火車轉(zhuǎn)彎(圓周運動)問答-帶解析帶規(guī)范標準答案

,.火車轉(zhuǎn)彎（圓周運動）問題圓周運動專題二題號 一 二 總分得分一、單選題（本大題共9小題，共36.0分）高速公路的拐彎處,通常路面是外高內(nèi)低,如圖所示,在某路段車向左轉(zhuǎn)彎,司機左側(cè)謝謝閱讀的路面比右側(cè)路面低一些.車的運動可看作是做半徑為R的圓周運動.內(nèi)外路面高度差為h,路基的水平寬度為.已知重力加速為g,要使車輪與路面之間的橫向摩擦力(即垂直于前進方向的摩擦力)等于零,則汽車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)等于()感謝閱讀A.√?B.√C.D.√?【答案】D【解析】解：路面的斜角為,作出車的受力圖由數(shù)學(xué)知識得： =?如圖,支持力與重力的合力提供向心力,由牛頓第二定律得： = 2精品文檔放心下載聯(lián)立得 =√?故選：D,.由題意知汽車轉(zhuǎn)彎時所需的心力完全由重力和支持力的合力提供,根據(jù)受分析計算即可謝謝閱讀得出結(jié)論．類似于火車拐彎問題,知道按條件轉(zhuǎn)彎時,向心力由重力和支持力的合力提供．感謝閱讀如圖所示的圓周運動,下列說法不正確的是()如圖a,汽車通過拱橋的最高點處于失重狀態(tài)置如圖b,火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,外軌對外側(cè)車輪的輪緣會有擠壓作用謝謝閱讀如圖c,鋼球在水平面做圓周運動,鋼球距懸點的距離為,則圓錐擺的周期=感謝閱讀2√如圖d,在水平公路上行駛的汽車,車輪與路面之間的靜摩擦力提供轉(zhuǎn)彎所需的向心力感謝閱讀【答案】C【解析】【分析】根據(jù)加速度的方向確定汽車在最高點處于超重還是失重；根據(jù)合力提供向心力得出角速精品文檔放心下載度的表達式,從而進行判斷；抓住重力不變,結(jié)合平行四邊形定則比較支持力和向心力,結(jié)精品文檔放心下載合半徑不同分析角速度的關(guān)系；當火車轉(zhuǎn)彎的速度超過規(guī)定速度,支持力和重力的合力精品文檔放心下載不夠提供向心力,會擠壓外軌。此題考查圓周運動常見的模型,每一種模型都要注意受力分析找到向心力,從而根據(jù)公式謝謝閱讀,.判定運動情況,如果能記住相應(yīng)的規(guī)律,做選擇題可以直接應(yīng)用,從而大大的提高做題的感謝閱讀速度,所以要求同學(xué)們要加強相關(guān)知識的記憶。【解答】A.汽車在最高點 ? = 2知 < ,故處于失重狀態(tài),故A正確；謝謝閱讀B.火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,外軌對內(nèi)輪緣會有擠壓作用,故B正確；感謝閱讀C.圓錐擺,重力和拉力的合力 = = 42 , = ,則圓錐擺的周期感謝閱讀,故C錯誤；D.在水平公路上行駛的汽車,車輪與路面之間的靜摩擦力提供轉(zhuǎn)彎所需的向心力,故D正精品文檔放心下載確。本題要求選不正確的,故選C?；疖囖D(zhuǎn)彎可近似看成是做勻速圓周運動,當火車速度提高時會使軌道的外軌受損.為謝謝閱讀解決火車高速轉(zhuǎn)彎時外軌受損這一難題,你認為以下措施可行的是( )精品文檔放心下載A.

減小內(nèi)外軌的高度差

B.

增加內(nèi)外軌的高度差C.

減小彎道半徑

D.

