课时6.4 生活中的圆周运动-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第六章 圆周运动 课时6.4 生活中的圆周运动 1. 能定性分析铁路弯道处外轨比内轨高的原因。 2. 能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形路面最低点时对桥和路面的压力。 3. 了解航天器中的失重现象及其产生原因。 4. 知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止: 1. 火车转弯动力学分析 1. 运动特点 火车转弯时做圆周运动，具有向心加速度。由于火车的质量很大，所以需要很大的向心力。 2. 向心力的来源分析 (1) 如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外轨对外侧车轮的轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源，这样铁轨和车轮极易受损。 (2) 如果在弯道处使外轨略高于内轨，火车以规定的行驶速度v0转弯时，所需的向心力几乎完全由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供，即。 3. 轨道侧压力分析 (1) 当火车转弯速度时，所需的向心力由重力和支持力的合力提供，此时轮缘对内、外轨均无侧向压力。 (2) 当火车转弯速度时，所需向心力大于重力和支持力的合力沿水平方向的分力，外轨对轮缘有向里的侧向压力。 (3) 当火车转弯速度时，所需向心力小于重力和支持力的合力沿水平方向的分力，内轨对轮缘有向外的侧向压力。 1. 汽车过拱形桥 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 受力 分析 向心力 Fn=mg-FN=m  Fn=FN-mg=m 对桥(路)的压力 FN'=mg-m FN'=mg+m  结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小 汽车对路面的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对路面的压力越大 基础过关练 题组一　车辆转弯 1.(2023江苏扬州期中)某一水平公路的转弯处如图所示，该单行道有1和2两条道，两辆相同的小汽车在弯道1和弯道2上以相同的速率绕同一圆心做匀速圆周运动，已知两车与地面间的动摩擦因数相同。则转弯过程中 (　 　) A.两车运动的向心加速度大小相等 B.沿弯道1运动的小汽车的角速度较大 C.沿弯道2运动的小汽车所需的向心力较大 D.若两辆小汽车的速率都增大，则沿弯道2运动的小汽车更容易发生侧滑 2.(2022江苏扬州高邮中学期末)在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的水平面内的圆周运动。设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g。忽略空气阻力，要使车轮与路面之间的摩擦力等于零，则汽车转弯时的车速应等于 (　 　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 3.(2023江苏盐城期中联考)某场地自行车比赛圆形赛道的路面与水平面的夹角θ=15°，sin 15°=0.26，cos 15°=0.97，tan 15°=0.27，不考虑空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，如图所示，圆周的半径为60 m。(结果保留3位有效数字) (1)若运动员的骑行速度是15 m/s，其向心加速度是多少? (2)若要使自行车转弯时不受摩擦力作用，其速度大小是多少? (3)若该运动员的骑行速度是18 m/s，自行车和运动员的总质量为100 kg，此时自行车所受摩擦力的大小是多少? 题组二　拱形桥、凹形路面模型 4.(2022山东菏泽郓城一中阶段练习)战斗机俯冲时，在最低点附近做半径为250 m的圆周运动。在最低点时飞行员所受支持力为自身重力的5倍，已知重力加速度g=10 m/s2，飞机在最低点的速度为 (　 　) A.50 m/s　　　　　　　　　　B.100 m/s C.100 m/s　　　　　　　　　　D.60 m/s 5.(2023江苏盐城期中)如图所示，汽车通过拱形桥的最高点时，下列说法正确的是 (　 　) A.桥所受的压力等于汽车的重力 B.桥所受的压力大于汽车的重力 C.汽车所受的合力竖直向上 D.汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小 6.(2023江苏连云港期中)如图所示，有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为40 m的波浪形路面，重力加速度g=10 m/s2。 (1)汽车到达凹形路面最低点A时速度为10 m/s，求路面对汽车的支持力大小； (2)汽车到达凸形路面最高点B时速度为10 m/s，求汽车对路面的压力； (3)求汽车以多大速度经过最高点B时，汽车恰好对路面没有压力。 题组三　航天器中的失重现象 7.(2023重庆万州测试)天宫二号绕地球做匀速圆周运动，在天宫二号中工作的航天员可以自由漂浮在空中，处于失重状态。下列说法正确的是 (　 　) A.失重就是航天员不受重力的作用 B.航天员受力平衡 C.失重是航天器独有的现象，在地球上不可能有失重现象的存在