资源简介

2.3 圆周运动的实例分析 预习案 高一物理教科版（2019）必修第二册
1.能分析火车转弯、汽车过桥等实例中的向心力来源。
2.掌握竖直面内圆周运动的临界速度计算。
3.理解离心现象的产生条件。
重点
火车倾斜轨道转弯、汽车水平转弯等水平面上的圆周运动分析；
竖直面上的圆周运动临界问题分析例如拱形桥最高点的临界速度
难点
向心力的动态分析
一、汽车通过拱形桥
1.在桥顶，汽车对桥面的压力①________汽车实际重力。
2.当速度达到临界值时，驾驶员会产生②________感。
3.凹形路面最低点压力公式：N = ③________。
二、旋转秋千
1.悬绳拉力T的竖直分力平衡④________。
2.旋转角速度与绳长L的关系式： = ⑤________
3.当时，说明趋近于⑥____________
三、火车转弯
1.当火车以设计速度v0通过倾斜轨道时，内外轨对车轮的侧压力为⑦________
2.实际速度v > v0时，⑧_________轨将承受额外压力
3.轨道倾角的计算时：=⑨________
四、离心运动
1.在做圆周运动时，由于合外力提供的向心力⑩______________，以致物体沿圆周运动的 _________方向飞出或 ___________而去的运动叫作离心运动。
2.洗衣机脱水时，水分被甩出是因为 _________力不足以提供向心力。
3.制作“棉花糖”利用熔融糖浆的 ___________运动
答案：
①小于 ②失重 ③ ④重力 ⑤ ⑥无穷大 ⑦零 ⑧外 ⑨ ⑩消失或不足 切线 远离圆心 吸附 离心
1.如图所示，长L的轻杆两端分别固定着可视为质点的质量为2m和m的小球，置于光滑水平桌面上，轻杆中心O有一竖直方向的固定转动轴。当轻杆绕轴以角速度ω在水平桌面上转动时，转轴受杆的拉力大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，赛车在跑道上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，这是由于赛车行驶到弯道时( )
A.运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的
B.运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的
C.由公式可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道
D.由公式可知，弯道半径越小，越容易冲出跑道
3.某次军事演习中，甲、乙两架战斗机均在空中水平面内做匀速圆周运动，此时战斗机仅受空气对战斗机的升力（方向与机翼平面垂直）和重力。已知甲、乙做圆周运动的轨迹半径相同，且甲的速率大于乙的速率，则甲、乙两架战斗机机翼与水平面间的夹角与的大小关系为( )
A. B. C. D.无法确定
4.如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒内的衣物随滚筒在竖直面内做匀速圆周运动，可简化为如图乙所示模型，A、C两点分别为衣物运动的最高点和最低点，B、D两点与圆筒圆心等高，则对脱水过程.下列说法正确的是( )
A.从A到C衣物处于失重状态 B.在B、D两点衣物的加速度相同
C.脱水效果最好的位置在C点 D.已脱水的衣物在A点受到的合力最小
5.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（θ为两轨所在面与水平面间的倾角，r为转弯半径）转弯时，内轨和外轨均不会受到轮缘的挤压，则( )
A.当火车转弯时，火车的实际转弯速度越小越好
B.当火车质量改变时，规定的行驶速度变小
C.当火车速率大于v时，外轨和内轨都将受到轮缘的挤压
D.当火车速率小于v时，内轨都将受到轮缘的挤压
6.小明爸爸开车回山区的老家，途中要经过一段如图甲所示波浪路，该路段可简化为竖直平面内的两段半径相等的圆弧轨道，如图乙所示，P为最低点，Q为最高点。小明爸爸驾驶汽车以恒定速率v通过了该路段，整个过程中汽车始终未脱离路面，且过P、Q两点时汽车对地面的压力差为1.6G，其中G为汽车总重量，则下列说法正确的是( )
A.汽车通过P点时对地面的压力大小为0.6G
B.汽车通过P点时对地面的压力为通过Q点时的9倍
C.若汽车以0.5v的速度行驶，则通过P、Q两点时汽车对地面的压力差为0.8G
D.为防止汽车爆胎，通过P点时应增大汽车的速度
答案以及解析
1.答案：A
解析：由向心力公式，对质量为2m的小球受力分析，可得转轴对小球的拉力
方向指向圆心O，对质量为m的小球受力分析，可得转轴对小球的拉力
方向指向圆心O。由牛顿第三定律可知，小球对转轴的力与转轴对小球的力等大反向，则转轴受杆拉力的大小为
故选A。
2.答案：D
解析：赛车在水平路面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的，根据
弯道半径不变时，速度越大，所需的向心力越大，摩擦力不足以提供向心力时，赛车将冲出跑道。同理在速度大小不变时，弯道半径越大，所需向心力越小，越不容易冲出跑道。故ABC错误；D正确。
故选D。
3.答案：C
解析：根据升力与重力的合力提供向心力和向心力方程可知
甲、乙做圆周运动的轨迹半径相同，且甲的速率大于乙的速率，则
即
故选C。
4.答案：C
解析：从A到C衣物竖直方向的分加速度先向下后向上，因此先失重后超重，选项A错误；在B、D两点衣物的加速度大小相等，方向相反，选项B错误；在C位置，衣物对圆筒的压力最大，脱水效果最好，选项C正确；已脱水的衣物在各点受到的合力大小相等，选项D错误。
5.答案：D
解析：AD.火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力
由图可以得出
合力等于向心力，故
当转弯的实际速度小于规定速度v时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，故A错误，D正确；
B.由知，规定行驶的速度与质量无关，当火车质量改变时，规定的行驶速度不变，故B错误；
C.当转弯的实际速度大于规定速度v时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误。
故选D。
6.答案：B
解析：设经过P点时地面对汽车的支持力为，则，设经过Q点时地面对汽车的支持力为，则，由题意可得，联立得，故，可得，，根据牛顿第三定律可知汽车通过P、Q两点时对地面的压力大小分别为，故A项错误，B项正确：若汽车以的速度行驶，由前面分析可知通过P、Q两点时汽车对地面的压力差为0.4G，C项错误；为防止汽车爆胎，通过P点时应当减小汽车的速度，D项错误。

展开更多......

收起↑