2020-2021高中物理新人教版必修第二册 6.4生活中的圆周运动 课时作业13(含解析)

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物体的加速度大小范围为
2m/s2≤a≤10m/s2
A.若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做匀变速曲线运动,加速度大小可能是5m/s2,故A错误;
C.若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向相同时,物体做匀减速直线运动,但加速度不可能为1.5m/s2,故C错误;
(1)小球从A点射出时的速度大小v0;
(2)A、B两点间的水平距离x。
17.学校组织趣味运动会,某科技小组为大家提供了一个寓教于乐的游戏.如图所示,磁性小球在铁质圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔性一样,小球旋转一周后在C点脱离轨道,投入左边内轨的某点上,已知竖直圆弧轨道由半径为2R的左半圆轨道AB和半径为R的右半圆轨道BC无缝对接,A、B点处于竖直线上,可看成质点、质量为m的小球沿轨道外侧做圆周运动,已知小球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小恒为F,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g。
C.根据v=ωr可知,筒壁上衣服的线速度与角速度之比等于转动半径r,则甩干筒的转速越大,筒壁上衣服的线速度与角速度之比不变,选项C错误;
故选B.
6.B
【详解】
由平衡条件得知,余下力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反,则撤去大小分别为8N和12N的两个力后,物体的合力大小范围为
4N≤F合≤20N

因为小球在同一平面内做圆周运动,则由题意知,小球圆周运动半径r=htanθ,其中h为运动平面到悬点的距离,向心力
F向=mgtanθ
质量m和θ不同,则向心力不同,故A错误;
B.运动的角速度
角速度与夹角θ无关,故B正确;
C.运动的线速度
知θ不同,则线速度不同,故C错误;
D.向心加速度
a=gtanθ
θ不同,向心加速度不同,故D错误。
BD.当人做匀速圆周运动时,小球与转盘一起做匀速圆周运动时速度大小为v,由重力和绳子的拉力的合力提供圆周运动的向心力,如图:
则有:
解得
所以θ角越大,小球的周期越小,小球的线速度越大。选项B正确,D错误;
C.竖直方向上有:
可知θ角越大,绳子拉力越大,选项C错误;
故选B。
4.B
【详解】
A.若连接体是细绳,在P点的临界情况是拉力为零,根据mg=m ,最小速度为 .故A错误;
A.一定做匀变速直线运动,加速度大小可能是5m/s2
B.一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小
C.可能做匀减速直线运动,加速度大小是1.5m/s2
D.可能做匀速圆周运动,向心加速度大小是6m/s2
7.如图所示,两个质量不等的小球用长度不同的细线拴在同一点,并且在同一水平面内做匀速圆周运动,则两小球( )
(1)若小球在A点的速度为 ,求小球在该点对轨道的弹力;
(2)若磁性引力F可调整,要使小球能完成完整的圆周运动,求 的最小值;
(3)若小球从最高点开始沿轨道外侧运动,最后从C点抛出落到左侧圆轨道上(球脱离轨道后与轨道的引力消失),问小球能否落在与右边小圆圆心等高处?如果不能,求出小球的落点与O点的最短竖直距离。
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13(含解析)
1.游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为m的8位同学,如图所示,“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动,若某时刻转到顶点a上的甲同学让一小重物做自由落体运动,并立即通知下面的同学接住,结果重物掉落时正处在c处(如图)的乙同学恰好在第一次到达最低点b处接到,己知“摩天轮”半径为R,重力加速度为g,(不计人和吊篮的大小及重物的质量,假设人与吊篮之间除脚接触外没有其它接触)。则( )
18.如图所示,摩托车爱好者做腾跃特技表演,沿曲面冲上高1.8m顶部水平高台,接着以v=4.5m/s水平速度离开平台,落至地面时恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为R=2.0m,人和车的总质量为180kg,特技表演的全过程中,空气阻力忽略不计,人与车一直没有分离,人和车这个整体可以看成质点(计算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求:
