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2.3 匀速圆周运动的实例分析(练习题)-2015-2016学年高一物理下册(解析版)

北京大兴区营养工程同步 物理必修 2 第 2 章 第 3 节 匀速圆周运动的实例分析(练习题) 1. 【2014· 广东清远市高一下期期末统考】如图所示,质量相等的 A、B 两物块置于绕竖直轴匀速转动 的水平圆盘上,rA>rB 两物块始终相对于圆盘静止,则两物块 ( ) A.线速度相同 【答案】B B.角速度相同 C.向心力相同 D.所受的静摩擦力相同 【解析】由于 A、B 在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,由 v ? ? r ,且半径不同,可知 线速度不同,故 A 错误;由于 A、B 在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,故 B 正确;根据 F ? m? 2 r 可知,质量相等,角速度相等,半径不同则向心力不同,故 C 错误;物体随转盘做圆周运动由 静摩擦力提供,又根据 F ? m? 2 r 可知,质量相等,角速度相等,A 的半径大于 B 的,则 A 所受的静摩擦 力大于 B 所受的静摩擦力,故 D 错误. 2. 【2014· 湖南衡南县高一下期期末统考】一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动,圆盘半径为 R,甲、 乙两物体的质量分别为 M 和 m(M>m) ,它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的 μ 倍,两物体用长 为 L 的轻绳连在一起,L<R.若将甲物体放在转轴位置上,甲、乙连线正好沿半径方向拉直。要使两物体 与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体看作质点) : ( ) ? ( M ? m) g A. 【答案】D ? ( M ? m) g B. ? ( M ? m) g C. ? ( M ? m) g D. ml Ml Ml ml 【解析】 当绳子的拉力等于 A 的最大静摩擦力时, 角速度达到最大, 有 T ? ? mg ? mL? ,T ? ? Mg . 所 2 以? ? ? ? M ? m? g mL ,D 正确。 3. 【2014· 宁波市高一下期期末统考】近年来我国高速铁路发展迅速,现已知某新型国产机车总质量为 m,如图已知两轨间宽度为 L,内外轨高度差为 h,重力加速度为 g,如果机车要进入半径为 R 的弯道,请 问,该弯道处的设计速度最为适宜的是 ( ) A. gRh L ?h 2 2 B. gRh L ?R 2 2 C. gR L2 ? h 2 h D. gRh L 【答案】A 【解析】转弯中,当内外轨对车轮均没有侧向压力时,火车的受力如图, v 由牛顿第二定律得: m g tan ? = m ,又 tan ? = R 2 h L - h 2 2 ,解得: E= 4? kdQ v= ?S gRh L - h 2 2 .故 A 正确. 4. 【湖南省衡阳市第八中学 2014-2015 学年高一下学期期末考试】如图所示,洗衣机脱水桶在转动时, 衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来,则衣服 ( ) A.受到 4 个力的作用 B.所需的向心力由静摩擦力提供 C.所需的向心力由弹力提供 D.所需的向心力由重力提供 【答案】C 【解析】衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用,共 3 个力作用,A 错误;由于衣服在圆筒内壁 上不掉下来,竖直方向上没有加速度,重力与静摩擦力二力平衡,靠弹力提供向心力.B、D 错误;C 正确; 故选 C。 5. 【广东省汕头市南澳中学高一下学期期中考试】火车在转弯行驶时,需要靠铁轨的支持力提供向心力。 下列关于火车转弯的说法中正确的是 ( A.在转弯处使外轨略高于内轨 B.在转弯处使内轨略高于外轨 ) C.在转弯处使内、外轨在同一水平高度 D.在转弯处火车受到的支持力竖直向上 【答案】A 【解析】火车在转弯行驶时,受到重力和支持力,两个力的合力充当向心力,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 A 正确。 6. 【辽宁师范大学附属中学 2014-2015 学年高一下学期第一次模块考试】铁路弯道处,内外轨组成的 斜面与水平地面倾角为 θ,当火车以某一速度 v 通过该弯道时,内、外轨恰不受侧压力作用,则下面说法正 确的是 ( ) A.转弯半径 R=v2/gsinθ B.若火车速度大于 v 时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向外 C.若火车速度小于 v 时,外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面向内 D.当火车质量改变时,安全速率也将改变 【答案】B 【解析】火车转弯时,当内、外轨恰不受侧压力作用时,有 mg tan ? ? m 项 A 错误;若火车速度大于 v 时,此时 mg tan ? ? m 向外,选项 B 正确,C 错误;根据 mg tan ? ? m 率不变,选项 D 错误;故选 B. 7. 【陕西省西安市第一中学 2014-2015 学年高一下学期期中】如图所示,汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹 簧,弹簧下端拴一个质量为 m 的小球,当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为 L1;当汽车 以同样大小的速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时, 弹簧长度为 L2, 下列答案中正确的是 ( ) v2 v2 ,解得: R ? ,选 R g tan ? v2 ,则外轨将受到侧压力作用,其方向平行轨道平面 R v2 可知与火车的质量无关,故当火车质量改变时,安全速 R A.L1=L2 C.L1<L2 【答案】B B.L1>L2 D.前三种情况均有可能 【解析】当汽车在水平面上做匀速直线运动时,设弹簧原长为 L0 ,劲度系数为 k ,根据平衡条件可得出: mg ? k ?L1 ? L0 ? 解得: L1 ? mg ? L0 ,当汽车以同以速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点 k 时,根据牛顿第二定律得出: mg ? k ?L2 ? L0 ? ? m v2 mg v2 ,解得: L2 ? ? L0 ? m ,通过

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