了0分），5 g，【答案】B，【答案】D，【答案】A等内容，欢迎下载使用。
 6.4生活中的圆周运动同步练习-高中物理人教版（新课标）必修二一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）如图所示，长为L的轻杆一端连接在O点，另一端固定一质量为m的小球，现让小球在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动，P为圆周的最高点，小球运动到最低点时速率为，不计一切阻力，则下列说法正确的是   A. 小球不能到达P点
B. 小球到达P点时速度小于
C. 小球能到达P点，且在P点受到轻杆向上的弹力
D. 小球能到达P点，且在P点受到轻杆的弹力为0
 如图所示，A，B两个物块放在水平圆盘上，随圆盘在水平面内绕过圆盘圆心的竖直轴匀速转动，已知A，B的质量分别为、做圆周运动的半径分别为、，与圆盘间的动摩擦因数分别为、，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现缓慢增大圆盘转动的角速度，发现A物块相对于圆盘先滑动，则下列判断正确的是    A. 一定有 B. 一定有
C. 一定有 D. 一定有如图所示，相同材料制成的两轮水平放置，它们之间靠轮边缘间的摩擦传动不打滑。两轮半径，当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘放置的小木块恰能与A轮保持相对静止。若将小木块放在B轮上，欲使小木块相对B轮也静止，则小木块距B轮转轴的最大距离为A.  B.  C.  D. 如图所示，A、B两个物块放在水平圆盘上，随圆盘在水平面内绕过圆盘圆心的竖直轴匀速转动，已知A、B的质量分别为、，做圆周运动的半径分别为、，与圆盘间的动摩擦因数分别为、，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现缓慢增大圆盘转动的角速度，发现A物块相对于圆盘先滑动，则下列判断正确的是A. 一定有 B. 一定有
C. 一定有 D. 一定有如图所示，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R的水平轨道，BCDE是圆心为O、半径为R的圆弧轨道，两轨道相切于B点，在外力作用下，一可视为质点的质量为m的小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤除外力，小球刚好能沿圆弧轨道通过最高点D，已知重力加速度为g，下列说法正确的是    A. 小球在AB段的加速度大小为
B. 小球通过与圆心O等高的C点时对轨道的压力大小为2mg
C. 小球通过E点时的速率为
D. 小球从E点运动到A点时所用的时间为关于生活中的圆周运动，下列说法错误的是A. 洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动
B. 铁轨在弯道处外侧铺得比内侧高，可减轻轮缘对铁轨的侧向挤压
C. 以某一恒定速率转弯的汽车，越靠近外侧车道，所需的向心力越大
D. 游乐园里玩的吊椅转得越快，就会离转轴越远，这也是利用了离心现象下列现象中，与离心运动无关的是A. 公共汽车急刹车时，乘客身体向前倾
B. 雨天旋转雨伞，雨水飞出
C. 洗衣机的脱水桶旋转，将衣服上的水甩掉
D. 汽车转弯时速度过大，乘客感觉往外甩如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上距圆盘中心一定距离处放有一个小木块随圆盘一起转动，木块受哪些力作用A. 木块受重力、圆盘的支持力和向心力
B. 圆盘对木块的支持力、静摩擦力和重力
C. 圆盘对木块的静摩擦力、支持力和重力以及向心力作用
D. 圆盘对木块的支持力和静摩擦
 张家口和北京正在申办2022年冬奥会冬奥会上冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，运动员在水平冰面上沿半径为R的圆做圆周运动，其安全速度为A.  B.  C.  D. 如图所示，长为L的细绳，一端拴一质量为m的小球，另一端悬挂在距光滑水平面H高处现使小球在水平桌面上以角速度为做匀速圆周运动，则小球对桌面的压力为A. mg
B.
C.
D. 二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）如图所示．光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点不计空气阻力，则物体在A点时弹簧的弹性势能为________，物体从B点运动至C点的过程中产生的内能为________．
如图所示，两个皮带轮通过皮带传动皮带与轮不发生相对滑动大轮半径是小轮半径的2倍，设A、B分别是大小轮轮缘上的一点，现比较它们的线速度v、向心加速度a，则有：______；：______．质量为m、电量为的小球用一绝缘细线悬于O点，开始时它在A、B之间来回摆动，OA、OB与竖直的夹角均为，如图所示。如果当它摆到B点时，突然加上一竖直向上、大小为的匀强电场，则此时细线中的拉力______。物体做圆周运动而没沿直线飞出去是因为它受到了一个指向圆心的力______着它，这个力便是______，据牛顿第二定律，向心加速度一定是______产生的，其向心加速度常用的两表式为______．把盛水的水桶拴在长为10m的绳子一端，使这水桶在竖直平面做圆周运动，要使水在水桶转到最高点时不从桶里流出来，这时水桶的线速度至少应该是______取三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
 本实验采用的科学方法是      A.控制变量法           累积法     C.类比法              放大法图示情景正在探究的是       A.向心力的大小与物体质量的关系B.向心力的大小与角速度大小的关系C.向心力的大小与线速度大小的关系四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）如图所示，与轻绳相连的滑块视作质点置于水平圆盘上，绳的另一端固定于圆盘中心的转轴上，绳子刚好伸直且无弹力，绳长。滑块随圆盘一起做匀速圆周运动二者未发生相对滑动，滑块的质量，与水平圆盘间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度求：



