【步步高 学案导学设计】高中物理 第二章 第三节 离心现象及其应用课时作业 粤教版必修2.docVIP

第三节离心现象及其应用1(1)离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力时，物体就会沿切线方向飞出或_圆心运动，这就是离心现象离心现象并非受“离心力”作用的运动(2)做圆周运动的物体所受的合外力f合指向圆心，且f合，物体做稳定的_；所受的合外力f合突然增大，即f合mv2/r时，物体就会向内侧移动，做_运动；所受的合外力f合突然减小，即f合mv2/r时，物体就会向外侧移动，做_运动，所受的合外力f合0时，物体做离心运动，沿切线方向飞出2匀速圆周运动、离心运动、向心运动比较：匀速圆周运动离心运动向心运动受力特点_等于做圆周运动所需的向心力合外力_或者_提供圆周运动所需的向心力合外力_做圆周运动所需的向心力图示力学方程f_mr2f_mr2(或f0)f_mr23.洗衣机的脱水筒是一种离心机械，当脱水筒转动较慢时，水滴跟衣服的附着力足以提供向心力，水滴做_，当脱水筒转速加快时，附着力不足以提供向心力，水滴做离心运动4下列关于离心现象的说法正确的是()a当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象b做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动c做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动d做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动【概念规律练】知识点一离心运动1关于离心运动，下列说法中正确的是()a物体突然受到离心力的作用，将做离心运动b做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然变大时将做离心运动c做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合力的数值发生变化，就将做离心运动d做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然消失或变小时将做离心运动2.图1如图1所示，光滑水平面上，小球m在拉力f作用下做匀速圆周运动，若小球运动到p点时，拉力f发生变化，下列关于小球运动情况的说法不正确的是()a若拉力突然消失，小球将沿轨迹pa做离心运动b若拉力突然变小，小球将沿轨迹pa做离心运动c若拉力突然变小，小球将可能沿轨迹pb做离心运动d若拉力突然变大，小球将可能沿轨迹pc做向心运动知识点二离心现象的实例3汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.25，若水平公路转弯处半径为27 m，g取10 m/s2，求汽车转弯时为了使车轮不打滑所允许的最大速度4.图2现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施，如图2所示“魔盘”转动慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开，当盘的转速逐渐增大到一定值时，盘上的人开始向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为30 kg的小孩坐在距离轴心1 m处(盘半径大于1 m)随盘一起转动(没有滑动)问：(1)这个小孩受到的向心力有多大？这个向心力是由什么力来提供的？(2)若“魔盘”转速很小，小孩会不会往“魔盘”中心滑去？(3)若坐在距离轴心1 m处的是一位体重为60 kg的成年人，他会不会随盘一起转动？【方法技巧练】一、离心运动临界问题的分析方法5(双选)在一个水平转台上放有a、b、c三个物体，它们跟台面间的动摩擦因数相同a的质量为2m，b、c的质量均为m，a、b离转轴均为r，c为2r.则下列说法正确的是()a若a、b、c三个物体随转台一起转动未发生滑动，a、c的向心加速度比b大b若a、b、c三个物体随转台一起转动未发生滑动，b所受的静摩擦力最小c当转台转速增加时，c最先发生滑动d当转台转速继续增加时，a比b先滑动6.图3如图3所示，水平转盘上放有质量为m的物块，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳子刚好被拉直(绳子上张力为零)，物块和转盘间的最大静摩擦力是其正压力的倍，求：(1)当转盘的角速度1 时，细绳的拉力f1.(2)当转盘的角速度2 时，细绳的拉力f2.