【文档说明】2022-2023学年高中物理 人教版2019必修第二册 同步试题 6.4生活中的圆周运动 Word版含解析.docx，共(11)页，1.228 MB，由小赞的店铺上传

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6.4生活中的圆周运动同步练习一、单选题1．（2022·全国·高一假期作业）火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘（如图所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图中所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路

时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（）A．该弯道的半径𝑅=𝑣2𝑔B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变C．当火车速率小于v时，外轨将受

到轮缘的挤压D．分别按规定速度v和大于速度v行驶时，火车所受的支持力不相等【答案】D【详解】A．当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，有𝑚𝑔tan𝜃=𝑚𝑣2𝑅解得𝑅=𝑣2𝑔

tan𝜃，A错误；B．根据𝑣=√𝑔𝑅tan𝜃，可知，规定的行驶速度与火车的质量无关，B错误；C．当火车速率小于v时，火车有向心运动的趋势，则对内轨有挤压，C错误；D．按规定速度行驶时，支持力为𝑁=𝑚𝑔cos𝜃，则支持力大于重力，大于

速度v行驶时，外轨给火车垂直轨道向内的力，由竖直方向的平衡条件可知，火车所受的支持力大于𝑁，故D正确。故选D。2．（2023·高一课时练习）公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，为了减少交通事故的发

生，以下措施可行的是（）A．增大汽车的重量B．提高汽车转弯时的速度C．将转弯半径设计小些D．将路面修成外侧路基比内侧路基高些【答案】D【详解】ABC．汽车转弯时需要向心力，根据公式𝐹=𝑚𝑣2𝑟可知，增大汽车的

重量、提高汽车转弯时的速度、或者将转弯半径设计小些，都将导致汽车需要更大的向心力，当路面提供的摩擦力不足以提供向心力时，将导致汽车冲向公路外侧的严重事故，故ABC提供的措施不可行；D．将路面修成外侧路基比内侧路基高些，将使路面的支持力偏向公路内侧；在合适的弯道半径和行驶速度下，汽车所受的重力和

支持力将指向公路内侧，恰好提供汽车所需要的向心力，使汽车安全驶过弯道，故D提供的措施可行。故选D。3．（2022秋·湖南湘西·高三阶段练习）（多选）火车速度的提高易使外轨受损，提速后为解决火车转弯时对外轨的磨损问

题，下列可行的措施有（）A．减小弯道半径B．增大弯道半径C．适当减小内、外轨道的高度差D．适当增大内、外轨道的高度差【答案】BD【详解】火车转弯时为减小外轨所受压力，可使外轨略高于内轨，使轨道形成斜面，若火车速度合适，内外轨均不受挤压。此时，重力与支持力的合力提供向心力，如图

所示𝐹=𝑚𝑔tan𝜃=𝑚𝑣2𝑟𝑣=√𝑔𝑟tan𝜃当火车速度增大时，应适当增大转弯半径或增加内外轨道的高度差。故选BD。4．（2023秋·江苏淮安·高一淮阴中学校考期末）铁路弯道处，外轨比内轨高。当火车以规定速度𝑣0通过弯道时，所需的向心力完全由火车重力和轨道支

持力的合力提供。若列车通过弯道的速度大于𝑣0，则下列关于轨道与轮缘间侧压力和轨道支持力的说法正确的是（）A．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为𝑣0时小B．外轨与轮缘间产生侧压力，支持力比速度为𝑣0时大C．外轨与轮

缘间产生侧压力，支持力与速度为𝑣0时相等D．内轨与轮缘间产生侧压力，支持力与速度为𝑣0时相等【答案】B【详解】当火车以规定速度𝑣0通过弯道时，所需的向心力完全由火车重力和轨道支持力的合力提供。受力如

图所示竖直方向有𝐹𝑁cos𝜃=𝑚𝑔若列车通过弯道的速度大于𝑣0，火车将做离心运动，外轨与轮缘间产生侧压力，方向与支持力方向垂直，如图所示竖直方向有𝐹𝑁cos𝜃=𝑚𝑔+𝐹sin𝜃可知列车通过弯道的速度大于𝑣0

时，支持力比速度为𝑣0时大，故B正确，ACD错误。故选B。5．（2022秋·河南开封·高三阶段练习）（多选）从高速公路下来需要通过一段转弯半径较小的匝道，由于车速较大，匝道的路面都不是水平的。图示为某一段匝道的俯视示意图，当汽车行驶的速率为𝑣0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该匝

道的拐弯处，下列判断正确的是（）A．匝道外侧较低，内侧较高B．以相同的速度经过匝道时，质量大的汽车不容易打滑C．当路面结冰时，与未结冰时相比，𝑣0的值不变D．当车速高于𝑣0一定限度时，车辆有可能会向匝道外侧滑动【答案】CD【详解】A．当汽车行驶的速率为𝑣0时，汽车恰好没有向公路内外两

