《2019-2020学年高中物理沪科版必修2习题：2.3 圆周运动的案例分析 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理沪科版必修2习题：2.3 圆周运动的案例分析 Word版含解析.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2.3 圆周运动的案例分析圆周运动的案例分析 课后篇巩固探究巩固探究 学业水平引导 一、选择题 1.(多选)火车在铁轨上转弯可以看做是做匀速圆周运动,火车速度提高易使外轨受损。 为解决火车高速转弯时使 外轨受损这一难题,你认为理论上可行的措施是( ) A.减小弯道半径 B.增大弯道半径 C.适当减小内外轨道的高度差 D.适当增加内外轨道的高度差 解析:当火车速度增大时,可适当增大转弯半径或适当增大轨道倾角,以减小外轨所受压力。 答案:BD 2.(多选)右图是汽车以速度 v 通过一弧形的拱桥顶端时,关于汽车受力的说法正确的是( ) A.汽车的向心力就是它所受的重力 B.汽车的向心力是它所受的重力
2、与支持力的合力,方向指向圆心 C.汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用 D.汽车受到的支持力比重力小 解析:汽车以速度 v 通过一弧形的拱桥顶端时,汽车受重力、 支持力、 牵引力和摩擦力,重力与支持力的合力提供 向心力,方向指向圆心,A、C 错误,B 正确;由 mg-FN=m可知,汽车受到的支持力比重力小,D 正确。 2 答案:BD 3.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 全速度应为( ) A.v=kB.v C.vD.v 解析:当处于临界状态时,有 kmg=m,得临界速度 v=,故安全速度 v。 2 答案:B 4
3、.(多选)在某转弯处,规定火车行驶的速率为 v0,则下列说法正确的是( ) A.当火车以速率 v0行驶时,火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向 B.当火车的速率 vv0时,火车对外轨有向外的侧向压力 C.当火车的速率 vv0时,火车对内轨有向内的挤压力 D.当火车的速率 vv0时,火车重力与支持力的合力不足以提供向心力,火车对外轨有向外的侧 向压力;当火车的速率 vvc时,支持力的水平分力小于所需向心力,汽车 有向外侧滑动的趋势,在摩擦力大于最大静摩擦力前不会侧滑,故选项 B 错误,选项 C 正确。 答案:AC 二、非选择题 7.有一辆质量为 1 000 kg 的小汽车驶上圆弧半径为 5
4、0 m 的拱桥。 求:(地球半径 R=6 400 km,重力加速度 g 取 10 m/s2) (1)汽车到达桥顶时速度为 5 m/s,汽车对桥的压力是多大? (2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空? (3)如果拱桥的半径增大到与地球半径 R 一样,汽车要在桥面上腾空,速度要多大? 解析:(1)当车在桥顶时,由 mg-FN=m得 FN=9 500 N,由牛顿第三定律得汽车对桥的压力为 9 500 N。 2 (2)令 FN=0 时,v=10 m/s=22.4 m/s。 5 (3)当变为地球半径时,v=8 km/s。 答案:(1)9 500 N (2)22.4 m/s (3)8 km/
5、s 能力素养拓展 一、选择题 1.(多选)铁路转弯处的弯道半径 r 是根据地形决定的。 弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差 h 的设计不仅 与 r 有关,还与火车在弯道上的行驶速率 v 有关。下列说法正确的是( ) A.v 一定时,r 越小则要求 h 越大 B.v 一定时,r 越大则要求 h 越大 C.r 一定时,v 越小则要求 h 越大 D.r 一定时,v 越大则要求 h 越大 解析:设轨道平面与水平方向的夹角为 ,由 mgtan =m得 tan =,又因为 tan sin = ,所以,可见 v 一 2 2 = 2 定时,r 越大,h 越小,故 A 正确,B 错误;当 r 一定时,v 越
6、大,h 越大,故 C 错误,D 正确。 答案:AD 2.导学号 44904027(多选)右图是光滑轨道,小球滑下经平直部分冲上圆弧部分的最高点 A 时, 对圆弧的压力为 mg,已知圆弧的半径为 R,则( ) A.在最高点 A,小球受重力和向心力 B.在最高点 A,小球受重力和圆弧的压力 C.在最高点 A,小球的速度为 D.在最高点 A,小球的向心加速度为 2g 解析:小球在最高点受重力和压力,由牛顿第二定律得 FN+mg=ma,又 FN=mg,所以 a=2g,故 B、D 正确。 答案:BD 3.如图所示,汽车车厢顶部悬挂一轻质弹簧,弹簧拴一个质量为 m 的小球。 当汽车在水平面上匀速行驶时弹簧
7、长 度为 L1,当汽车以同一速度通过一个桥面为弧形的凸形桥的最高点时弹簧长度为 L2,下列说法正确的是( ) A.L1=L2B.L1L2 C.L1L2。 2 答案:B 二、非选择题 4.某游乐场里的赛车场为圆形,半径为 100 m,一赛车和乘客的总质量为 100 kg,车轮与地面间的最大静摩擦力为 600 N。(g 取 10 m/s2) (1)若赛车的速度达到 72 km/h,这辆车在运动过程中会不会发生侧移? (2)若将场地建成外高内低的圆形,且倾角为 30,并假设车轮和地面之间的最大静摩擦力不变,为保证赛车的行 驶安全,赛车最大行驶速度应为多大? 解析:(1)赛车在场地上做圆周运动的向心力
8、由静摩擦力提供,如图甲所示。赛车做圆周运动所需的向心力为 F= =400 N600 N,所以赛车在运动过程中不会发生侧移。 2 甲 乙 (2)若将场地建成外高内低的圆形,则赛车做匀速圆周运动的向心力由重力 mg、支持力 FN和静摩擦力的合 力来提供,图乙为赛车做圆周运动的后视图(赛车正垂直纸面向里运动)。赛车以最大速度行驶时,地面对赛车的 摩擦力为最大静摩擦力。由牛顿第二定律得 水平方向:FNsin +fmaxcos =m max2 竖直方向:FNcos -fmaxsin -mg=0 代入数据解得 vmax=35.6 m/s。 ( max+ sin) cos 答案:(1)不会 (2)35.6 m/s