圆盘角速度时，滑块受到静摩擦力的大小；
圆盘的角速度至少为多大时，绳中才会有拉力；






 如图甲，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g．


 当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；将物块和转轴用细绳相连，如图乙，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小．







答案和解析1.【答案】D
 【解析】【分析】根据动能定理求出小球在P点的速度，小球在P点的临界速度为零，根据牛顿第二定律求出在最高点杆子的作用力表现为什么力。本题综合考查了动能定理以及牛顿第二定律，关键搞清向心力的来源，运用牛顿定律进行求解。
【解答】根据动能定理得：，解得：，而小球在最高点的临界速度可以为零，所以小球能到达最高点，故AB错误；设杆在最高点表现为支持力，则，解得：，故小球能到达P点，且在P点受到轻杆的弹力为0 ，故C错误，D正确。
故选D。  2.【答案】D
 【解析】【分析】
根据牛顿第二定律，结合最大静摩擦力，求出发生滑动的临界角速度，通过临界角速度判断原因。
解决本题的关键知道物块做圆周运动向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大。
【解答】
由题意知，A刚好要滑动时有：，同样B刚好要滑动时有：，由于A先滑动，因此，即有，故D正确，ABC错误。
故选D。  3.【答案】B
 【解析】略
 4.【答案】D
 【解析】【分析】
根据牛顿第二定律，结合最大静摩擦力，求出发生滑动的临界角速度，通过临界角速度判断原因。
解决本题的关键知道物块做圆周运动向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大。
【解答】
由题意知，A刚好要滑动时有：，同样B刚好要滑动时有：，由于A先滑动，因此，即有，选项D正确，ABC错误。
故选D。  5.【答案】D
 【解析】【分析】
本题主要考查了动能定理，运动学基本公式的直接应用，物体恰好通过C" id="MathJax-Element-9336-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">CC点是本题的突破口，这一点要注意把握，难度适中．