增大火車質(zhì)量【答案】B【解析】【分析】火車轉(zhuǎn)彎時需要向心力,若重力和軌道的彈力的合力充當向心力,則內(nèi)外軌道均不受側(cè)壓感謝閱讀力；根據(jù)向心力公式可得出解決方案。本題考查了牛頓第二定律在圓周運動中的應(yīng)用,火車轉(zhuǎn)彎是向心力的實際應(yīng)用之一,應(yīng)掌謝謝閱讀握火車向心力的來源,以及如何減小內(nèi)外軌道的壓力?！窘獯稹?.火車轉(zhuǎn)彎時為減小外軌所受壓力,可使外軌略離于內(nèi)軌,使軌道形成斜面,若火車速度合感謝閱讀適,內(nèi)外軌均不受擠壓.此時,重力與支持力的合力提供向心力,如圖：精品文檔放心下載2得： =√tan當火車速度增大時,應(yīng)適當增大轉(zhuǎn)彎半徑或增加內(nèi)外軌道的高度差,故B正確,ACD錯誤。精品文檔放心下載故選B?；疖囖D(zhuǎn)彎時,如果鐵路彎道水平,外軌輪緣(圖)的彈力提供了火車轉(zhuǎn)彎的向心力(圖),使得鐵軌和輪緣極易受損.在實際修筑鐵路時,彎道外的外軌會略高于內(nèi)軌(圖),當火車以規(guī)定的行駛速率v轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)外軌均不會受到輪緣的擠壓,則下列說法正確的是()謝謝閱讀當火車的速率小于v時,火車將有向外側(cè)沖出軌道的危險精品文檔放心下載當火車的速率大于v時,火車將有向外側(cè)沖出軌道的危險感謝閱讀當火車的速率小于v時,內(nèi)、外軌均不受到輪緣的擠壓感謝閱讀當火車的質(zhì)量改變時,規(guī)定的行駛速率v將隨之改變,.【答案】B【解析】解：A、當火車以規(guī)定的行駛速率v轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)外軌均不會受到輪緣的擠壓,火精品文檔放心下載車靠重力和支持力的合力提供向心力,當火車速率小于v時,重力和支持力的合力大于向謝謝閱讀心力,火車會擠壓內(nèi)軌,故A、C錯誤。B、當火車的速率大于v,重力和支持力的合力不夠提供向心力,有離心的趨勢,會擠壓外軌,精品文檔放心下載故B正確。D、根據(jù) = 2得,規(guī)定速度=√ ,與火車的質(zhì)量無關(guān),故D錯誤。謝謝閱讀故選：B?；疖嚬諒潟r以規(guī)定速度行駛,此時火車的重力和支持力的合力提供圓周運動所需的向心謝謝閱讀力.若速度大于規(guī)定速度,重力和支持力的合力不夠提供,此時外軌對火車有側(cè)壓力；若速感謝閱讀度小于規(guī)定速度,重力和支持力的合力提供偏大,此時內(nèi)軌對火車有側(cè)壓力．謝謝閱讀解決本題的關(guān)鍵知道火車拐彎時對內(nèi)外軌均無壓力,此時靠重力和支持力的合力提供圓感謝閱讀周運動的向心力．火車轉(zhuǎn)彎時可認為是在水平面做圓周運動。為了讓火車順利轉(zhuǎn)彎,同時避免車輪和鐵軌受損,一般在修建鐵路時會讓外軌高于精品文檔放心下載內(nèi)軌,當火車以設(shè)計速度 轉(zhuǎn)彎時,車輪與鐵軌之間沒有側(cè)向擠謝謝閱讀壓,受力如圖所示。下列說法正確的是( )A.當火車轉(zhuǎn)彎的速度大于 時,則輪緣會側(cè)向擠壓外軌謝謝閱讀B.當火車轉(zhuǎn)彎的速度大于 時,則輪緣會側(cè)向擠壓內(nèi)軌謝謝閱讀,.