侧滑动的趋势，汽车靠重力和支持力的合力提供向心力，可知匝道外侧较高，内侧较低，故A错误；BC．根据A分析可知，内侧较低，外侧较高，设倾角为𝜃，靠重力和支持力的合力提供向心力，则有𝑚𝑔tan𝜃=

𝑚𝑣2𝑅可知，汽车是否容易打滑与汽车的质量无关，与速度有关，则有𝑣=√𝑔𝑅tan𝜃可知，当路面结冰时，与未结冰时相比，𝑣0的值不变，故B错误，C正确；D．当车速高于𝑣0一定限度时，即重力、支持力和静摩

擦力合力不够提供向心力，汽车做离心运动，向匝道外侧滑动，故D正确。故选CD。6．（2021·辽宁·抚顺县高级中学校高三阶段练习）如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨组成的轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车

以速度v通过某弯道时，内外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（）A．sinvgR=B．若火车速度大于v时，火车将受到外轨侧压力作用，其方向平行轨道平面向外C．为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可以适当增大弯道半径或适当增加内外轨的高度差D．无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有

压力【答案】C【详解】A．火车做圆周运动的向心力由重力及轨道对它的支持力的合力提供ntanFmg=根据牛顿第二定律得2nvFmR=联立得tanvgR=故A错误；B．若火车速度大于v时，火车有做离心运动的趋势，火车将

受到外轨侧压力作用，压力方向平行轨道平面向内，故B错误；C．根据tanvgR=可知，要提高速度，一方面可以增大半径，另一方面可以增大θ，即内外轨的高度差，故C正确。D．如果火车以tangR的速度经过弯道，则对内外轨都没有侧向压力，故D错误。故选C。7．（2021·湖南·嘉禾县第一中学高一阶段练

习）圆周运动在生活中处处可见。下面四幅图用圆周运动知识来描述，其中正确的是（）A．图甲表示荡秋千。人在竖直平面内做圆周运动，由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力B．图乙表示一列拐弯的火车。火车拐弯时速度越小，对铁路路基磨

损就一定越小C．图丙表示一座拱形桥。若有一车以一定速度安全过桥，桥受到车的压力一定小于车受到的重力D．图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动。将运动员和自行车看做一个整体时其受四个力作用【答案】C【详解】A．荡秋千时，绳子拉力和重力在沿绳方向上分力的合力提供向心力，故A错误；B

．火车转弯时，如果速度tanvgR=，是由重力与支持力的合力提供向心力，火车的速度小于该值时，火车拐弯时速度越小，则铁路路基磨损就越大，故B错误；C．车过拱形桥有2NvmgFmR−=桥受到车的压力一定小于车的重力，故C正确。

D．在室内自行车比赛中，自行车在赛道上做匀速圆周运动，将运动员和自行车看作一个整体，受重力、支持力以及摩擦力三个力作用，故D错误。故选C。8．（2021·西藏昌都市第三高级中学高二期中）石拱桥是中国传统的桥梁四大基本形式之一。假设如图所示拱形桥形状为半径

为R的圆的一部分，一辆汽车以速度v匀速通过该桥，图中拱形桥的最高点为Q，重力加速度为g，汽车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（）A．汽车运动到Q点时处于超重状态B．汽车运动到Q点时牵引力大于阻力C．汽车从上桥到下驶的速度v

gRD．上桥到下桥过程，牵引力先增大后减小【答案】C【详解】A.汽车运动到Q点时，由于加速度向下，因此处于失重状态，A错误；B.由于匀速率行驶，汽车运动到Q点时牵引力等于阻力，B错误；C.在最高点时，最容易脱离桥面，在最高点时最大速度为v，则2mvmgR=可得vgR=C正确；D.到达桥顶

时，牵引力最小，故上桥到下桥过程，牵引力先减小后增大，D错误。故选C。9．（2021·湖北·高三阶段练习）如图是一个学员驾着教练车在水平路面上匀速转弯时的情形，考虑空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相反B．教练车所受地面的摩擦力与小

车前进的方向相同C．教练车所受地面的摩擦力指向弯道内侧且偏向小车前进的方向D．教练车所受地面的摩擦力垂直小车前进的方向且指向弯道内侧【答案】C【详解】因为教练车做匀速圆周运动，其所受地面的摩擦力是静摩擦力，方向指向弯道内侧且偏向小车前进的方向，其切线分量与空气阻力平衡，沿着半径方向的分量充当向