二、竖直平面内圆周运动问题的分析方法7(双选)如图4所示，图4小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是()a小球通过最高点时的最小速度是vb小球通过最高点时的最小速度为0c小球在水平线ab以下的管道中运动时内侧管壁对小球一定无作用力d小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力8用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动杯内水的质量m0.5 kg，绳长l60 cm.求：(1)在最高点水不流出的最小速率(2)水在最高点速率v3 m/s时，水对杯底的压力大小1下列哪些现象不是为了防止物体产生离心运动()a汽车转弯时要限制速度b转速很高的砂轮半径不能做得太大c在修铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨d离心水泵工作时2市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”这样可以()a提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒b提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒c主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒d主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒3汽车车厢地板上放一货物，货物与车厢地板之间的摩擦力最大值是货物重力的0.2倍当汽车以5 m/s的速率匀速转过半径8 m的弯道时，从司机看来，货物将()a仍然和车厢保持相对静止b向后方滑动c右转弯时货物从车的左后方滑下，左转弯时从车的右后方滑下d右转弯时货物从车的右后方滑下，左转弯时从车的左后方滑下4有关洗衣机脱水筒的问题，下列说法中正确的是()a如果衣服上的水太多，脱水筒就不能脱水b脱水筒工作时衣服上的水做离心运动，衣服并不做离心运动c脱水筒工作时筒内的衣服也会做离心运动，所以脱水筒停止工作时衣服紧贴在筒壁上d脱水筒停止工作后，衣服缠绕在一起是因为离心运动5一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图5所示，b处比d处平缓，由于轮胎太旧，爆胎可能性最大的地段应是()图5aa处 bb处 cc处 dd处6(双选)洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，则此时()a衣物受重力、筒壁弹力和摩擦力作用b衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供c筒壁的弹力随筒转速的增大而增大d筒壁对衣物的摩擦力随筒转速的增大而增大7冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为r的圆周滑行的运动员，其安全速度为()avk bv cv dv 8(双选)用细绳拴着质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是()a小球过最高点时，绳子张力可以为零b小球过最高点时的最小速度是零c小球过最高点时的速度vd小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受重力方向相反9(双选)有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是为什么()a游客受到的筒壁的弹力垂直于筒壁b游客处于失重状态c游客受到的摩擦力等于重力d游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势10.图6长度为l0.50 m的轻质细杆oa，a端有一质量为m3.0 kg的小球，如图6所示，小球以o点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0 m/s，g取10 m/s2，则此时细杆oa受到()a6.0 n的拉力b6.0 n的压力c24 n的拉力d24 n的压力题号12345678910答案11.一辆质量为4 t的汽车驶过一半径为50 m的凸形桥面时，始终保持5 m/s的速率，汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍求通过桥的最高点时汽车的牵引力是多大？(g取10 m/s2)12.