生活中的圆周运动- 高一下学期物理人教版（2019）期末计算练习.docx

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1、人教2019版高一物理第二学期期末计算专题 生活中的圆周运动1题（2021北京市怀柔区第二中学高一期中）如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小；(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球运动过程中速度大小的最大值。2题（2020北京101中学高一期末）高速公路的高架桥如图所示，若高速公路上所建的高架桥的顶部可以看做是一个圆弧，圆弧半径为250m，g取10m/s2。求：（1）若一辆汽车的质量为m=3000kg

2、，在圆弧顶部的速度为25m/s，汽车在该高速路圆弧顶部对路面的压力大小；（2）通过高架桥时，司机为了能够控制驾驶的汽车，汽车对地面的压力一定要大于零。则汽车经过该高架桥顶部时速度不能超过多大？3题（2021北京市怀柔区第二中学高一期中）有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。求：（1）若汽车到达桥顶时的速度为5m/s，求拱桥对汽车的支持力的大小；（2）汽车以多大的速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力；（3）请你从安全的角度对桥梁设计者或汽车驾驶员提出一条建议，并说明理由。4题（2021全国高一单元测试）我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图甲所示。一辆质量为1.2103kg

3、的小车，以10m/s的速度经过半径为40m的拱形桥最高点，如图乙所示，取g=10m/s2。求：(1)桥对小车支持力的大小；(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力；(3)如果拱桥的半径增大到地球半径R=6.4103km，汽车要在桥面腾空，速度要多大？5题（2021北京市第四十三中学高一月考）如图甲所示，一质量m=1000kg的汽车驶上拱桥。汽车到达桥顶速度v=5m/s，桥面半径为r=50m，g取10m/s2。(1)求汽车到达桥顶时，向心加速度大小a；(2)请推导说明：汽车到达桥顶的速度越大，它对桥顶的压力越小。(3)如图乙所示，若把地球看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径R

4、。如果汽车的速度足够大，它会在这个桥面上腾空（汽车对拱形桥的压力是0），不再落回地面，成为一颗“人造地球卫星”。取R=6400km，请估算：汽车不再落回地面的最小飞出速度。6题（2021北京市怀柔区第二中学高一期中）汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。如图所示，一辆质量m=1.6103kg的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上行驶，速度大小v=10m/s，其轨迹可视为半径R=40m的圆弧。（1）求这辆汽车转弯时需要的向心力大小F；（2）如果汽车与地面间的最大静摩擦力为1.5104N，如果车速达到20m/s是否会发生侧滑，请写出必要文字说明并列公式进行计算

5、；（3）在冬天如果路面出现结冰现象，为防止汽车侧滑而发生危险，请给汽车驾驶员提出一条驾驶建议。7题（2020北京高一期末）长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点，使小球在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆錐摆运动），如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为时，求：(1)细线对小球的拉力F；(2)小球运动的线速度大小v：(3)小球运动的周期T。答 案1题【答案】(1)2m/s；(2)15N；(3)4m/s【详解】(1)小球刚好通过最高点时，恰好只由重力完全提供向心力，故有解得(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时，拉力和重力的合力提供向心力，有解得FT=15 N(3)分析可

6、知小球通过最低点时绳张力最大，在最低点由牛顿第二定律得将FT=45 N代入解得即小球的速度不能超过。2题【答案】（1）2.25104N；（2）50m/s.【详解】（1）根据牛顿第二定律可知解得根据牛顿第三定律可知，汽车在该高速路圆弧顶部对路面的压力大小。（2）当汽车队桥面的压力恰为零时，则解得3题【答案】（1）7600N；（2）（3）见解析【详解】（1）汽车到达桥顶时，根据牛顿第二定律有求得拱桥对汽车的支持力的大小为（2）汽车经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力，即可得代入数据求得，此时汽车的速度大小为（3）根据（2）问知，汽车过拱桥时，对桥面的压力从这个角度讲，汽车过拱桥时速度不能过大，过大是不

7、安全的；对于同样的车速，半径越大，桥对汽车的支持力越大，对于桥梁设计者来说，拱桥圆弧的半径设计大些比较安全。4题【答案】(1)9000N；(2)20m/s；(3)【详解】(1)根据牛顿第二定律解得(2)根据牛顿第二定律解得(3)由将地球半径代入解得5题【答案】（1）；（2）见解析；（3）【详解】（1）汽车到达桥顶时，向心加速度大小（2）汽车到达桥顶时，受重力和桥顶给的支持力，根据牛顿第二定律解得根据牛顿第三定律，对桥顶的压力则汽车到达桥顶的速度越大，它对桥顶的压力越小（3）若把地球看作一个巨大的拱形桥，汽车对拱形桥的压力是零时，重力提供向心力解得汽车不再落回地面的最小飞出速度6题【答案】（1）

8、4103N；（2）见解析；（3）尽量降低车速【详解】（1）根据向心力公式可得这辆汽车转弯时需要的向心力大小为（2）当车速达到v=20m/s时，汽车转弯时需要的向心力大小为由于F大于汽车与地面间的最大静摩擦力，即最大静摩擦力不足以提供汽车转弯时需要的向心力，所以汽车会发生侧滑。（3）在冬天如果路面出现结冰现象，汽车与地面间的最大静摩擦力会减小，能够提供汽车转弯时的向心力减小，所以为防止汽车侧滑而发生危险，汽车驾驶员应尽量降低车速。7题【答案】(1)；(2)：(3)【分析】小球靠拉力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形定则求出拉力的大小；根据牛顿第二定律结合向心力公式求出线速度；根据牛顿第二定律给合向心力公式求出周期的大小。【详解】(1)根据平行四边形定则知，细线的拉力为(2)根据牛顿第二定律得解得线速度为(3)根据牛顿第二定律得mgtan=m2Lsin可得周期为【点睛】解决本题的关键是知道小球做圆周运动向心力的来源，根据牛顿第二定律再结合向心力公式进行求解。