高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3章 圆周运动本章综合与测试复习练习题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3章 圆周运动本章综合与测试复习练习题，共7页。

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【作答说明】


1、作业内容中第一部分基础达标为“必做题”，所有同学必需独立完成。


2、第二部分能力提升为“选做题”，合格考同学选做，等级考同学必做。





【作业内容】


基础达标


1.火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为50m/s，则下列说法中正确的是（ ）


A.仅内轨对车轮有侧压力


B.仅外轨对车轮有侧压力


C.内、外轨对车轮都有侧压力


D.内、外轨对车轮均无侧压力


【答案】速度大于规定速度，将离心，外轨挤压，选择B


2.公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处


A．路面外侧高内侧低


B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动


C．车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动


D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小


【解析】B、车速低于vc，所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动．故B错误．C、当速度为vc时，静摩擦力为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于vc时，摩擦力指向内侧，只有速度不超出最高限度，车辆不会侧滑．


【答案】故C正确


3.如图所示：光滑的水平面上小球m在外力F的作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是（ ）


A.F突然消失，小球将沿Pa做离心运动


B.F突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动


C.F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动


D.F突然变大，小球将沿轨迹Pc做近心运动


【答案】ABD正确





4.如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒该固定不动，有两个质量分别为mA和mB（mA>mB）的小球紧贴内壁在水平面内做匀速圆周运动，下列说法错误的是（ ）


A.A球的角速度大于B球的角速度


B.A球的线速度大于B球的线速度


C.A球的周期大于B球的运动周期


D．球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力


【解析】


对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，如图根据牛顿第二定律，有：F合=mgtanθ，由于质量不等，所以不好判断哪个球对筒壁的压力大，故D错误．A、两小球所受合力提供圆周运动向心力有，知，轨道半径大的线速度大，所以球A的线速度大于球B的线速度，故A正确；B、根据mgtanθ=ma可知，a=gtanθ，相等，故B错误；C、两小球所受合力提供圆周运动向心力有知，轨道半径大的周期大，所以A的周期大于B的周期，故C错误．故选：A


【答案】A





5.一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑轨道，小球先进入圆轨道1，再进入圆轨道2。圆轨道1的半径为R，圆轨道2的半径是轨道1的1.6倍，小球质量为m。若小球恰好能通过轨道2的最高点B，则小球在轨道1上经过最高点A处时对轨道的压力为（ ）


A. 2mg B.3mg C.4mg D.5mg


【解析】


在B点，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得 mg=mv2B2/R ①小球从A到B的过程，由机械能守恒得 2mgR+1/2mv2B=1/2mv2A ②在A点，由牛顿第二定律得 mg+N=mv2A/R ③由①②③得 N=5mg由牛顿第三定律知N’=5mg


【答案】D





6．如图所示，A中线长为l，小球质量为m，B中线长为2l，小球质量为m，C中线长为l，小球质量为2m.三者都由水平状态自由释放下摆，若三根线能承受的最大拉力一样，如果A中小球摆到悬点正下方时刚好被拉断，则B和C中小球在摆向悬点正下方时，悬线是否被拉断( )


A．B和C都被拉断


B．B被拉断而C未被拉断


C．C被拉断而B未被拉断


D．条件不足，无法确定


【解析】假设小球能摆到悬线正下方，则由机械能守恒，得mgl＝1/2mv2，v2＝2gl.由F－mg＝mv2/R得


F＝mg＋m＝3mg.


故A、B中小球在悬点正下方时拉力均为3mg，而C中小球在悬点正下方时拉力为6mg，所以C中小球在未到达最低点前已被拉断，B与A情况相同，即在悬点正下方被拉断，故选A.


【答案】A


7．如图所示，AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道，下端B与水平直轨道相切．一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑，已知轨道半径为R＝0.2 m，小物块的质量为m＝0.1 kg小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2.求：小物块在B点时受圆弧轨道的支持力．





【解析】由机械能守恒定律，得：mgR＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)，在B点N－mg＝meq \f(veq \\al(2,B),R)，联立以上两式得N＝3mg＝3×0.1×10 N＝3 N.


【答案】 3 N





8．已知汽车轮胎与地面间的动摩擦因数μ为0.40，若水平公路转弯处的半径为25 m，g取10 m/s2，求汽车转弯时为了使车轮不打滑所允许的最大速度为多少？





【解析】


以汽车为研究对象，汽车受重力、支持力和摩擦力的作用，其中摩擦力提供汽车转弯时所需要的向心力，





要使汽车不打滑，汽车所需要的向心力不能大于最大静摩擦力即滑动摩擦力的大小，否则汽车将做离心运动，发生危险．


作出汽车转弯时的受力示意图，如图所示，由以上分析可知


f＝μN＝μmg①


又f≥eq \f(mv2,r)②


由①②两式可解得：


v≤eq \r(μgr)＝eq \r(0.4×10×25) m/s＝10 m/s.


【答案】 10 m/s








9.光滑水平面上放着物块A与质量为m的物块B，A与B均可视为质点，A靠在竖直墙壁上，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与A、B均不拴接)，用手挡住B不动，此时弹簧压缩了一定长度，如图所示．放手后弹簧将物块B迅速弹出，B向右运动，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径R＝0.5 m，B恰能到达最高点C.取g＝10 m/s2，求物块B的落点距离C的水平距离．


【解析】


因为物块B恰能到达半圆轨道的最高点C，所以在最高点时，物块B只受到重力作用，此时的速度为临界速度，对物块B进行受力分析，由牛顿第二定律得


mg＝meq \f(v2,R)，v＝eq \r(gR)①


物块B离开最高点C后做平抛运动，竖直方向上有：


2R＝eq \f(1,2)gt2，t＝2eq \r(\f(R,g))②


水平方向上有：x＝vt③


联立以上三式，解得x＝2R＝1 m


【答案】1 m








能力提升


1.如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是（ ）


A.转动的角速度越大，细线中的拉力越大


B.转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大


C.转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等


D.转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小不可能相等


【答案】








2.如图所示，用一根长为l=1m的细线，一端系一质量为m=1kg的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑椎体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ=37°，当小球在水平面内绕椎体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为FT（sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取10m/s2），求：


（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多大？


（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度为多大？





【解析】（1）若要小球刚好离开锥面，则小球受到重力和细线拉力如图所示．小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平．


在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得：


mgtan θ=mωlsin θ


解得：ω=，即ω0== rad/s．


（2）同理，当细线与竖直方向成60°角时，由牛顿第二定律及向心力公式有：


mgtan α=mω′2lsin α


解得：ω′2=，即ω′===2 rad/s．


【答案】


（1）小球的角速度ω0至少为rad/s．


（2）小球的角速度ω′为2 rad/s．





3.A和B两物块（可视为质点）放在转盘上，A的质量为m。B的质量为2m，两者用长为l的细绳连接，A距转轴距离为l。两物块与转盘间的动摩擦因数均为μ，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动，开始时，细绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，重力加速度为g，求：


（1）角速度为何值时，绳子上刚好出现拉力；


（2）角速度为何值时，A、B开始与转盘发生相对滑动。


【解析】


（1）当B达到最大静摩擦力时，绳子开始出现弹力，kmg=m•2Lω2，解得时，绳子具有弹力。


（2）当A所受的摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B相对于转盘会滑动，对A有：kmg-T=mLω2，对B有：T+kmg=m•2Lω2，，当ω＞2rad/s时，A、B相对于转盘会滑动。








【批改记录】





【反思订正】