第六章 第4节 生活中的圆周运动-【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（人教版2019）

物理 必修第二册 RJ 4 第4节 生活中的圆周运动 刷基础 2 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 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 ，汽车便会向内侧滑动 C.车速虽然高于 ，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， 的值变小 题型1 车辆转弯 3 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 ，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 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 ，可知与路面是否结冰无关，故当路面结冰与未结冰时相比， 的值不变，D错误. 题型1 车辆转弯 4 2.[广东金山中学2022高一下期中] 铁路转弯处的弯道半径 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 的设计不仅与 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 及与之相对应的轨道的高度差 . 弯道半径 660 330 220 165 132 110 内外轨高度差 50 100 150 200 250 300 （1）根据表中数据，试推导出 与 关系的表达式,并求出当 时， 的设计值； [答案] ; 题型1 车辆转弯 5 解析 分析表中数据可得 ，当 时，有 . 题型1 车辆转弯 6 （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 ，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， ）. [答案] 解析 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 , 又 很小，故 ， 联立解得 . 题型1 车辆转弯 7 【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 等于规定速度 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 时，外轨道对轮缘有侧压力. （3）当火车行驶速度 时，内轨道对轮缘有侧压力. 题型2 拱桥模型 8 3.[湖南长沙2023高一下期末] 一汽车通过拱形桥顶时速度为 ，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. B. C. D. 解析 设车速为 时汽车对桥顶没有压力，由牛顿第二定律得 ， ， 其中 ，解得 ，故选B. 题型2 拱桥模型 4.[陕西西安长安区一中2023高一下期中] 如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高 顶部水平的高台，接着以 的水平速度离开平台，恰能无碰撞地沿圆弧切线从 点进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑. 、 为圆弧两端点，其连线水平.已知圆弧轨道半径 为 ，人和车的总质量为 ，特技表演的全过程中，阻力忽略不计.重力加速度 ， ， . 题型2 拱桥模型 10 （1）求从平台飞出到 点，人和车运动的水平距离 ； [答案] 解析 人和车离开平台后做平抛运动，则有 ， ，解得 . （2）求人和车运动到圆弧轨道 点时对轨道的压力大小； [答案] 解析 在 点时， , ，设人和车在 点的速度与水平面的夹角为 ，则 ,设在 点圆弧轨道对人和车的支持力为 ，根据牛顿第二定律有 ， 解得 ， 根据牛顿第三定律可知，在 点人和车对轨道的压力大小为 . 题型2 拱桥模型 11 （3）若人和车运动到圆弧轨道最低点 时速度 ，求此时对轨道的压力大小. [答案] 解析 设在 点圆弧轨道对人和车的支持力为 ,根据牛顿第二定律有 ，解得 ，根据牛顿第三定律可知，在 点人和车对轨道的压力大小为 . 题型2 拱桥模型 12 5.如图所示的四幅图,可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的是( ) 甲 乙 丙 丁 D A.如图甲，用台秤称量重物的质量 B.如图乙，用水杯喝水 C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离 D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动 题型3 航天器内的失重问题 13 解析 重物处于完全