2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 預(yù)習(xí)案 高一物理教科版（2019）必修第二冊(cè)

2.3圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析預(yù)習(xí)案高一物理教科版（2019）必修第二冊(cè)1.能分析火車轉(zhuǎn)彎、汽車過(guò)橋等實(shí)例中的向心力來(lái)源。2.掌握豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度計(jì)算。3.理解離心現(xiàn)象的產(chǎn)生條件。重點(diǎn)火車傾斜軌道轉(zhuǎn)彎、汽車水平轉(zhuǎn)彎等水平面上的圓周運(yùn)動(dòng)分析；豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題分析例如拱形橋最高點(diǎn)的臨界速度難點(diǎn)向心力的動(dòng)態(tài)分析一、汽車通過(guò)拱形橋1.在橋頂，汽車對(duì)橋面的壓力①________汽車實(shí)際重力。2.當(dāng)速度達(dá)到臨界值時(shí)，駕駛員會(huì)產(chǎn)生②________感。3.凹形路面最低點(diǎn)壓力公式：N=③________。二、旋轉(zhuǎn)秋千1.懸繩拉力T的豎直分力平衡④________。2.旋轉(zhuǎn)角速度與繩長(zhǎng)L的關(guān)系式：=⑤________3.當(dāng)時(shí)，說(shuō)明趨近于⑥____________三、火車轉(zhuǎn)彎1.當(dāng)火車以設(shè)計(jì)速度v0通過(guò)傾斜軌道時(shí)，內(nèi)外軌對(duì)車輪的側(cè)壓力為⑦_(dá)_______2.實(shí)際速度v>v0時(shí)，⑧_________軌將承受額外壓力3.軌道傾角的計(jì)算時(shí)：=⑨________四、離心運(yùn)動(dòng)1.在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于合外力提供的向心力⑩______________，以致物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的?_________方向飛出或?___________而去的運(yùn)動(dòng)叫作離心運(yùn)動(dòng)。2.洗衣機(jī)脫水時(shí)，水分被甩出是因?yàn)?_________力不足以提供向心力。3.制作“棉花糖”利用熔融糖漿的?___________運(yùn)動(dòng)

答案：①小于②失重③④重力⑤⑥無(wú)窮大⑦零⑧外⑨⑩消失或不足?切線?遠(yuǎn)離圓心?吸附?離心1.如圖所示，長(zhǎng)L的輕桿兩端分別固定著可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為2m和m的小球，置于光滑水平桌面上，輕桿中心O有一豎直方向的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸。當(dāng)輕桿繞軸以角速度ω在水平桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸受桿的拉力大小為()A. B. C. D.2.如圖所示，賽車在跑道上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，這是由于賽車行駛到彎道時(shí)()A.運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才造成賽車沖出跑道的B.運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有及時(shí)加速才造成賽車沖出跑道的C.由公式可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道D.由公式可知，彎道半徑越小，越容易沖出跑道3.某次軍事演習(xí)中，甲、乙兩架戰(zhàn)斗機(jī)均在空中水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)戰(zhàn)斗機(jī)僅受空氣對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)的升力（方向與機(jī)翼平面垂直）和重力。已知甲、乙做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相同，且甲的速率大于乙的速率，則甲、乙兩架戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼與水平面間的夾角與的大小關(guān)系為()A. B. C. D.無(wú)法確定4.如圖甲所示，滾筒洗衣機(jī)脫水時(shí)，滾筒內(nèi)的衣物隨滾筒在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型，A、C兩點(diǎn)分別為衣物運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，B、D兩點(diǎn)與圓筒圓心等高，則對(duì)脫水過(guò)程.下列說(shuō)法正確的是()A.從A到C衣物處于失重狀態(tài) B.在B、D兩點(diǎn)衣物的加速度相同C.脫水效果最好的位置在C點(diǎn) D.已脫水的衣物在A點(diǎn)受到的合力最小5.在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會(huì)略高于內(nèi)軌。如圖所示，當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度（θ為兩軌所在面與水平面間的傾角，r為轉(zhuǎn)彎半徑）轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)軌和外軌均不會(huì)受到輪緣的擠壓，則()A.當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車的實(shí)際轉(zhuǎn)彎速度越小越好B.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，規(guī)定的行駛速度變小C.當(dāng)火車速率大于v時(shí)，外軌和內(nèi)軌都將受到輪緣的擠壓D.當(dāng)火車速率小于v時(shí)，內(nèi)軌都將受到輪緣的擠壓6.小明爸爸開(kāi)車回山區(qū)的老家，途中要經(jīng)過(guò)一段如圖甲所示波浪路，該路段可簡(jiǎn)化為豎直平面內(nèi)的兩段半徑相等的圓弧軌道，如圖乙所示，P為最低點(diǎn)，Q為最高點(diǎn)。小明爸爸駕駛汽車以恒定速率v通過(guò)了該路段，整個(gè)過(guò)程中汽車始終未脫離路面，且過(guò)P、Q兩點(diǎn)時(shí)汽車對(duì)地面的壓力差為1.6G，其中G為汽車總重量，則下列說(shuō)法正確的是()A.汽車通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)地面的壓力大小為0.6GB.汽車通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)地面的壓力為通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的9倍C.若汽車以0.5v的速度行駛，則通過(guò)P、Q兩點(diǎn)時(shí)汽車對(duì)地面的壓力差為0.8GD.為防止汽車爆胎，通過(guò)P點(diǎn)時(shí)應(yīng)增大汽車的速度