(1)" id="MathJax-Element-9337-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">1小球恰好到达最高点，知弹力为零，结合牛顿第二定律求出最高点的速度，根据机械能守恒定律求出小球在B" id="MathJax-Element-9338-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">BB点的速度大小；(2)" id="MathJax-Element-9339-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">2根据速度位移公式求出小球在AB" id="MathJax-Element-9340-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">ABAB段运动的加速度大小；(3)" id="MathJax-Element-9341-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">3根据机械能守恒求出D" id="MathJax-Element-9342-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">ED点速度和A" id="MathJax-Element-9343-Frame" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; ; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; color: rgb(51, 51, 51); position: relative;" tabindex="0">AA点的速度，结合速度时间公式求出运动的时间。
【解答】
A.小球恰好通过最高点D，在D点根据牛顿第二定律可知，解得，从B点到D点根据动能定理可知，解得。在AB段由速度位移公式可知，解得，A项错误；
B.从B点到C点根据动能定理可知，解得，在C点根据牛顿第二定律可知，根据牛顿第三定律得小球在C点时对轨道的压力大小为3mg，B项错误；
C.E点和C点的高度相同，速度大小相等，，C项错误；
D.设从E点运动到A点所用的时间为t，由运动学公式得，解得，D项正确。
故选D。  6.【答案】C
 【解析】解：A、洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动。故A正确。
B、当外轨高于内轨时，轨道给火车的支持力斜向弯道内侧，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘和外轨的挤压。故B正确。
C、根据牛顿第二定律，速率一定时，F与r成反比，所以越靠近外侧车道，所需的向心力越小。故C错误。
D、游乐园里玩的吊椅转得越快，就会离转轴越远，这也是利用了离心现象。故D正确。
本题选错误的，故选：C。
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就会就会作逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象。
本题考查了离心现象、向心力等知识点。此题只要知道离心现象的定义以及条件，结合生活实例进行理解和记忆即可。
 7.【答案】A
 【解析】解：A、公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒，这是由于惯性的作用，不是离心现象，故A正确；
B、雨天旋转雨伞，雨水飞出是因为雨水受到的合外力不足以提供向心力，故属于离心现象，故B错误；
C、脱水桶高速转动时，需要的向心力的大小大于了水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服上甩掉，属于离心现象，故C错误；
D、汽车在转弯时，由于汽车的速度快，需要的向心力大，乘客感觉往外甩，这是离心运动属于离心现象，故D错误。
本题选择与离心现象无关的，
故选：A。
本题考查对向心现象的认识，考查学生对基础知识的掌握情况，在平时的学习过程中基础知识一定要掌握牢固。
 8.【答案】B
 【解析】解：小木块做匀速圆周运动，合力指向圆心，对木块受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，
重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力．故B正确，A、C、D错误．
故选：B
对小木块进行运动分析和受力分析，做匀速圆周运动，合力等于向心力，指向圆心，结合运动情况，再对木块受力分析即可．
该题主要考查向心力的来源，要明确圆周运动都需要向心力，向心力是由其他的力来充当的，向心力不是一个单独力．
 9.【答案】B
 【解析】【分析】
运动员在水平面上做圆周运动的向心力是由运动员受到的冰给运动员的最大静摩擦力提供的，根据向心力的公式可以计算出此时的最大速度。
本题找到向心力的来源，能够提供的最大的向心力就是最大静摩擦力，此时的速度就是最大的速度。
【解答】
由题意可知，最大静摩擦力为重力的k倍，所以最大静摩擦力等于kmg 
设运动员的最大的速度为v，则：

解得：，所以安全速度，故B正确，ACD错误。
故选：B。  10.【答案】B
 【解析】【分析】
对小球受力分析，正交分解，根据牛顿第二定律列方程求解，绳子的水平分力提供向心力，根据牛顿第二定律求出使小球在水平桌面上以角速度为做匀速圆周运动时小球对桌面的压力。
【解答】
对小球受力分析，如图：根据牛顿第二定律，水平方向：，竖直方向：，联立得：，根据牛顿第三定律：，故B正确，ACD错误。
故选B。  11.【答案】，mgR。
 【解析】【分析】
根据牛顿第二定律得出B点的速度，结合能量守恒定律求出物体在A点时的弹簧的弹性势能；
物体恰好通过最高点C，根据牛顿第二定律求出C点的速度，通过能量守恒定律求出物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。
本题考查了牛顿第二定律和能量守恒定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
【解答】
设物体在B点的速度为，所受弹力为，根据牛顿第二定律有：
 