图7如图7所示，半径为r、内径很小的光滑半圆形细管竖直放置，有两个质量均为m的小球a、b，以不同的速率进入管内，若a球通过圆周最高点n时，对管壁上部压力为3mg，b球通过最高点n时，对管壁下部压力为，求a、b两球在n点的速度之比第三节离心现象及其应用课前预习练1(1)远离(2)匀速圆周运动向心离心2合外力突然消失不足以大于3圆周运动4c向心力是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力可以是它所受的某个力或几个力的合力提供的，因此，它并不受离心力的作用它之所以产生离心现象是由于f合f向m2r，故a错物体在做匀速圆周运动时，若它所受到的力都突然消失，根据牛顿第一定律，它从这时起做匀速直线运动，故c正确，b、d错课堂探究练1d物体做什么运动取决于物体所受合力与物体所需向心力的关系，当合力大于所需要的向心力时，物体做“向心”运动；当合力小于所需要的向心力时，物体做离心运动，由以上分析可知应选d.2b38.2 m/s解析汽车受重力、支持力和摩擦力的作用，要使汽车不打滑，汽车所需的向心力不能大于最大静摩擦力(即滑动摩擦力)如右图所示，有ffnmg，所以v m/s8.2 m/s.即汽车转弯时的最大速度为8.2 m/s.4(1)12 n由静摩擦力提供(2)不会(3)见解析解析(1)向心力由“魔盘”对小孩的静摩擦力提供；且大小为ff向1m1r23012n12 n.(2)若“魔盘”转速变小，所需的向心力变小，小孩受到的静摩擦力变小，所以小孩不会向中心滑去(3)当m260 kg时，根据向心力公式可求出所需的向心力为：f向2m2r224 n若最大静摩擦力小于24 n，则成年人将向边缘滑去；若最大静摩擦力大于或等于24 n，则成年人可随“魔盘”一起转动(如果成年人穿的裤子的布料与小孩的裤子布料相同时无需计算即可得结论)5bca、b、c三个物体随转台一起转动时，它们的角速度都等于转台的角速度，设为.根据向心加速度的公式a2r，已知rarbrc，所以三物体向心加速度的大小关系为aaabrarb，所以当转台的转速逐渐增大时，物体c最先发生滑动；转速继续增大时，物体a、b将同时发生滑动，c正确，d错误6(1)0(2)mg解析物块在转盘上随转盘一起运动，当较小时，盘对物块的静摩擦力提供向心力，此时绳子无拉力当增大时，静摩擦力也随之增大，当静摩擦力达到最大值时，还不足以提供向心力，物块将做离心运动但绳子拉力会阻止物块的滑动所以绳子是否有拉力，应先判断最大静摩擦力是否足以提供向心力设物块与转盘间的静摩擦力达到最大值时转盘的角速度为0，根据牛顿第二定律有mgmr.解得0 .(1)当1 时，10，此时绳子的拉力和最大静摩擦力一起提供物块做圆周运动的向心力，即f2mgmr，f2mrmgmg.7bc小球沿管道做圆周运动的向心力由重力及管道对小球的支持力的合力沿半径方向的分力提供由于管道的内、外壁都可以提供支持力，因此过最高点的最小速度为0，a错误，b正确；小球在水平线ab以下受外侧管壁指向圆心的支持力作用，c正确；在ab线以上是否受外侧管壁的作用力由速度大小决定，d错误8(1)2.42 m/s(2)2.6 n解析(1)在最高点水不流出的条件是水的重力不大于水做圆周运动所需要的向心力，即mgm，则所求最小速率v0 m/s2.42 m/s.(2)当水在最高点的速率大于v0时，只靠重力已不足以提供向心力，此时水杯底对水有一竖直向下的力，设为fn，由牛顿第二定律有fnmgm即fnmmg2.6 n由牛顿第三定律知，水对杯底的作用力fnfn2.6 n，方向竖直向上方法总结对于竖直面内的圆周运动，在最高点的速度v往往是临界速度，若速度大于此临界速度，则重力不足以提供所需向心力，不足的部分由向下的压力或拉力提供；若速度小于此临界速度，侧重力大于所需向心力，要保证物体不脱离该圆周，物体必须受到一个向上的力课后巩固练1d2c3c0.2 mgmg，货物做离心运动，正确选项为c.4c洗衣机脱水筒是应用离心运动的原理当脱水筒工作时，转速增大，使衣服及衣服上的水做离心运动，衣服由于离心运动到筒壁，筒壁施加弹力提供衣服转动的向心力，衣服以后就不再做离心运动，而衣服上的水，做圆周运动只靠与衣服之间的吸附力，转速增大时，这个力不足以提供向心力，所以水做离心运动，脱水筒停止工作后，衣服缠绕在一起与离心运动无关故正确选项为c.5d在凹形路面处支持力大于重力，且fnmgm.因v不变，r越小，fn越大，故在d处爆胎可能性最大6ac对衣物研究，竖直方向：fmg.水平方向：fnmr2mr(2n)2.当转速增大时，摩擦力f不变，弹力fn增大7b运动员做圆周运动所需的向心力由冰面对他的静摩擦力提供，要想做圆周运动，必须满足fm，而fmaxkmgf，解得v.8ac设球过最高点时的速度为vf合mgft，又f合，则mgft.当ft0时，v，故a选项正确；当v时，ft时，ft0，球能沿圆弧通过最高点可见，v 是球能沿圆弧过最高点的条件9ac游客随圆筒做圆周运动，当地板塌落后，游客仍能紧贴器壁而不落下去，是因为筒壁对游客的弹力指向圆心并提供向心力，方向垂直于筒壁游客还受摩擦力和重力，在竖直方向上受力平衡，故a、c正确10b设小球以速率v0通过最高点时，球对杆的作用力恰好为零，即mgm，v0 m/s m/s.由于v2.0 m/s m/s，则过最高点时，球对细杆