轉(zhuǎn)彎時設(shè)計速度越小,外軌的高度應(yīng)該越高轉(zhuǎn)彎時設(shè)計速度越大,外軌的高度應(yīng)該越低【答案】A【解析】【分析】火車轉(zhuǎn)彎時以規(guī)定的速率 行駛,剛好依靠軌道對火車的支持力和火車的重力的合力提謝謝閱讀供火車轉(zhuǎn)彎做勻速圓周運動所需要的向心力,若火車轉(zhuǎn)彎的速率大于 ,火車所需要的向感謝閱讀心力增大,火車的支持力和火車的重力的合力不足以提供向心力,火車過彎道時將擠壓外謝謝閱讀軌,同時軌道對火車的支持力將增大。同理可分析火車轉(zhuǎn)彎的速率小于 的情況。感謝閱讀本題關(guān)鍵是根據(jù)牛頓第二定律,從保護鐵軌的角度得出火車車輪邊緣與鐵軌恰好無擠壓謝謝閱讀的臨界速度,然后結(jié)合離心運動的知識進行分析討論?！窘獯稹?當火車速度大于0時,重力和支持力的合力不足以提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力,火車有離精品文檔放心下載心運動的趨勢,會擠壓外軌,對外軌有壓力,故A正確,B錯誤；精品文檔放心下載.火車轉(zhuǎn)彎時,為了保護鐵軌,應(yīng)避免車輪邊緣與鐵軌間的摩擦,故火車受到的重力和支精品文檔放心下載持力的合力完全提供向心力,如圖所示：根據(jù)牛頓第二定律得：解得：設(shè)計時外軌越高,角越大,設(shè)計時速越大,故CD均錯誤。精品文檔放心下載故選A。,.有關(guān)圓周運動的基本模型,下列說法正確的是(??)如圖a,汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)如圖b所示是一圓錐擺,增大,但保持圓錐的高不變,則圓錐擺的角速度也不變謝謝閱讀如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速度圓周運動,則在A、B兩位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等感謝閱讀如圖d,火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,外軌對輪緣不會有擠壓作用精品文檔放心下載【答案】B【解析】【分析】此題考查圓周運動常見的模型,每一種模型都要注意受力分析找到向心力,結(jié)合牛頓第二謝謝閱讀定律分析判斷,難度不大。分析每種模型中物體的受力情況,根據(jù)合力提供向心力求出相關(guān)的物理量,進行分析即可。謝謝閱讀【解答】A.汽車過凸橋最高點時,加速度的方向向下,處于失重狀態(tài),故A錯誤；感謝閱讀B.小球受到重力和繩的拉力作用,二者合力提供向心力。精品文檔放心下載向心力大小為： = tan,小球做圓周運動的半徑為：=tan=cos…①謝謝閱讀,. tan = 2 …② =√,可知保持圓錐擺的高度不變,則角速度不變,故B正確；感謝閱讀C.小球靠重力和支持力的合力提供向心力,重力不變,根據(jù)平行四邊形定則知,支持力相等,謝謝閱讀向心力相等,由 =?2r知r不同角速度不同,故C錯誤；謝謝閱讀D.火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,重力和支持力的合力不夠提供向心力,外軌受到擠壓,精品文檔放心下載故D錯誤。故選B。有關(guān)物體做圓周運動(忽略空氣阻力)的情景中,下列四幅圖片中描述錯誤的是感謝閱讀A.甲圖中,若相同,無論A、B質(zhì)量如何,隨角速度增大,半徑大的A先滑動精品文檔放心下載B.乙圖中,當火車過彎速度大于√tan時,和外軌接觸的車輪對外軌有側(cè)向外的精品文檔放心下載壓力C.丙圖中,小球在最高處加速度一定豎直向下,小球在最左端處于完全失重狀態(tài)感謝閱讀D.