据题有，可得
由能量守恒定律可知：弹性势能．
设物体在C点的速度为，由题意可知：
物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得：
产生的内能 ，
解得：。
故答案为：，mgR。  12.【答案】1：1  1：2
 【解析】解：两轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，故有：
故：：1
根据公式，v一定时，，故有：：：2
向心加速度：
所以：：：：2；
故答案为：1：1，1：2
两轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度，结合公式和列式分析
本题关键能分清同缘传动和同轴传动，还要能结合公式、列式求解，不难
 13.【答案】0
 【解析】解：当小球摆动到B点时，速度为零，向心加速度为零，此时指向圆心的合外力便为零，因为电场力与重力已抵消，故拉力。
故答案为：0
当小球摆动到B点时，速度为零，加上电场后，电场力与重力平衡，拉力为零；
本题主要抓住小球的运动及在B点的受力，即可判断出绳子的拉力
 14.【答案】束缚  向心力  向心力 和
 【解析】解：物体做圆周运动而没沿直线飞出去是因为它受到了一个指向圆心的力束缚着它，这个力便是向心力，据牛顿第二定律，向心加速度一定是向心力产生的，其向心加速度常用的两表式为：和
故答案为：束缚，向心力，向心力，和
物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．向心力改变速度的方向，不改变速度的大小．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力的方向时刻改变，向心力也改变．
本题考查对向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用产生向心加速度，改变速度的方向，不改变速度的大小．
 15.【答案】10
 【解析】解：对水研究，在最高点，合力提供向心力，故：
，
其中，当时，v最小，为：
；
故答案为：10．
水桶中的水在竖直平面内做圆周运动，在最高点，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解．
本题考查圆周运动，关键是明确水的向心力来源，根据牛顿第二定律列式分析速度最小值，基础题目．
 16.【答案】
 【解析】【分析】物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成单因素的问题，每一次只改变其中的一个因素，而控制其余因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别研究，加以综合解决，即为控制变量法；该实验是采用的控制变量法。本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。【解答】在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法；故选A。
由图可知，图中的两个小球的材料不相同，所以该图是控制半径，角速度不变，只改变小球质量，来研究向心力与质量之间的关系，故A正确。故选A。故答案为：  17.【答案】静摩擦力提供向心力为：
解得：
当静摩擦力达到最大值时，绳中才出现拉力，最大静摩擦力提供向心力为：
解得：。
答：圆盘角速度时，滑块受到静摩擦力的大小为；
圆盘的角速度至少为时，绳中才会有拉力。
 【解析】本题主要考查了牛顿第二定律、向心力、角速度，难度一般，基础题。解决本题的关键知道滑块做圆周运动向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解，难度中等。
根据静摩擦力提供向心力，求出静摩擦力的大小。
当摩擦力达到最大时，绳子开始出现拉力，结合最大静摩擦力提供向心力求出临界角速度。
 18.【答案】解：设水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好要相对滑动，此时物体所需向心力恰好最大静摩擦力提供，则
解得
由于，物体受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物体没有拉力，故
由于物体受到的最大静摩擦力不足以提供所需向心力，此时绳对物体有拉力，则
得此时绳子对物体拉力的大小为。
 【解析】本题主要考查圆盘上物体的圆周运动，解决本题的关键求出绳子恰好有拉力时的临界角速度，当角速度大于临界角速度，摩擦力不够提供向心力，当角速度小于临界角速度，摩擦力够提供向心力，拉力为0。
根据牛顿第二定律求出绳子恰好有拉力时的角速度；
当角速度大于临界角速度，拉力和摩擦力的合力提供向心力。当角速度小于临界角速度，靠静摩擦力提供向心力；
当角速度大于临界角速度，靠静摩擦力和绳子的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律求出细绳的拉力大小；