高一物理周末作业 圆周运动实例分析.doc

高一物理周末作业 圆周运动实例分析 201504041火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有_，需要_如果转弯时内外轨一样高，则由_提供向心力，这样，铁轨和车轮易受损如果转弯处外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力不再是竖直向上的，而是_，它与重力的合力指向_，为火车提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压适当设计内外轨的高度差，使火车以规定的速度行驶时，转弯需要的向心力几乎完全由_提供2当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别如下表所示. 内容项目凸形桥凹形桥受力分析图以a方向为正方向，根据牛顿第二定律列方程mgFN1mFN1mgmFN2mgmFN2mgm牛顿第三定律FN1FN1mgmFN2FN2mgm讨论v增大，FN1减小；当v增大到时，FN10v增大，FN2增大，只要v0，FN1mv2/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L2CL1L2D前三种情况均有可能题号123456789答案10.一辆质量为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)11.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7节生活中的圆周运动课前预习练1向心加速度向心力外轨对轮缘的弹力斜向弯道的内侧圆心重力G和支持力FN的合力2.平抛运动3(1)万有引力(2)等于完全失重4(1)远离(2)匀速圆周运动向心离心5合外力突然消失不足以大于课堂探究练1ABD20.195 m解析火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供的，如图所示，图中h为两轨高度差，d为两轨间距，mgtan m，tan ，又由于轨道平面和水平面间的夹角一般较小，可近似认为：tan sin .因此：，则h m0.195 m.点评近似计算是本题的关键一步，即当角度很小时：sin tan .3B4(1)10 m/s(2)105 N解析(1)汽车在凹形桥底部时对桥面压力最大，由牛顿第二定律得：FNmgm.代入数据解得vmax10 m/s.(2)汽车在凸形桥顶部时对桥面压力最小，由牛顿第二定律得：mgFN.代入数据解得FN105 N.由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于105 N.点评(1)汽车行驶时，在凹形桥最低点，加速度方向竖直向上，汽车处于超重状态，故对桥面的压力大于重力；在凸形桥最高点，加速度方向竖直向下，处于失重状态，故对桥面的压力小于重力(2)汽车在拱形桥的最高点对桥面的压力小于或等于汽车的重力当v时，FN0.当v时，汽车会脱离桥面，发生危险当0v时，0FNmg.5B物体在竖直平面内做圆周运动，受重力和拉力(支持力)的作用，若向心加速度向下，则mgFNm，有FNmg，物体处于超重状态；若mgm，则FN0.点评物体在竖直平面内做圆周运动时，在最高点处于失重状态；在最低点处于超重状态6C物体之所以产生离心现象是由于F合F向m2r，并不是因为物体受到离心力的作用，故A错；物体在做匀速圆周运动时，若它所受到的力突然都消失，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7ACD由F知，拉力变小，F不能提供所需向心力、r变大、小球做离心运动；反之，F变大，小球做向心运动8BC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9(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1A铁路弯道处外轨高于内轨，目的是由支持力的水平分力提供向心力，从而减小了铁轨与轮边缘间的侧向挤压力2B本题主要考查的是圆周运动的向心力问题试题把情景设置在高速公路拐弯处，比较新颖，同时也考查考生对实际问题的处理能力汽车向右拐弯时，受力如图所示汽车做圆周运动的圆心与汽车在同一水平面上，当支持力FN和重力G的合力刚好是汽车沿圆弧运动的向心力时，汽车与路面之间的横向摩擦力就为0，因此由mgtan m可得arctan ，故本题应选B.3D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4AC对衣物研究，竖直方向：Ffmg.水平方向：FNmr2mr(2n)2.当转速增大时，摩擦力Ff不变，弹力FN增大5AC火车转弯时重力和支持力的合力提供向心力，则mgtan m，v.当v一定时，r越小，越大，而车轨间距恒定，故h越大，A对，B错；当r一定时，v越大，越大，同理h越大，C对，D错6B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Ffm，而FfmaxkmgFf，解得v.7AC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8AC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9B汽车在水平面上运动时，kL1mg，汽车在凸形桥最高点时，mgkL2mv2/R，两式比较得L1L2.101 900 N解析对汽车在拱形桥的最高点受力分析如图所示，由于车速不变，所以在运动方向上有FFf；汽车在桥的最高点时，车的重力和桥对车的支持力的合力是使汽车做圆周