高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 离心现象精品课后练习题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 离心现象精品课后练习题，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，一汽车正在道路上转弯，弯道处的路面是倾斜的且与水平面所成夹角为θ。汽车在该弯道处以10m/s的速率转弯时，沿倾斜路面恰好没有上、下滑动的趋势。已知汽车在弯道上做圆周运动的半径为40m，重力加速度取10m/s2。则tanθ的值为( )
A. 14B. 13C. 25D. 58
2.在赛车比赛中，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，其原因是( )
A. 是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的
B. 是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的
C. 是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的
D. 是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的
3.某高速公路弯道处设计为内侧低外侧高的圆弧弯道，使路面与水平面有一倾角α，弯道半径为R.当汽车在该弯道转弯处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯的速度v为( )
A. v= gRtanαB. v= gRctα
C. v= gRD. 安全速度与汽车的质量有关
4.如图为运动员在短道速滑比赛中的精彩瞬间。假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则该运动员( )
A. 所受的合力为零，加速度为零B. 所受的合力恒定，加速度不变
C. 所受的合力变化，加速度方向不变D. 所受的合力变化，加速度大小不变
5.用轻绳−端拴一小球，绕另−端点O在竖直平面内作匀速圆周运动，若绳子不够牢，则运动过程中绳子最易断的位置是小球运动到( )
A. 最高点B. 最底点C. 两侧与圆心等高处D. 无法确定
6.如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，当小球运动到最高点时，瞬时速度v= gR，R是球心到O点的距离，则当球运动到最低点时对杆的作用力是( )
A. 6mg的拉力B. 6mg的压力C. 7mg的拉力D. 7mg的压力
7.某飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直面内以速度v做匀速圆周运动，圆的半径为R，在圆周的最高点和最低点比较，飞行员对坐椅的压力在最低点比最高点大( )
A. mgB. 2mgC. mg+mV2RD. 2mV2R
8.如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球。使轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球运动到最高点时，杆对球的作用力一定向上
B. 小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力指向O点
C. 若ω= gl，小球通过最高点时，杆对球的作用力为零
D. 小球通过最低点时，杆对球的作用力可能向下
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9.如图所示，质量均为m的甲、乙、丙三个小物块(均可看作质点)水平转盘一起以角速度ω绕OO′轴做匀速圆周运动，物块甲叠放在物块乙的上面，所有接触面间的动摩擦因数均为μ。已知甲、乙到转轴的距离为r1，丙到转轴的距离为r2，且r2>r1。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 甲受到的摩擦力一定为μmgB. 乙受到转盘的摩擦力一定为2mω2r1
C. 若角速度增大，丙先达到滑动的临界点D. 若角速度增大，甲先达到滑动的临界点
10.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F−v2图象如乙图所示．则( )
A. 小球的质量为aRb
B. 当地的重力加速度大小为Rb
C. v2=c时，小球对杆的弹力方向向下
D. v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
三、简答题：本大题共2小题，共6分。
11.有圆形转盘的圆桌是多人宴会时常用的设备，菜品放在水平圆形转盘上可以通过转动方便每个人夹菜。如图是某种圆形转盘的示意图，O为转盘的圆心，虚线为竖直转轴所在的直线，P是转盘上放置的物体(可视为质点)。已知物体P到圆心O的距离为l=40cm，转盘匀速转动(g取10m/s2，π2取10)。
(1)若圆盘角速度ω=1rad/s，求物体P的线速度大小；
(2)若圆盘匀速转动周期T=5s，求物体P的向心加速度大小。
12.如图所示，一根长R=0.1m的细线，一端系着一个质量m=0.18kg的小球，拉住线的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的角速度缓慢地增大，当小球的角速度增大到开始时的3倍时，细线断开，细线断开前的瞬间受到的拉力比开始时大40N。取g=10m/s2。
(1)求细线断开前的瞬间，小球受到的拉力大小；
(2)若小球离开桌面时，速度方向与桌面右边缘间垂直，桌面高出水平地面h=0.8m，求小球飞出后的落地点到桌面右边缘的水平距离s。
四、计算题：本大题共1小题，共10分。
13.如图所示，水平轨道AB长为2R，其A端有一被锁定的轻质弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，圆心在O1半径为R的光滑圆形轨道BC与AB相切于B点，并且和圆心在O2半径为2R的光滑细圆管轨道CD平滑对接，O1、C、O2三点在同一条直线上，光滑细圆管轨道CD右侧有一半径为2R，圆心在D点的14圆弧挡板MO2竖直放置，并且与地面相切于O2点.质量为m的小球(可视为质点)从轨道上的C点由静止滑下，刚好能运动到A点，触发弹簧，弹簧立即解除锁定，小滑块被弹回，小球在到达B点之前已经脱离弹簧，并恰好无挤压通过细圆管轨道最高点D(计算时圆管直径可不计，重力加速度为g)。求：
