新教材高中物理64生活中的圆周运动课堂检测新人教版必修2.pdf

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1、2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -1-生活中的圆周运动 1。来自中国铁路总公司的消息,“复兴号”列车已经成功完成时速 350 公里的相关测试和科学评估,9 月 21 日起在京沪高铁运行。火车转弯时,要求轮缘与内、外轨间都无挤压。要满足火车转弯时的速度尽可能大些,下列说法正确的是（）A。内、外轨间的高度差应大些 B.内、外轨间的高度差应小些 C。弯道半径应小些 D.速度大小与弯道半径无关【解析】选 A。火车转弯时,对内外轨道无压力，故有 mgtan=m，解得 v=,要使速度增大，内外轨道高度差大一些,弯道半径大一些，故 A正确。【补偿训练】

2、(多选)如图,铁路在弯道处的内、外轨道高低是不同的,已知内、外轨道连线与水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为 R，则关于质量 m的火车转弯时的描述,正确的是(）A.当速度 v=时,火车所需要的向心力为 mgsin B.当速度 v=时,火车所需要的向心力为 mgtan C.当速度 v时,铁轨对火车的支持力大于 D.当速度 v时，铁轨对火车的支持力小于 2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -2-【解析】选 B、D。当速度 v=时，火车所需要的向心力 Fn=m=mgtan,故 A项错误,B 项正确;当内外轨没有挤压力时，受重力和支持力,N=,由于内轨对

3、火车的作用力沿着轨道平面,可以把这个力分解为水平和竖直向上两个分力,由于竖直向上的分力的作用,使支持力变小,故 C项错误，D项正确。2。（多选）半径分别为 2R和 R的两个半圆,分别组成如图甲、乙所示的两个光滑圆弧轨道,一小球先后从同一高度下落,分别从如图甲、乙所示的开口竖直向上的半圆轨道的右侧边缘进入轨道,都沿着轨道内侧运动并能从开口竖直向下的半圆轨道的最高点通过。空气阻力不计。下列说法正确的是()A。图甲中小球对轨道最高点的压力比图乙中小球对轨道最高点的压力大 B.图甲中小球在轨道最高点的角速度比图乙中小球在轨道最高点的角速度小 C.图甲中小球在轨道最低点的向心力比图乙中小球在轨道最低点的

4、向心力小 D.图甲中小球对轨道最低点的压力比图乙中小球对轨道最低点的压力大【解析】选 B、D。小球下落高度相同,根据动能定理可知,mgh=m，则小球在最高点时，速度大小相等,根据向心力公式可知，F+mg=m,图甲中上方轨道半径大,故轨道对小球的压力小，根据牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力小，故 A错误。根据 v=R可知，图甲中小球在最高点的角速度小,故 B正确。小球运动到最低点的过程中，mgH=m,高度 H相同,故在最低点无挤压要满足火车转弯时的速度尽可能大些下列说法正确的是内外轨间的高度差应大些内外轨间的高度差应小些弯道大一些弯道半径大一些故正确补偿训练多选如图铁路在弯道处的内外轨道高是不

5、同的已知内外轨道连线与水平面倾角需要的向心力为当速度时铁轨对火车的支持力大于当速度时铁轨对火车的支持力小于年新教材高中物理生活中的圆周2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -3-的速度相等，根据向心力公式可知，F-mg=m,图甲中下方轨道半径小,小球在轨道最低点的向心力大，压力大,故 C错误，D正确.3.如图所示,质量 m=800 kg 的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为 50 m。当小汽车通过凹形桥面最低点时对桥面的压力为 8 400 N,(g取 10 m/s2）则:（1)汽车的运行速率是多少?(2）若以所求速