丁圖中,無論、1

、、21

大小如何,兩小球做勻速圓周運動的周期相同2【答案】C【解析】略圖示為運動員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景,轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧,運動員始終與自行車在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時,只有當?shù)孛鎸嚨淖饔昧νㄟ^車(包括人)的精品文檔放心下載,.重心時,車才不會傾倒。設(shè)自行車和人的總質(zhì)量為M,輪胎與路面間的動摩擦因數(shù),感謝閱讀為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。下列說法正確的是( )感謝閱讀車受到地面的支持力方向與車所在平面平行轉(zhuǎn)彎時車不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為√轉(zhuǎn)彎時車與地面間的靜摩擦力一定為轉(zhuǎn)彎速度越大,車所在平面與地面的夾角越小【答案】D【解析】【分析】本題考查車在水平路面轉(zhuǎn)彎問題,解題的關(guān)鍵是需要分析什么力給車提供向心力,轉(zhuǎn)彎時精品文檔放心下載車允許的最大速度。支持力方向與重力共線,拐彎時是利用摩擦力提供向心力；利用牛頓第二定律可以求出謝謝閱讀最大的速度；其摩擦力大小小于或等于最大靜摩擦力；利用重力和摩擦力的關(guān)系可以判精品文檔放心下載斷拐彎速度對角度的影響?！窘獯稹緼.車受到的地面的支持力方向與車所在平面垂直,故A錯誤；謝謝閱讀B.設(shè)自行車受到地面的彈力為N,則由=,又=,,根據(jù)牛頓第二定律,=2, =√ ,故B錯誤；C.車轉(zhuǎn)彎時,車與地面間靜摩擦力提供向心力,向心力的大小隨車速而變,故提供向心力的謝謝閱讀靜摩擦力要隨速度而變,最大達到 ,故C錯誤；D.地面對自行車的彈力N與摩擦力的合力過人與車的重心,則 , = 2,解得精品文檔放心下載,可見轉(zhuǎn)彎速度越大,車所在平面與地面的夾角越小,故D正確。精品文檔放心下載,.故選D。在高速公路的拐彎處,路面建造得外高內(nèi)低,即當車向右拐彎時,司機左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些,路面與水平面間的夾角為,設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧,要使車速為v時車輪與路面之間的橫向(即垂直于前進方向)摩擦力等于零,應(yīng)滿足()精品文檔放心下載A. = B. = C.sin2= D. =謝謝閱讀【答案】B【解析】【分析】汽車在水平面內(nèi)做圓周運動,如果路面是水平的,汽車做圓周運動的向心力只能由靜摩擦精品文檔放心下載力提供；如果外側(cè)路面高于內(nèi)側(cè)路面一個適當?shù)母叨?也就是路面向內(nèi)側(cè)傾斜一個適當精品文檔放心下載的角度,地面對車支持力的水平分量恰好提供車所需要的向心力時,車輪與路面的橫向精品文檔放心下載摩擦力正好等于零.在此臨界情況下對車受力分析,明確汽車所受合外力的方向：水平指感謝閱讀向圓心.然后由牛頓第二定律列方程求解．該題是一個實際問題,考查了圓周運動向心力公式,要求同學(xué)們能夠正確對物體進行受力精品文檔放心下載分析,屬于中檔題．【解答】車勻速轉(zhuǎn)彎,合力等于向心力,如圖根據(jù)牛頓第二定律： = 2,.解得： =2,B正確,ACD錯誤．故選B．二、多選題（本大題共6小題，共24.0分）10.如圖所示,在高速路口的轉(zhuǎn)彎處,路面外高內(nèi)低.已知內(nèi)外路面與水平面的夾角為,彎感謝閱讀道處圓弧半徑為R,重力加速度為g,當汽車的車速為 時,恰由支持力與重力的合力精品文檔放心下載提供了汽車做圓周運動的向心力,則( )A. 0=√B. 0=√C.當該路面結(jié)冰時, 要減小D.汽車在該路面行駛的速度 > 時,路面會對車輪產(chǎn)生沿斜面向下的摩擦力精品文檔放心下載【答案】AD【解析】【分析】要使車輪與路面之間的橫向摩擦力等于零,則汽車轉(zhuǎn)彎時,由路面的支持力與重力的合力精品文檔放心下載提供汽車的向心力,根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合數(shù)學(xué)知識求解車速,速率為 時,靠重力和支精品文檔放心下載持力的合力提供向心力,摩擦力為零,從而即可求解．本題是生活中圓周運動的問題,關(guān)鍵是分析物體的受力情況,確定向心力的來源．感謝閱讀解決本題的關(guān)鍵搞清向心力的來源,運用牛頓第二定律進行求解,知道速率為 時,靠重精品文檔放心下載力和支持力的合力提供向心力,摩擦力為零．【解答】,.解：AB、設(shè)路面的斜角為．以汽車為研究對象,作出汽車的受力圖,如圖．根據(jù)牛頓第二定律,得：2 解得：0=√ ,故A正確,B錯誤；C、當路面結(jié)冰時與未結(jié)冰時相比,由于支持力和重力不變,則 的值不變,故C錯誤；感謝閱讀D、車速若高于 ,所需的向心力增大,此時摩擦力可以指向內(nèi)側(cè),增大提供的力,車輛不會感謝閱讀向外側(cè)滑動,故D正確；故選：AD．