答案以及解析1.答案：A解析：由向心力公式，對(duì)質(zhì)量為2m的小球受力分析，可得轉(zhuǎn)軸對(duì)小球的拉力方向指向圓心O，對(duì)質(zhì)量為m的小球受力分析，可得轉(zhuǎn)軸對(duì)小球的拉力方向指向圓心O。由牛頓第三定律可知，小球?qū)D(zhuǎn)軸的力與轉(zhuǎn)軸對(duì)小球的力等大反向，則轉(zhuǎn)軸受桿拉力的大小為故選A。2.答案：D解析：賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，它需要的向心力是由賽車與地面間的摩擦力提供的，根據(jù)彎道半徑不變時(shí)，速度越大，所需的向心力越大，摩擦力不足以提供向心力時(shí)，賽車將沖出跑道。同理在速度大小不變時(shí)，彎道半徑越大，所需向心力越小，越不容易沖出跑道。故ABC錯(cuò)誤；D正確。故選D。3.答案：C解析：根據(jù)升力與重力的合力提供向心力和向心力方程可知甲、乙做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相同，且甲的速率大于乙的速率，則即故選C。4.答案：C解析：從A到C衣物豎直方向的分加速度先向下后向上，因此先失重后超重，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在B、D兩點(diǎn)衣物的加速度大小相等，方向相反，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在C位置，衣物對(duì)圓筒的壓力最大，脫水效果最好，選項(xiàng)C正確；已脫水的衣物在各點(diǎn)受到的合力大小相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.答案：D解析：AD.火車以某一速度v通過(guò)某彎道時(shí)，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力由圖可以得出合力等于向心力，故當(dāng)轉(zhuǎn)彎的實(shí)際速度小于規(guī)定速度v時(shí)，火車所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火車有向心趨勢(shì)，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓內(nèi)軌，故A錯(cuò)誤，D正確；B.由知，規(guī)定行駛的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)，當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，規(guī)定的行駛速度不變，故B錯(cuò)誤；C.當(dāng)轉(zhuǎn)彎的實(shí)際速度大于規(guī)定速度v時(shí)，火車所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火車有離心趨勢(shì)，此時(shí)外軌對(duì)火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓外軌，故C錯(cuò)誤。故選D。6.答案：B解析：設(shè)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)地面對(duì)汽車的支持力為，則，設(shè)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)地面對(duì)汽車的支持力為，則，由題意