6、度行驶,汽车对凸形桥面最高点的压力是多少?【解析】(1)汽车在最低点受到的支持力最大,此时速度最大,根据牛顿第二定律得:Nmg=m,代入数据得 v=5 m/s。（2)当汽车运动到最高点时，支持力最小，根据牛顿第二定律得:mg-N=m 代入数据得 N=7 600 N.答案：(1）5 m/s(2)7 600 N【补偿训练】城市中为了解决交通问题,修建了许多立交桥,如图所示,桥面为圆弧形的立交桥 AB，横跨在水平路面上,圆弧半径为 R=25 m，一辆质量为 m=1 000 kg 的小汽车冲上圆弧形的立交桥，到达桥顶时的速度为 15 m/s。试计算：(g 取 10 m/s2）(1）小汽车在桥顶处对桥面

7、的压力的大小。无挤压要满足火车转弯时的速度尽可能大些下列说法正确的是内外轨间的高度差应大些内外轨间的高度差应小些弯道大一些弯道半径大一些故正确补偿训练多选如图铁路在弯道处的内外轨道高是不同的已知内外轨道连线与水平面倾角需要的向心力为当速度时铁轨对火车的支持力大于当速度时铁轨对火车的支持力小于年新教材高中物理生活中的圆周2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -4-（2）若小汽车在桥顶处的速度为 v2=10 m/s 时，小汽车将如何运动。【解析】(1)小汽车在最高点 mg-FN=m 由牛顿第三定律可知,FN=1 000 N 车对桥面压力为1 000

8、 N.(2）当 mg=m时，车对桥面压力为零，达到安全行驶的最大速度，此时 v=m/s=5 m/s 而 v2=10 m/s5 m/s,所以车能正常行驶。答案:（1）1 000 N(2)小汽车能正常行驶 4。一光滑的半径为 R的半圆形轨道放在水平面上,一个质量为 m的小球以某一速度冲上轨道,然后小球从轨道口 B处飞出，最后落在水平面上,已知小球落地点 C距 B处的距离为 3R。求小球对轨道口 B处的压力为多大？【解题指南】该题的求解思路是：【解析】设小球经过 B点时的速度为 v，小球平抛运动的水平位移x=R，竖直方向上 2R=gt2.无挤压要满足火车转弯时的速度尽可能大些下列说法正确的是内外轨间

9、的高度差应大些内外轨间的高度差应小些弯道大一些弯道半径大一些故正确补偿训练多选如图铁路在弯道处的内外轨道高是不同的已知内外轨道连线与水平面倾角需要的向心力为当速度时铁轨对火车的支持力大于当速度时铁轨对火车的支持力小于年新教材高中物理生活中的圆周2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -5-故 v=。在 B点根据牛顿第二定律:F+mg=m 所以 F=mg,根据牛顿第三定律:小球对轨道口 B处的压力 F=F=mg。答案：mg 生活中的离心现象 情境：离心现象是指做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,产生的

10、逐渐远离圆心的运动现象。离心现象在人们的生产、生活中有广泛的应用，例如,在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上,有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动。问题:（1）衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由谁提供？（2)怎样使脱水效果更好？【解析】(1)衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力,重力和静摩擦力是一对平衡力,大小相等,故向心力是由支持力提供的。无挤压要满足火车转弯时的速度尽可能大些下列说法正确的是内外轨间的高度差应大些内外轨间的高度差应小些弯道大一些弯道半径大一些故正确补偿训练多选如图铁路在弯道处的内外轨道高是不同的已知内外轨道连线与水平面倾角需要的向心力为当速度时铁轨对火车的支持

11、力大于当速度时铁轨对火车的支持力小于年新教材高中物理生活中的圆周2020 年新教材高中物理 6.4 生活中的圆周运动课堂检测（含解析）新人教版必修 2 -6-（2）衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力,随着圆筒转速的增加，需要的向心力增加,当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动被甩出，故圆筒转动角速度越大，脱水效果会越好。答案:见解析 无挤压要满足火车转弯时的速度尽可能大些下列说法正确的是内外轨间的高度差应大些内外轨间的高度差应小些弯道大一些弯道半径大一些故正确补偿训练多选如图铁路在弯道处的内外轨道高是不同的已知内外轨道连线与水平面倾角需要的向心力为当速度时铁轨对火车的支持力大于当速度时铁轨对火车的支持力小于年新教材高中物理生活中的圆周