物理必修 第二册第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动一课一练

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册

6.4生活中的圆周运动 课时作业20（含解析）

1．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

2．如图所示．脚盘在水平面内匀速转动，放在盘面上的一小物块随圆盘一起运动，关于小物块的受力情况，下列说法中正确的是（ ）

A．只受重力和支持力

B．受重力、支持力和压力

C．受重力、支持力和摩擦力

D．受重力、支持力，摩擦力和向心力

3．如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。当细绳与钉子相碰的瞬间，则（　　）

A．小球的线速度变大

B．小球的角速度不变

C．细绳对小球的拉力变小

D．钉子的位置越靠下，细绳越容易被拉断

4．如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为（　　）

A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s

5．如图洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时(　　)

A．衣服受到重力、筒壁的弹力、摩擦力和向心力

B．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力

C．筒壁的弹力随筒的转速的增大而减小

D．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好

6．如图所示在修建铁路时，弯道上的铁轨总是外轨略高于内轨，这样可使火车以规定速度通过弯道时，内外轨道均不受侧向挤压，保证行车安全。下列说法正确的是（　　）

A．当火车的速度大于规定速度时，火车将做离心运动

B．当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力

C．若要增加火车转弯时的规定速度，在设计铁路时可适当增大弯道上内外轨道的高度差

D．只要火车转弯时速度足够小，内外轨道就不会受到侧向挤压

7．下列实例中，属于防止离心运动的是（　　）

A．转动雨伞，可以去除上面的一些水 B．汽车转弯时要减速

C．链球运动员通过快速旋转将链球甩出 D．用洗衣机脱水

8．如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R． 现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，当小球通过最高点时速率为v0，则下列说法中错误的是

A．若，则小球对管内壁无压力

B．若，则小球对管内上壁有压力

C．若，则小球对管内下壁有压力

D．不论v0多大，小球对管内下壁都有压力

9．如图所示，半径为r的圆筒绕其竖直中心轴以角速度匀速转动，质量为m的小物块（可视为质点）在圆筒的内壁上相对圆筒静止，小物块受到静摩擦力大小为f，弹力大小为N，则（　　）

A．   B． 

C．   D． 

10．如图所示，长0.5 m的轻质细杆，其一端固定于O点，另一端固定有质量为1 kg的小球．小球在竖直平面内绕O点做圆周运动．已知小球通过最高点时速度大小为2 m/s，运动过程中小球所受空气阻力忽略不计，g取10 m/s2.关于小球通过最高点时杆对小球的作用力，下列说法中正确的是(　　)

A．杆对小球施加向上的支持力，大小为2 N

B．杆对小球施加向上的支持力，大小为18 N

C．杆对小球施加向下的拉力，大小为2 N

D．杆对小球施加向下的拉力，大小为18 N

11．两个质量分别为2m和m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO’的距离为L，b与转轴的距离为2L，a、b之间用强度足够大的轻绳相连，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g．若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）

A．a、b所受的摩擦力始终相等

B．b比a先达到最大静摩擦力

C．当时，a刚要开始滑动

D．当时，b所受摩擦力的大小为

12．一轻绳一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是（　　）

A．小球过最高点时的最小速率为

B．小球过最高点时的最小速率为0

C．小球过最高点时绳的拉力可以等于零

D．小球过最高点时，绳的拉力方向可以竖直向上

13．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则（　　）

A．衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用

B．加快脱水筒转动角速度，筒壁对衣服的摩擦力也变大

C．当衣服对水滴的附着力不足以提供水滴需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动

D．增大脱水筒的转动周期，脱水效果会更好

14．关于如图a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，说法正确的是（　　）

A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力

B．如图b所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力

C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球在竖直面内做圆周运动，小球在最高点所受的合力不可能为零

D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力

15．2013年6月11日至26日，“神舟十号”飞船圆满完成了太空之行，期间还成功进行了人类历史上第二次太空授课，女航天员王亚平做了大量失重状态下的精美物理实验．关于失重状态，下列说法正确的是(　　)

