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

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⑪_________方向飞出或⑫___________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⑬_________力不足以提供向心力。3.制作“棉花糖”利用熔融糖浆的⑭___________运动

答案：①小于②失重③④重力⑤⑥无穷大⑦零⑧外⑨⑩消失或不足⑪切线⑫远离圆心⑬吸附⑭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0.6GB.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0.8GD.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