心力，故选C。10．（2022·全国·高一期末）如图所示，完全相同的两车在水平面同心圆弧道路上转弯，甲行驶在内侧、乙行驶在外侧，它们转弯时速度大小相等，则两车在转弯时，下列说法正确的是（）A．角速度=

甲乙B．向心加速度a甲>a乙C．地面对车的径向摩擦力f甲＜f乙D．若两车转弯速度过大，则乙车更容易发生侧滑【答案】B【详解】A．由于题中已知二者线速度大小相等，即v甲=v乙，由于R甲＜R乙，根据vR=可知二者角速度大小关系为乙甲故A错误；B．向心加速度2vaR=可知二

者向心加速度大小关系为aa甲乙故B正确；C．地面对车的径向摩擦力提供向心力=fma由于甲、乙两辆车的质量相等，二者地面对车的径向摩擦力ff甲乙故C错误；D．由向心力2=vFmR向由于RR甲乙，所以当两车的速度大小相等时，甲需要的向心力大，当摩擦力不足以提供向心力时，就会发

生侧滑，所以若两车转弯速度过大，则甲车更容易发生侧滑，故D错误。故选B。二、多选题11．（2021·广东广州·高三阶段练习）如图是洗衣机的脱水桶，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴转动速度慢慢变快，高速转动时衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则（

）A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会做近心运动B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水会做离心运动C．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由衣服所受摩擦力提供D．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由桶壁对衣服的弹力提供【答案】BD【

详解】A．脱水桶转动速度较慢时，衣服上的水会随衣服做圆周运动，选项A错误；B．脱水桶转动速度较快时，衣服上的水的附着力不能提供做圆周运动的向心力时会做离心运动，选项B正确；CD．衣服紧贴侧壁做圆周运动的向心力由筒壁对衣服的弹力提供，竖直方向摩擦力与重力平衡，

选项C错误，D正确。故选BD。12．（2021·云南·弥勒市第二中学高一期中）汽车通过拱形桥时的运动可以看作圆周运动，如图所示。质量为m的汽车以速度v通过半径为R的拱形桥最高点时，下列说法正确的是（）A．桥对汽车的支持力

等于汽车对桥的压力B．汽车对桥的压力大小为mgC．桥对汽车的支持力大小为2vmgmR−D．无论汽车的速度有多大，汽车对桥始终有压力【答案】AC【详解】A．根据牛顿第三定律，桥对汽车的支持力与汽车对桥的压力是作用力与反作用力，大小相等，故A正确；B．汽车对桥的压力小于mg，故B错误；

C．根据牛顿第二定律2NvmgFmR−=桥对汽车的支持力大小2NvFmgmR=−故C正确；D．当汽车的速度vgR=，重力提供向心力，汽车将要飞起来，汽车对桥没有压力，故D错误。故选AC。三、解答题13．（2021·山东潍坊·高一期中）汽车转弯时容易发生侧滑，为了保障

汽车转弯时的安全，公路的转弯处往往外侧比内侧要高一些。一质量为m的小汽车匀速率行驶在半径为R的等高圆弧弯道上，路面的倾角为，轮胎与路面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求（1）汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率；（2）汽车在转弯处

无侧滑时的最大速率。【答案】（1）tanvgR=；（2）(sincos)cossinmgRv+=−【详解】（1）汽车恰好无侧滑趋势2tanvmgmR=tanvgR=（2）当摩擦力沿坡面向下，且

达到最大静摩擦力时，此时速率最大沿水平方向2cossinmNvfFmR+=沿竖直方向cossinNFfmg−=NfF=(sincos)cossinmgRv+=−14．（2021·

山西·高三阶段练习）某铁路转弯处的圆弧半径是R，一质量为m的机车（俗称火车头）通过该弯道，机车转弯时可以简化为质点做圆周运动。若弯道处的铁轨铺设在倾斜路基上，路基的倾角θ，如图所示，为了使铁轨对车轮没有侧向弹力（g为已知，忽略车轮与轨道间的摩擦）。（1）求机车通过这个弯道的速度v为多

大？（2）若机车以kv的速度匀速转弯（已知k>1，v为第1问中的速度），求在垂直于路基的方向上轨道对火车的支持力？【答案】(1)tanvgR=；(2)2(sintancos)Nkmg=+【详解】(1)铁轨对车轮没有侧向弹力时，恰好由支持力与重力的合力作为

向心力，据牛顿第二定律可得2tanvmgmR=解得火车过弯的速度为tanvgR=(2)若机车以kv的速度匀速转弯，由于k>1，铁轨对车轮有指向内侧的压力F，水平方向指向圆心的合力作为向心力，可得2()cossinkvFNmR+=竖直方向由平衡条件可得sincosFmgN

+=联立解得轨道对火车的支持力为2(sintancos)Nkmg=+