A．航天员仍受重力的作用

B．航天员受力平衡

C．航天员所受重力等于所需的向心力

D．航天员不受重力的作用

16．如图所示，物体P用两根长度相等不可伸长的细线系于竖直杆上，它们随杆转动，若转动角速度为ω,则（   ）

A．ω只有超过某一值时，绳子AP才有拉力

B．绳BP的拉力随ω的增大而增大

C．绳BP的张力一定大于绳子AP的张力

D．当ω增大到一定程度时，绳子AP的张力大于BP的张力

17．如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（　　）

A．球A的线速度一定大于球B的线速度

B．球A的角速度一定大于球B的角速度

C．球A的运动周期一定小于球B的运动周期

D．球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力

18．如图所示，杂技演员在表演“水流星”节目时，用细绳系着的盛水的杯子可以在竖直平面内做圆周运动，甚至当杯子运动到最高点时杯里的水也不流出来．下列说法中正确的是(　 　)

A．在最高点时，水对杯底一定有压力

B．在最高点时，盛水杯子的速度一定不为零

C．在最低点时，细绳对杯子的拉力充当向心力

D．在最低点时，杯中的水不只受重力作用

参考答案

1．B

【解析】

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，如图：

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．

点睛：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．

2．C

【解析】

试题分析：对小物块进行受力分析，分析时按照重力弹力摩擦力的顺序，并且找一下各力的施力物体，再根据圆周运动的特点知道是哪些力提供了向心力，即可得知各选项的正误．

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，如图所示，

重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力．选项C正确，选项ABD错误．

故选C．

3．D

【详解】

AB．细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，半径变小，根据

得知，角速度增大，AB错误；

CD．根据

则拉力

可知钉子的位置越靠下，半径越小，向心力越大，则拉力越大，绳子越容易断，C错误D正确。

故选D。

4．B

【详解】

根据牛顿第二定律得

即

解得

当支持力为零，有

解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

5．D

【详解】

AB．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用，靠弹力提供向心力，向心力是效果力，故AB错误；

C．因弹力提供向心力，由Fn＝mω2r知，当转速增大，向心力增大，则弹力Fn增大，故C错误；

D．由Fn＝mω2r知，中心的衣服，R比较小，角速度ω一样，所以向心力小，脱水效果差，故D正确。

故选D。

6．C

【详解】

A．当火车的速度大于规定速度时，火车有离心运动的趋势，此时外轨道受有侧向的挤压，不足的向心力由外轨道侧向挤压力提供，故A错误；
B．火车在按规定速度行驶时内外轨道均不向车轮施加侧向压力，受重力和支持力，合力提供向心力，故B错误；
C．若要增加火车转弯时的规定速度，在设计铁路时可适当增大弯道上内外轨道的高度差，以增大重力和支持力的合力，即增大向心力，故C正确；
D．当火车以小于规定速度时，有向心趋势，挤压内轨，即车轮轮缘会挤压内轨，故D错误；
故选C。

7．B

【详解】

A．转动雨伞，让雨水做离心运动，可以去除上面的一些水，这是利用离心运动，A错误；

B．汽车转弯时要减速，防止速度过大，地面摩擦力不足以提供向心力而打滑造成危险，属于防止离心运动，B正确；

C．链球运动员通过快速旋转将链球甩出，这是利用离心运动，C错误；

D．用洗衣机脱水，将衣物中的水分甩出，这是利用离心运动，D错误。

故选B。

8．D

【详解】

A．到达管道的最高点,假设恰好与管壁无作用力.则有:小球仅受重力,由重力提供向心力,即：

得

所以A选项是正确的，不符合题意．

B．当,则小球到达最高点时,有离心的趋势，与内上壁接触,从而受到内上壁向下的压力，所以小球对管内上壁有压力，故B选项是正确的，不符合题意．

C．当,则小球到达最高点时, 有向心的趋势，与内下壁接触,从而受到内下壁的压力.所以C选项是正确的，不符合题意．

D．小球对管内壁的作用力,要从速度大小角度去分析.，若，则小球对管内上壁有压力；若，则小球对管内下壁有压力．故D不正确，符合题意．

9．D

【详解】

对小物体研究，做匀速圆周运动，受重力、支持力和向上的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有：
水平方向

N=mω2r

竖直方向

f=mg

故选D。

10．C

【详解】

小球在竖直平面内做圆周运动，受力沿半径方向和垂直半径方向正交分解，半径方向的合力提供圆周运动的向心力．通过最高点时，小球受重力和杆的弹力F作用．假设弹力F和重力同向竖直向下，那么半径方向合力就有

