第二章 第3～4节 生活中的圆周运动离心现象及其应用-【高中必刷题】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步课件（粤教版2019）

物理 必修第二册YJ 02 第三～四节　生活中的圆周运动/离心现象及其应用 刷基础 1.公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，在该弯道处（　C　） A.路面外侧低，内侧高 B.车速只要低于v0，汽车便会向内侧滑动 C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一限度，汽车便不会向外侧滑动 D.路面结冰与未结冰时相比，v0的值变小 C 题型1 车辆转弯 稻壳儿 解析 路面应建成外侧高、内侧低的形式，以规定速度行驶时，汽车的重力和路面对汽车的支持力的合力提供汽车做圆周运动的向心力，A错误；车速低于v0，所需的向心力减小，此时摩擦力指向外侧，减小车速汽车不一定会向内侧滑动，B错误；车速高于v0时，径向摩擦力指向内侧，只要速度不超过某一限度，汽车就不会向外侧滑动，C正确；由牛顿第二定律可求出在弯道处的规定速度v0＝，可知与路面是否结冰无关，故当路面结冰与未结冰时相比，v0的值不变，D错误. 题型1 车辆转弯 稻壳儿 （1）根据表中数据，试推导出h与r关系的表达式，并求出当r＝440 m时，h的设计值； h·r＝33 m2　75 mm　 2.[广东金山中学2022高一下期中]铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，要求弯道处外轨比内轨高，其内外高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率.下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道的高度差h. 弯道半径r/m 660 330 220 165 132 110 内外轨高度差h/mm 50 100 150 200 250 300 题型1 车辆转弯 稻壳儿 解析 （1）分析表中数据可得h·r＝660×50×1 m2＝33 m2，当r＝440 m时，有h＝ m＝0.075 m＝75 mm. 题型1 车辆转弯 稻壳儿 （2）铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L＝1.500 m，结合表中数据，算出我国火车的转弯速率（路轨倾角很小时，正弦值按正切值处理，结果可用根号表示，g＝10 m/s2）. 2 m/s 题型1 车辆转弯 稻壳儿 解析 （2）火车转弯时，若车轮对铁轨没有侧向压力，则火车的受力如图所示，由牛顿第二定律得mgtan θ＝m， 又θ很小，故tan θ≈sin θ＝， 联立解得v＝2 m/s. 题型1 车辆转弯 稻壳儿 方法总结 火车运行速度与轨道压力的关系 （1）当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时内、外轨道对轮缘无挤压. （2）当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧压力. （3）当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧压力. 题型1 车辆转弯 稻壳儿 3.[湖南长沙2023高一下期末]一汽车通过拱形桥顶时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，要使汽车能安全通过桥面，车速不能超过（　B　） A.15 m/s B.20 m/s C.25 m/s D.30 m/s B 题型2 拱桥模型 稻壳儿 解析 设车速为v2时汽车对桥顶没有压力，由牛顿第二定律得mg－mg＝m，mg＝m，其中v1＝10 m/s，解得v2＝20 m/s，故选B. 题型2 拱桥模型 稻壳儿 4.[广东揭阳三校2023联考]如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8 m顶部水平的高台，接着以v＝3 m/s的水平速度离开平台，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点，其连线水平.已知圆弧轨道半径为R＝1.0 m，人和车的总质量为180 kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计.重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6. （1）求从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离s； 1.2 m　 题型2 拱桥模型 稻壳儿 解析 （1）人和车离开平台后做平抛运动，则有h＝gt2，s＝vt，解得s＝1.2 m. 题型2 拱桥模型 稻壳儿 （2）求人和车运动到圆弧轨道A点时对轨道的压力大小； 5 580 N　 题型2 拱桥模型 稻壳儿 解析 （2）在A点时，vy＝gt，vA＝，设人和车在A点的速度与水平面的夹角为θ，则tan θ＝，设在A点圆弧轨道对人和车的支持力为N，根据牛顿第二定律有N－mgcos θ＝m，解得N＝5 580 N，根据牛顿第三定律可知，在A点人和车对轨道的压力大小为5 580 N. 题型2 拱桥模型 稻壳儿 （3）若人和车运动到圆弧轨道最低点O时速度v'＝ m/s，求此时对轨道的压力大小. 7 740 N 题型2 拱桥模型 稻壳儿 解析 （3）设在O点圆弧轨道对人和车的支