B.甩干桶桶壁上某点的线速度大小为
C.小物体对桶壁的压力为
D.小物体受到重力、弹力、摩擦力和向心力
12.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线竖直,圆锥筒固定不动,两个质量相同的球甲、乙紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,半径R甲>R乙,则( )
A.线速度v甲>v乙
B.对筒壁的弹力N甲=N乙
A.绳的拉力对座椅做正功
B.θ角越大,小球的周期越小
C.θ角越大,绳子拉力越小
D.θ角越大,小球的线速度越小
4.如图所示,一连接体一端与一小球相连,绕过O点的水平轴在竖直平面内做圆周运动,设轨道半径为r,图中P、Q两点分别表示小球轨道的最高点和最低点,则以下说法正确的是()
A.若连接体是轻质细绳时,小球到达P点的速度可以为零
A.圆环角速度ω小于 时,小球受到2个力的作用
B.圆环角速度ω等于 时,细绳恰好伸直
C.圆环角速度ω等于 时,细绳断裂
D.圆环角速度ω大于 时,小球受到2个力的作用
11.如图所示为甩干桶简易模型,若该模型的半径为 ,以角速度 做匀速圆周运动,一质量为 的小物体随桶壁一起转动,下列说法正确的是( )
A.甩干桶桶壁上某点的线速度大小为
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s;
(2)人与车整体在A点时的速度大小以及圆弧对应圆心角θ;
(3)若人与车整体运动到圆弧轨道最低点O时,速度为v'=8m/s,求此时对轨道的压力大小。
19.如图所示,圆锥面与竖直方向的夹角为θ=37°,质量为m=1kg的小球用长为l=50cm的不可伸长的轻绳固定,绳子另一端固定在圆锥体顶点,小球随圆锥体绕中心轴转动(g=10m/s2)。求:
B.附在筒壁上的衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力
C.甩干筒的转速越大,筒壁上衣服的线速度与角速度之比越大
D.甩干筒的转速越大,筒壁对衣吸的摩擦力越大
6.一个质量为2kg的物体,放在光滑水平面上,在水平面内4个共点力作用下处于平衡状态.现同时撤去大小分别为8N和12N的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体运动的说法正确的是( )
CD.由牛顿第二定律可得,最高点对应表达式为
最低点对应表达式为
所以CD错误。
故选B。
2.C
【详解】
铁道转弯处外轨比内轨略高,从而使支持力的水平方向合力可提供一部分向心力,以减少车轮与铁轨的挤压避免事故发生,选项C正确,ABD错误。
故选C。
3.B
【详解】
A.当人做匀速圆周运动时,绳的拉力方向上没有位移发生,拉力不做功,选项A错误;
A.向心力大小一定相同B.角速度大小一定相同
C.线速度大小一定相同D.向心加速度大小一定相同
8.如图所示,倒置的光滑圆锥面内侧有两个完全相同的玻璃小球A、B沿锥面在水平面做匀速圆周运动,则下列关系式正确的是( )
A.பைடு நூலகம்们的线速度vA>vB
B.它们的角速度ωA>ωB
C.它们的向心加速度aA=aB
D.它们的向心力FA=FB
故选B。
8.ACD
【详解】
对A、B两球分别受力分析,如图
由图可知F合=mgtanθ,因为两小球质量相等,所以它们的向心力相等;根据向心力公式有
mgtanθ=ma=mω2R=m
解得线速度 ,角速度 ,向心加速度a=gtanθ,A转到的半径较大,则vA>vB,ωA<ωB,aA=aB,故ACD正确,B错误.
A.A、B两个物体同时达到最大静摩擦力
B.B、C两个物体的静摩擦力先增大后不变
C.当 时整体会发生滑动
D.当 时,在 增大的过程中B、C间的拉力不断增大
14.绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长l=40cm。求:
(1)最高点水不流出的最小速率;
(2)水在最高点速率v=3m/s时,水对桶底的压力。
B.撤去两个力后,一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小,故B正确;
D.撤去两个力后,物体受到的合力恒定,不可能做匀速圆周运动,故D错误。
故选B。
7.B
【详解】
A.小球圆周运动的向心力由重力和绳拉力的合力提供,绳与竖直方向的夹角为θ,对小球受力分析,在竖直方向有
Tcosθ-mg=0
在水平方向有
B.若连接体是细杆,可以提供向上的支持力,若重力等于支持力时,在P点的最小速度为零.故B正确;
C.当小球在P点的速度为 时,绳子的拉力为零,故C错误;
D.若连接体是细杆,小球在P点可以表现为拉力,也可以表现为支持力,在Q点只能表现为拉力.故D错误.