带入数据计算，负号表示杆对小球的作用力方向向上．A正确BCD错误。

故选：A。

11．BD

【详解】

AB．木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可知，木块受到的静摩擦力f=mω2r，则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时，木块b的最大静摩擦力先达到最大值；在木块b的摩擦力没有达到最大值前，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可知，f=mω2r，a和b的质量分别是2m和m，而a与转轴OO′为L，b与转轴OO′为2L，所以结果a和b受到的摩擦力是相等的；当b受到的静摩擦力达到最大后，b受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力，即

kmg+F=mω2•2L  ①

而a受力为

f′-F=2mω2L  ②

联立①②得

f′=4mω2L-kmg

综合得出，a、b受到的摩擦力不是始终相等，故A错误，B正确；

C．当a刚要滑动时，有

2kmg+kmg=2mω2L+mω2•2L

解得

选项C错误；

D. 当b恰好达到最大静摩擦时

解得

因为，则时，b所受摩擦力达到最大值，大小为，选项D正确。

故选BD。

12．AC

【详解】

ABC．小球过最高点时，当绳子的拉力恰好为零，只由重力提供向心力时速度最小，最小速度设为，则根据牛顿第二定律得

解得

故AC正确，B错误；

D．由于绳子只能提供拉力，小球过最高点时，绳的拉力方向只能竖直向下，故D错误。

故选AC。

13．AC

【详解】

A．衣服受到重力，筒壁的弹力，静摩擦力，故A正确；
B．对衣服受力分析，在竖直方向，受到重力和摩擦力，大小相同，故摩擦力不变，故B错误；
C．脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁。水滴依附的附着力是一定的，当水滴和衣物一起做高速圆周运动的时候，因水滴做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动，被沿切线方向甩出，故C正确；
D．水滴依附的附着力是一定的，根据向心力公式

角速度越大，需要的向心力越大，脱水效果会更好，又因为

角速度越大，周期应该越小。故D错误。
故选AC。

14．AD

【详解】

A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，根据牛顿第二定律有

车对桥面的压力小于车的重力，故A正确； 
B．如图b所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力、向心力不是物体实际受到的力，故B错误； 
C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，过最高点的临界速度为零，在最高点小球所受合力可能为零，故C错误； 
D．如图d所示，火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道，向心力由火车所受重力和支持力的合力提供，此时车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。

故选AD。

15．AC

【解析】

失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力，物体的重力并没有减小．航天员仍受重力的作用．故A正确，D错误；宇航员随飞船做匀速圆周运动，不是平衡状态．故B错误；宇航员随飞船做匀速圆周运动，航天员所受重力等于所需的向心力．故C正确．故选AC.

点睛：本题主要考查了对失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了．

16．ABC

【详解】

A．设BP绳与竖直方向的夹角为θ，AP绳与竖直方向的夹角为α，对物体P进行受力分析，根据向心力公式则有：

TBPcosθ=mg+TAPcosα…①

TBPsinθ+TAPsinα=mω2r…②

当ω较小时，BP绳在水平方向的分量可以提供向心力，此时AP绳没有力，当ω增加到某值时，BP绳在水平方向的分量不足以提供向心力，此时绳子AP才有力的作用，故A正确；

B．ω的增大，所需的向心力增大，绳子BP和AP的力都增大，故B正确；

CD．当AP绳子没有拉直时，AP绳拉力等于零，BP绳肯定有拉力，当AP绳拉直时，θ=α，由①式可知，绳BP的张力一定大于绳子AP的张力，故C正确，D错误；

故选ABC.

17．AD

【详解】

A．对A和B球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律

可以得到

即半径大的线速度大，故A正确；

B．根据

可以得到

即半径大的角速度小，故B错误；

C．根据

可以得到

即半径大的周期大，故C错误；

D．根据受力图中由几何知识可以得到

可知，球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故D正确。

故选AD。

18．BD

【详解】

B．圆周运动最高点和最低点受力都是重力和绳子拉力而且二力都在半径方向，所以二者合力提供向心力．杯子最高点受拉力方向只可能向下，则有

所以最高点速度

不可能等于0，选项B正确．

A．对水分析，杯底对水的也是只能向下，分析同前，当时F=0，选项A错误．

CD．最低点时，不管是绳子拉力还是杯子对水的弹力也只能向上，合力提供向心力则有

也就是拉力和重力的合力提供向心力，

而且最低点拉力

杯中水受到的杯子弹力不可能等于0，所以选项C错误，选项D正确．

故选BD。