(多選)鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的,已知內(nèi)外軌道對水平面傾角為,如圖所示,彎道處的圓弧半徑為R,火車質(zhì)量為(未畫出),下列說法正確的是()謝謝閱讀若轉(zhuǎn)彎時速度小于√tan,則內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓精品文檔放心下載若轉(zhuǎn)彎時速度小于√tan,外軌對外側(cè)車輪輪緣有擠壓謝謝閱讀若轉(zhuǎn)彎時速度小于√tan,這時鐵軌對火車的支持力大于精品文檔放心下載若轉(zhuǎn)彎時速度等于√tan,這時鐵軌對火車的支持力等于感謝閱讀【答案】AD【解析】【分析】,.火車在彎道處拐彎時火車的重力和軌道對火車的支持力的合力做為轉(zhuǎn)彎需要的向心力,謝謝閱讀當合力恰好等于需要的向心力時,火車對內(nèi)外軌道都沒有力的作用,速度增加,就要對外感謝閱讀軌擠壓,速度減小就要對內(nèi)軌擠壓?；疖囖D(zhuǎn)彎主要是分析清楚向心力的來源,再根據(jù)速度的變化,可以知道對內(nèi)軌還是對外軌謝謝閱讀有作用力?！窘獯稹?火車的重力和軌道對火車的支持力的合力恰好等于需要的向心力時,此時火車的速謝謝閱讀度正好是√ ,由題知,質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時速度小于√ ,所以內(nèi)軌對內(nèi)側(cè)感謝閱讀車輪輪緣有擠壓,故A正確,B錯誤；.當轉(zhuǎn)彎時速度等于√ ,內(nèi)外軌沒有擠壓力時,火車受重力和支持力,這時鐵軌對感謝閱讀火車的支持力 = ,若轉(zhuǎn)彎時速度小于√ ,由于內(nèi)軌對火車的作用力沿著軌道謝謝閱讀平面,可以把這個力分解為水平和豎直向上兩個分力,由于豎直向上的分力的作用,使支精品文檔放心下載持力變小,故C錯誤,D正確。故選AD。12.關(guān)于如圖a、b、c、d所示的四種圓周運動模型,說法正確的是( )感謝閱讀,.如圖a所示,汽車安全通過拱橋最高點時,車對橋面的壓力大于車的重力謝謝閱讀如圖b所示,質(zhì)量相同的兩小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,做勻速圓周運動的半徑小的小球所受到的向心力較小感謝閱讀如圖c所示,輕質(zhì)細桿一端固定一小球,繞另端O在豎直面內(nèi)做圓周運動,在最高點小球所受合力可能為零精品文檔放心下載如圖d所示,火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時,車輪不可能對內(nèi)外軌均謝謝閱讀無側(cè)向壓力【答案】BC【解析】【分析】本題考查幾種生活中常見的圓周運動。知道向心力的來源,知道向心力不是物體實際受到的力,而是物體受到的指向圓心方向的感謝閱讀合力。解題的關(guān)鍵是分析向心力的來源,知道向心力的性質(zhì)。感謝閱讀【解答】A.如圖a所示,汽車安全通過拱橋最高點時,根據(jù)牛頓第二定律有 = ? N車對橋面精品文檔放心下載，的壓力小于車的重力,故A錯誤；B.如圖b所示,在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的小球,受重力和拉力提供向心力,有謝謝閱讀,繩子與豎直方向的夾角越大向心力越大,所以做勻速圓周運動的半徑小的謝謝閱讀小球所受到的向心力較小,故B正確；C.如圖c所示,輕質(zhì)細桿一端固定一小球,繞另一端O在豎直面內(nèi)做圓周運動,過最高點的精品文檔放心下載臨界速度為0,在最高點小球所受合力可能為零,故C正確；感謝閱讀D.如圖d所示,火車以規(guī)定速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道,向心力由火車所受重力和支持謝謝閱讀,.力的合力提供,高于或者低于這個規(guī)定的速度,車輪對內(nèi)外軌均有側(cè)向壓力,故D錯誤。謝謝閱讀故選BC。如圖所示,火車質(zhì)量為m,火車轉(zhuǎn)彎半徑為R,鐵軌平面傾角為,精品文檔放心下載當火車以速率 駛過轉(zhuǎn)彎處時,由重力和支持力的水平合力完感謝閱讀全提供向心力,重力加速度為g,下列說法正確的是( )謝謝閱讀A.當以速率行駛時,向心力大小為02B.當以速率 行駛時,向心力大小為tan當以速率(>0)行駛時,火車輪緣與外軌擠壓謝謝閱讀當以速率(>0)行駛時,火車輪緣與內(nèi)軌擠壓【答案】ABC感謝閱讀【解析】【分析】根據(jù)圓周運動向心力公式和合力關(guān)系可得到向心力的表達式,根據(jù)行駛速度與規(guī)定速度精品文檔放心下載關(guān)系判斷擠壓那哪個軌道。質(zhì)點知道火車轉(zhuǎn)彎時若速度大于規(guī)定速度,重力和支持力的合力不夠提供向心力不夠,此謝謝閱讀時外軌對火車有側(cè)壓力；若速度小于規(guī)定速度,重力和支持力的合力提供偏大,此時內(nèi)軌精品文檔放心下載對火車有側(cè)壓力是解題的關(guān)鍵?！窘獯稹緼.由向心力公式可得 =02,故A正確；B.當以速率 行駛時,火車受到重力和支持力提供向心力,此時向心力等于重力和支持力精品文檔放心下載的合力,由力的合成知向心力 ,故B正確；,..當以速率(> 0)行駛時,重力和支持力的合力不夠提供向心力不夠,此時外軌對火精品文檔放心下載車有側(cè)壓力,故C正確,D錯誤。故選ABC。如圖所示,在修筑鐵路時