(1)小滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ；
(2)弹簧锁定时具有的弹性势能EP；
(3)滑块通过最高点D后落到挡板上时具有的动能EK。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：汽车转弯时，沿倾斜路面恰好没有上、下滑动的趋势，则汽车所受重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得
合力大小为F合=mgtanθ
即mgtanθ=mv2r
代入数据解得
tanθ=14
故A正确，BCD错误。
故选：A。
先求汽车重力和支持力的合力，再根据牛顿第二定律列式求解。
考查受力分析和圆周运动向心力的问题，会根据题意列式求解相关物理量。
2.【答案】C
【解析】解：赛车行驶到弯道时，由于速度过大，使赛车受到的静摩擦力不足以提供所需的向心力，产生离心运动，赛车将冲出跑道，说明没有及时减速造成的，而摩擦力大小与直道上相比没有变化，故C正确．
故选：C．
赛车在水平路面上转弯时冲出跑道，产生离心运动．离心现象产生的条件是：如果提供向心力的合外力突然消失或者速度过大，物体受到的力不足以提供向心力时，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向飞出而作离心运动．
此题注意赛车冲出跑道的现象为离心现象，知道离心现象形成的根本原因是速度过大，导致受到的摩擦力不足以提供所需的向心力造成的，即可解决此类题目．
3.【答案】A
【解析】解：此时汽车受到的支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
mgtanθ=mv2R
解得：v= gRtanα
故选：A。
汽车拐弯时，在该弯道转弯处沿侧向的摩擦力恰为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出汽车拐弯时的速度大小．
解决本题的关键理清向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．
4.【答案】D
【解析】解：AB.运动员做匀速圆周运动，合外力提供向心力，大小不变，方向指向圆心，故合外力不为0，也不是恒力，故AB错误；
C.根据牛顿第二定律可知，合力方向变化，加速度方向也变化，故C错误；
D.合力变化，加速度大小不变，但方向变化，故D正确。
故选：D。
AB.根据匀速圆周运动的受力特点和加速度的与合外力的关系确定；
CD.根据合力和加速度的大小及方向的关系进行分析判断。
考查匀速圆周运动的合外力和加速度的大小和方向的关系问题，会根据题意进行分析和判断。
5.【答案】B
【解析】解：小球运动到最低点时速度最大，小球在运动过程中由重力沿绳子方向的分力和拉力的合力提供向心力，速度越大，向心力越大，根据牛顿第二定律可知绳子所受的拉力最大，最容易断，故B正确。
故选：B。
绳子所受的拉力最大时最容易断．分析小球的速度大小，根据牛顿第二定律分析拉力大小，即可判断．
解决本题关键要明确向心力的来源，知道竖直平面内圆周运动速度的大小关系．
6.【答案】A
【解析】【分析】
根据动能定理求出小球运动到最低点的速度，结合牛顿第二定律求出在最低点杆子对小球的作用力，从而得出球对杆的作用力大小．
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大。
【解答】
解：根据动能定理得，mg⋅2R=12mv′2−12mv2，
解得最低点速度v′= 5gR，
根据牛顿第二定律得，F−mg=mv′2R，
解得F=6mg，表现为拉力，故A正确，B、C、D错误。
故选：A。
7.【答案】B
【解析】解：在最高点有：F1+mg=mv2R
解得F1=mv2R−mg，
在最低点有：F2−mg=mv2R，
解得F2=mg+mv2R，
所以F2−F1=2mg
故选：B。
飞行员在最高点和最低点都做匀速圆周运动，合外力提供向心力，对飞行员进行受力分析，根据向心力公式即可求解．
本题是生活中的圆周运动问题，关键是分析物体的受力情况，确定向心力的来源．
8.【答案】C
【解析】解：AC.根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球运动到最高点时，若杆对球的作用力为零，则有
mg=mω2l
解得ω= gl
可知，若小球运动的角速度ω> gl杆对球的作用力向下，
若小球运动的角速度ω< gl杆对球的作用力向上，故 A错误，C正确；
B.根据题意可知，小球做匀速圆周运动，则小球运动到水平位置A时，合力指向圆心，对小球受力分析可知，小球受重力和杆的作用力，由平行四边形法则可知，杆对球的作用力不可能指向O点，故B错误；
D.根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球通过最低点时，合力竖直向上，则杆对球的作用力一定向上，故D错误。
故选：C。
AC.分析最高点时杆对小球的作用力为0对应的临界角速度，然后再根据实际角速度和临界角速度进行比较判断；
B.根据竖直面内的匀速圆周运动判断杆对小球的作用力的方向是否指向圆心；
D.分析最低点合力方向再判断杆的弹力方向。
考查竖直面内的匀速圆周运动问题，会根据临界条件进行相应的判断和计算。
9.【答案】BC
【解析】解：A、对甲进行受力分析，水平方向上，摩擦力提供向心力，则f甲=mω2r1，由于不是滑动摩擦力，不能用μmg来判断摩擦力的大小，故A错误；
B、对甲和乙整体分析，水平方向上，静摩擦力提供向心力，则f乙=(m+m)ω2r1=2mω2r1，故B正确；
CD、因为三个物块转动的角速度一样，且动摩擦因数也一样，但物块丙做圆周运动的半径更大，所以若角速度增大的话，丙先达到滑动的临界点，故C正确，D错误。
故选：BC。
先对三个物体进行运动分析与受力分析，找出向心力来源，根据向心力公式求出摩擦力，再求出物体受最大静摩擦力时的临界角速度。
本题可从三个物体中选择任意一个物体，建立物理模型后分析比较，而不需要对三个物体分别分析！
10.【答案】AD
【解析】解：A、由图象知，当v2=0时，F=a，故有：F=mg=a，由图象知，当v2=b时，F=0，杆对小球无弹力，此时重力提供小球做圆周运动的向心力，有：mg=mv2R，得：g=bR，当有a=mbR时，得：m=aRb，故A正确，B错误；
C、由图象可知，当v2=c时，有：F