6.4 习题课 竖直面内的圆周运动（备作业）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（人教版2019 必修第二册）（解析版）

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6.4 习题课 1 竖直面内的圆周运动
一、选择题
1.如图所示，北京的朝天轮是目前世界上最高的游览车，它的总高度为 208 m，轮箍直径约 183 m，轮箍全
由轮辐索支承。该游览车设计速度为 20 分钟/转，轮盘装备 48 个大型轿舱，每个轿舱最多可乘 40 人，乘
客在晴天时的远望距离可达几十公里。在该游览车运行过程中，以下判断正确的是(　　)
A.所有乘客在乘坐过程中到达左右两端点时所受合力大小相等
B.每时每刻，每个人受到的合力都等于零
C.每时每刻，每个人受到的合力都不等于零
D.乘客在乘坐过程中到达最低点时对座位的压力最大
【答案】　CD
【解析】　所有乘客在朝天轮上同轴转动，近似为匀速圆周运动，转动半径和角速度相同，合外力提供向
心力 F＝mω2r，乘客质量可能不同，所在任意位置所受合外力大小可能均不相同，A、B错误，C正确；在
除最低点的下半圆周区域内，乘客始终有竖直向上的分加速度，处于超重状态，支持力大于重力，在最低
点时，乘客竖直向上加速度最大，此时 FN－mg＝mω2r，根据牛顿第三定律可知，乘客在乘坐过程中到达
最低点时对座位的压力最大，D正确。
2.如图为某游乐场翻滚过山车照片拍此照片的前后一段时间内过山车携带游客做匀速圆周运动，
游客 a恰好在轨迹最高点，游客 b与游客 a处在同一列车上两游客质量相等，忽略空气阻力，关
于两游客在如图位置受力说法正确的是（　　）
A．过山车给游客 b的作用力与游客 b受的重力之和方向竖直向下
B．过山车给游客 a的作用力大于给游客 b的作用力
C．过山车给游客 a的作用力等于给游客 b的作用力
D．过山车给游客 a的作用力小于给游客 b的作用力
【答案】 D
【解析】A．b做匀速圆周运动，合力指向圆心，故 A错误；
BCD．两游客速率相等，向心力大小相等，方向指向圆心，如图，根据照片可得， ，游客
a所处位置 ，根据余弦定理， 时 F最小，所以过山车给游客 a的作用力小于给游客 b的
作用力，故 BC 错误 D正确。
故选 D。
3.下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A. 公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低
点时，车对桥的压力小于汽车的重力
B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
C. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
D. 洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
【答案】 B
【解析】A、汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度（向心加速度），超重，故对桥的压力大于重
力，故 A错误；B、当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对
外轨的挤压，故 B正确；C、演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，仍
然受重力的作用，故 C错误；D、衣机脱水桶的脱水原理是：是水滴需要提供的向心力较大，力无法提
供，所以做离心运动，从而沿切线方向甩出，故 D错误．故选：B．
4．图甲和图乙分别是滚筒式和波轮式洗衣机。洗衣机脱水时，衣物紧贴着筒壁分别在竖直或水
平面内做匀速圆周运动，如图丙、丁所示。图丙中， 、C分别为最高和最低位置，B、D与脱水
筒圆心等高，衣物可理想化为质点，下列说法正确的是（　　）
A．图丙中衣物在 、B、C、D四个位置对筒壁的压力大小相等
B．图丙中衣物在B、D位置受到摩擦力的方向相反
C．图丁中衣物对筒壁的压力保持不变
D．图丁中脱水过程临近结束时，筒壁转动的角速度越来越小，衣物对筒壁的压力也越来越小
【答案】 D
【解析】
A．衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，合力大小不变，但四个点的受力情况不同，则筒壁受到的
压力大小不同。故 A错误；
B．衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，水平方向上合力大小相等，则B、D位置竖直方向上合力
为零，即摩擦力的方向都与重力方向相反。故 B错误；
C．图丁，水平方向上，筒壁做匀速圆周运动，合力提供向心力得
可知，筒壁对衣物弹力大小不变，方向变，即衣物对筒壁的压力大小不变，方向变。故 C错误。
D．图丁，水平方向上，合力提供向心力得
可知，筒壁转动的角速度越来越小，衣物对筒壁的压力也越来越小。故 D正确。
故选 D。
5．如图所示，长为L的细绳，一端系一质量为 m的小球，另一端固定在 O点，当小球静止时绳
沿着竖直方向。现给小球一水平初速度 v0，使小球在竖直平面内做圆周运动，并且刚好能够通过
最高点，下列说法正确的（　　）
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