高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動(dòng) 2_3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2

《高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動(dòng) 2_3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動(dòng) 2_3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析 (建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1(2016合肥高一檢測(cè))飛機(jī)俯沖拉起時(shí)，飛行員處于超重狀態(tài)，此時(shí)座位對(duì)飛行員的支持力大于所受的重力，這種現(xiàn)象叫過荷過荷過重會(huì)造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，暫時(shí)失明，甚至昏厥受過專門訓(xùn)練的空軍飛行員最多可承受9倍重力的支持力影響取g10 m/s2，則當(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖速度為 100 m/s 時(shí)，圓弧軌道的最小半徑為()A100 m B111 mC125 m D250 m【解析】由題意知，8mgm ，代入數(shù)值得R125 m.【答案】C2.(2016石家莊高一檢測(cè))如圖2311所示，當(dāng)汽車通過拱橋頂點(diǎn)的速度為10 m/s 時(shí)，車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐?如果要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時(shí)，不受摩擦力作用，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為()圖2311A15 m/s B20 m/sC25 m/s D30 m/s【解析】當(dāng)v10 m/s時(shí)，mg mgm 當(dāng)FN0時(shí)，mgm 由解得v120 m/s.【答案】B3(2016寧波高一檢測(cè))如圖2312所示，某公園里的過山車駛過軌道的最高點(diǎn)時(shí)，乘客在座椅里面頭朝下，人體顛倒，若軌道半徑為R，人體受重力為mg，要使乘客經(jīng)過軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力等于自身的重力，則過山車在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為()圖2312A0 BC. D.【解析】由題意知Fmgm即2mgm，故速度大小v，C正確【答案】C4(多選)在某轉(zhuǎn)彎處，規(guī)定火車行駛的速率為v0，則下列說法中正確的是()A當(dāng)火車以速率v0行駛時(shí)，火車的重力與支持力的合力方向一定沿水平方向B當(dāng)火車的速率vv0時(shí)，火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力C當(dāng)火車的速率vv0時(shí)，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D當(dāng)火車的速率vv0時(shí)，火車重力與支持力的合力不足以提供向心力，火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力；當(dāng)火車的速率vv0時(shí)，火車重力與支持力的合力大于火車所需的向心力，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的側(cè)向壓力，選項(xiàng)B、D正確，C錯(cuò)誤【答案】ABD5冰面對(duì)溜冰運(yùn)動(dòng)員的最大靜摩擦力為運(yùn)動(dòng)員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運(yùn)動(dòng)員，其安全速度應(yīng)為()AvkBvCv Dv 【解析】當(dāng)處于臨界狀態(tài)時(shí)，有kmgm，得臨界速度v.故安全速度v.【答案】B6(多選)(2016連云港高一檢測(cè))鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān)下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690022】Av一定時(shí)，r越小則要求h越大Bv一定時(shí)，r越大則要求h越大Cr一定時(shí)，v越小則要求h越大Dr一定時(shí)，v越大則要求h越大【解析】設(shè)軌道平面與水平方向的夾角為，由mgtan m，得tan ，又因?yàn)閠an sin ，所以.可見v一定時(shí)，r越大，h越小，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)r一定時(shí)，v越大，h越大，故C錯(cuò)誤，D正確【答案】AD7(多選)火車在鐵軌上轉(zhuǎn)彎可以看做是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火車速度提高易使外軌受損為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)使外軌受損這一難題，你認(rèn)為理論上可行的措施是()A減小彎道半徑B增大彎道半徑C適當(dāng)減小內(nèi)外軌道的高度差D適當(dāng)增加內(nèi)外軌道的高度差【解析】當(dāng)火車速度增大時(shí)，可適當(dāng)增大轉(zhuǎn)彎半徑或適當(dāng)增大軌道傾角，以減小外軌所受壓力【答案】BD8(多選)(2013全國(guó)卷)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶如圖2313，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為vc時(shí)，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)則在該彎道處()圖2313A路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低 B車速只要低于vc，車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C車速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)D當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，vc的值變小【解析】汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，說明公路外側(cè)高一些，支持力的水平分力剛好提供向心力，此時(shí)汽車不受靜摩擦力的作用，與路面是否結(jié)冰無關(guān)，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤當(dāng)vvc時(shí)，支持力的水平分力小于所需向心力，汽車有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，在摩擦力大于最大靜摩擦力前不會(huì)側(cè)滑，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確【答案】AC能力提升9.鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高度是不同的，已知內(nèi)外軌道平面與水平面的夾角為，如圖2314所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于 ，則()圖2314A內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B外軌對(duì)外側(cè)車輪輪緣有擠壓C這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力等于 D這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力大于 【解析】由牛頓第二定律F合m ，解得F合mgtan ，此時(shí)火車受重力和鐵路軌道的支持力作用，如圖所示，F(xiàn)Ncos mg，則FN ，內(nèi)、外軌道對(duì)火車均無側(cè)壓力，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C10(多選)在圖2315所示光滑軌道上，小球滑下經(jīng)平直部分沖上圓弧部分的最高點(diǎn)A時(shí)，對(duì)圓弧的壓力為mg，已知圓弧的半徑為R，則()圖2315A在最高點(diǎn)A，小球受重力和向心力B在最高點(diǎn)A，小球受重力和圓弧的壓力C在最高點(diǎn)A，小球的速度為 D在最高點(diǎn)A，小球的向心加速度為2g【解析】小球在最高點(diǎn)受重力和壓力，由牛頓第二定律得FNmgma又FNmg，所以a2g，B、D正確【答案】BD11如圖2316所示，是馬戲團(tuán)中上演的飛車節(jié)目，在豎直平面內(nèi)有半徑為R的圓軌道表演者騎著摩托車在圓軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)已知人和摩托車的總質(zhì)量為m，人以v1 的速度過軌道最高點(diǎn)B，并以v2v1 的速度過最低點(diǎn)A.求在A、B兩點(diǎn)軌道對(duì)摩托車的壓力大小相差多少？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690023】圖2316【解析】在B點(diǎn)，F(xiàn)Bmgm 解之得FBmg；在A點(diǎn)，F(xiàn)Amgm 解之得FA7mg.所以在A、B兩點(diǎn)軌道對(duì)車的壓力大小相差6mg.【答案】6mg12在公路轉(zhuǎn)彎處，常采用外高內(nèi)低的斜面式彎道，這樣可以使車輛經(jīng)過彎道時(shí)不必大幅減速，從而提高通行能力且節(jié)約燃料若某處有這樣的彎道，其半徑為r100 m，路面傾角為，且tan 0.4，取g10 m/s2.(1)求汽車的最佳通過速度，即不出現(xiàn)側(cè)向摩擦力時(shí)的速度(2)若彎道處側(cè)向動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求汽車的最大速度【解析】(1)如圖甲所示，當(dāng)汽車通過彎道時(shí)，做水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，不出現(xiàn)側(cè)向摩擦力時(shí)，汽車受到重力G和路面的支持力N兩個(gè)力作用，兩力的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力則有mgtan m所以v0 m/s20 m/s.(2)當(dāng)汽車以最大速度通過彎道時(shí)的受力分析如圖乙所示將支持力N和摩擦力f進(jìn)行正交分解，有N1Ncos ，N2Nsin ，f1fsin ，f2fcos 所以有Gf1N1，N2f2F向，且fN由以上各式可解得向心力為F向 mg mg 根據(jù)F向m可得v m/s15 m/s.【答案】(1)20 m/s(2)15 m/s