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g＝10 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(　　) A．100 m 　　　　　　 B．111 m C．125 m D．250 m 【解析】　由題意知，8mg＝m ，代入數(shù)值得R＝125 m. 【答案】　C 2.(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2311 A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 【解析】　當(dāng)v＝10 m/s時(shí)，mg－ mg＝m ① 當(dāng)FN＝0時(shí)，mg＝m ② 由①②解得v1＝20 m/s. 【答案】　B 3．(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2312 A．0 B． C. D. 【解析】　由題意知F＋mg＝m即2mg＝m，故速度大小v＝，C正確． 【答案】　C 4．(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v>v0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v>v0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θ，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2314 A．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 θ，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 θ＝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】　C 10．(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2315 A．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FN＋mg＝ma 又FN＝mg，所以a＝2g，B、D正確． 【答案】　BD 11．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v2＝v1 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)B＋mg＝m 解之得FB＝mg；在A點(diǎn)，F(xiàn)A－mg＝m 解之得FA＝7mg.所以在A、B兩點(diǎn)軌道對(duì)車的壓力大小相差6mg. 【答案】　6mg 12．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r＝100 m，路面傾角為θ，且tan θ＝0.4，取g＝10 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)μ＝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 θ＝m 所以v0＝＝ m/s＝20 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 N1＝Ncos θ，N2＝Nsin θ，f1＝fsin θ，f2＝fcos θ 所以有G＋f1＝N1，N2＋f2＝F向，且f＝μN(yùn) 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/s＝15 m/s. 【答案】　(1)20 m/s　(2)15 m/s