故选B。
5.B
【详解】
ABD.衣服做圆周运动,受重力、桶壁的弹力和静摩擦力作用.在竖直方向上,衣服受重力和静摩擦力平衡,靠弹力提供向心力,由N=mrω2知,转速增大,则桶壁对衣服的弹力增大,静摩擦力不变.故B正确,AD错误.
A.摩天轮轮动的周期为
B.乙同学初始状态受到的摩擦力向右
C.乙同学在最低点处对地板的压力为
D.乙同学在最高点处对地板的压力为
2.关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系,下列说法中正确的是()
A.内、外轨一样高,以防列车倾倒造成翻车事故
B.因为列车在转弯处有向内倾倒的可能,故一般使内轨高于外轨,以防列车翻倒
D.小球从最高点滑到最低点的过程中,小球的向心力一直增加
10.如图所示,放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量为m的带孔小球穿于环上,同时有一长为R的细绳一端系于球上,另一端系于圆环最低点,绳能承受的最大拉力为2mg。重力加速度的大小为g,当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时,下列说法正确的是( )
15.如图所示,质量m=2kg的小球固定在长为L=0.4m的细轻绳的一端,绕轻绳的另一端O在竖直平面内做圆周运动。小球转到最高点A时,绳子上拉力大小25N,小球转到最低点B时,线速度为5m/s,g取 ,求:
(1)小球在A点的线速度;
(2)小球在B点时,小球对绳拉力大小?
16.半径R=0.32m的光滑半圆轨道固定在竖直面内,B、C分别为半圆轨道的最低点和最高点,如图所示,一小球(视为质点)从水平面上的A点沿与水平面夹角 = 的方向射出,小球到达B点时的速度恰好水平,并恰好能通过C点。取重力加速度大小g=10m/s2,sin =0.6,cos =0.8,不计空气阻力。求:
C.加速度a甲>a乙
D.角速度ω甲>ω乙
13.如图所示,在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C,圆盘可绕垂直圆盘的中心轴 转动.三个物体与圆盘的动摩擦因数均为 ,最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力.三个物体与轴O共线且OA=OB=BC=r=0.2 m,现将三个物体用轻质细线相连,保持细线伸直且恰无张力.若圆盘从静止开始转动,角速度 极其缓慢地增大,已知重力加速度为g=10 m/s2,则对于这个过程,下列说法正确的是()
B.若连接体是轻质细杆时,小球到达P点的速度可以为零
C.若连接体是轻质细绳时,小球在P点受到细绳的拉力不可能为零
D.若连接体是轻质细杆时,小球在P点受到细杆的作用力为拉力,在Q点受到细杆作用力为推力
5.如图所示,洗衣机的甩干筒在转动时有一些衣服附在竖直筒壁上,则此时
A.附在筒壁的衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力
C.外轨比内轨略高,这样可以使列车顺利转弯,减少车轮与铁轨的挤压
D.以上说法均不正确
3.游乐场中有一种叫“空中飞椅”的设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上。绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转面在空中飞,若将人和座椅看成质点,简化为如图所示的模型,不计空气阻力,当人做匀速圆周运动时,图中l和d不变,下列说法中正确的是()
9.如图所示,一内壁光滑的圆形管道用钢材固定在天花板上(管道不晃动),环面位于竖直平面内,小球的直径略小于管道的孔径,小球能在管道内自由滑动,小球从管道的最高点由静止开始下滑,在小球滑动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球能回到最高点,且此时对管壁的作用力为零
B.管壁给小球的力一直不做功
C.小球滑到管道水平直径AB(图中虚线)的两端时钢材受管道的力相同
(1)角速度为多大时小球对圆锥面恰好无压力?
(2)当角速度为ω=10rad/s时,绳子对小球的拉力。
参考答案
1.B
【详解】
A.由题意可知,由自由落体时间为
此时间正好等于运动周期的八分之一,可得摩天轮转动的周期为
所以A错误;
B.乙同学初始状态若没有摩擦力,支持力与重力都是竖直方向,且方向相反,不可能提供向心力,所以乙同学此时受到向右的摩擦力,所以B正确;
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