2023届高考物理一轮复习学案：高考动向15 生活中的圆周运动

高考动向15 生活中的圆周运动 知识框架 一、汽车过拱形桥 1．汽车过拱形桥(如图) 汽车在最高点满足关系：mg－N＝m，即N＝mg－m＜mg，汽车处于失重状态． (1)当v＝时，N＝0. (2)当0≤v<时，0<N≤mg. (3)当v>时，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险． 2． 汽车过凹形桥(如图) 汽车在最低点满足关系：N－mg＝，即N＝mg＋. 二、“旋转秋千”(圆锥摆模型) (1)向心力：F合＝mgtan_α (2)运动分析：F合＝mω2r＝mω2lsinα (3)缆绳与中心轴的夹角α满足cos α＝. （4）圆锥摆的周期T＝＝2π. 三、火车转弯 1．向心力来源：在铁路转弯处，内、外铁轨有高度差，火车在此处依据规定的速度行驶，转弯时，向心力几乎完全由重力G和支持力N的合力提供，即F＝mgtan_α. 2．规定速度：若火车转弯时，火车轮缘不受轨道压力，则mgtan α＝，故v0＝四、离心运动 1．离心运动：在做圆周运动时，由于合外力提供的向心力消失或不足，以致物体沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心而去的运动叫做离心运动． 2．离心运动的应用与防止 (1)应用：离心机械比如洗衣机的脱水筒、离心机． (2)防止：汽车行驶在转弯的地方，不允许超过限定值，以免因为离心运动造成交通事故． 例题详解 【例1】如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法不正确的是(　　) A．在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力 B．在竖直方向汽车可能只受两个力：重力和桥面的支持力 C．在竖直方向汽车可能只受重力 D．汽车对桥面的压力小于汽车的重力 【例2】如图6所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下物理量大小关系正确的是(　　) A．速度vA＞vB B．角速度ωA＞ωB C．向心力FA＞FB D．向心加速度aA＞aB 【例3】火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是：( ) A．当速度大于v时，轮缘挤压内轨 B．当速度小于v时，轮缘挤压外轨 C．若要提高规定速度v，可以通过减小内外轨道高度差来实现 D．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力 综合训练 1.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法不正确的是(　　) A．在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力 B．在竖直方向汽车可能只受两个力：重力和桥面的支持力 C．在竖直方向汽车可能只受重力 D．汽车对桥面的压力小于汽车的重力 2.飞机驾驶员最多可承受9倍的重力加速度带来的影响，当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲时速度为v，则圆弧的最小半径为(　　) A. B. C. D. 3.如图，长为l的细线悬挂一小球，小球的质量为m，使小球在竖直平面内运动，细线与竖直方向夹角为θ，则（ ） A．θ最大时，细线对小球的拉力小于mg B．只要θ≠0，细线对球的拉力都小于mg C．θ=0，细线对球的拉力等于mg D．θ=0，细线对球的拉力小于mg 4.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相等的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（　　） A．球A的角速度等于球B的角速度 B．球A的线速度大于球B的线速度 C．球A的运动周期小于球B的运动周期 D．球A与球B对筒壁的压力相等 5.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则(　　) A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压 C．这时铁轨对火车的支持力等于 D．这时铁轨对火车的支持力大于 6.两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上的同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则关于a、b两小球说法正确的是(　 　) A．a球角速度大于b球角速度 B．a球线速度大于b球线速度 C．a球向心力等于b球向心力 D．a球向心加速度小于b球向心加速度 7.如图所示，长为L的细绳一端固定在O点，另一端拴住一个小球，在O点的正下方与O点相距的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子，把球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是(　　) A．小球的角速度突然增大 B．小球的线速度突然增大 C．小球的向心加速度突然增大 D．小球受悬线的拉力突然增大8.如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