2019-2020学年高中物理 5.7 生活中的圆周运动学案(含解析)新人教版必修2

7 生活中的圆周运动

学习目标

1.让学生学会定性分析火车转弯过程中外轨高于内轨的原因.

2.让学生能够定量分析汽车过拱形桥最高点、凹形桥最低点时对桥面的压力,学会用牛顿第二定律分析圆周运动.

3.让学生知道航天器中完全失重现象的本质.

4.让学生知道离心运动及其产生条件,认识和体会圆周运动中的向心力来源和离心现象.

自主探究

1.铁路的弯道

(1)火车在弯道上做运动,其半径是沿着方向的.由于其质量巨大,所以需要很大的力.

(2)如果内外轨一样高,则由对轮缘的弹力提供向心力.

(3)铁路弯道的特点:

①略高于.

②铁轨对火车的支持力不是竖直向上的,而是.

③提供了火车转弯的向心力.

2.拱形桥

向心力来源(最高点和最低点):汽车做圆周运动,和的合力提供向心力.

3.航天器中的失重问题

(1)航天器在近地轨道运动

①提供向心力,满足关系是,航天器的速度.

②对于航天员,由提供向心力,满足关系是.

由此可得:F N=0时,航天员处于状态.

(2)对失重现象的认识:航天器内的所有物体都处于状态,但是并不是不受重力.

合作探究

一、铁路的弯道——水平面上的圆周运动

观察火车及轨道的模型

先独立思考,画图分析,后小组讨论下列问题,得到结论

1.在平直轨道上匀速行驶的火车,其合力如何?

2.在水平轨道上,火车转弯时,其合力方向如何?向心力的来源是什么?水平轨道上转弯会带来什么样的后果?

3.如何改进才能够避免或减小这方面的后果?

4.拓展:生活中的公路有这样的弯道吗?请分析公路上的汽车在转弯时的情况?

小体验:站立在一个斜面上,感受力的情况;沿圆周跑上这个斜面,感受力的情况.

【归纳总结】

1.火车转弯过程中,如果内外轨一样高,则外轨的弹力提供向心力.

2.如果外轨高于内轨,则当速度达到一定的数值时,可以由轨道的支持力的水平分力提供向心力.

二、拱形桥——竖直面内的圆周运动

观察汽车过桥的模型,解决下列问题:

1.汽车在水平路面上匀速行驶或静止,在竖直方向的受力情况如何?

2.汽车过拱形桥到达最高点时,受力情况如何?此时桥对汽车的支持力与汽车所受的重力一样大吗?它们的合外力方向如何,在做什么运动?

3.试分析如果汽车的速度不断增大,汽车的受力情况会怎样变化?如果汽车的速度过大会发生什么现象?

4.用同样的方法分析汽车过凹形桥最低点的受力情况.

5.前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用“超重、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点和凹形桥的最低点分别处于哪种状态?

【归纳总结】

1.汽车过拱形桥时对桥面的压力小于重力.

2.汽车过凹形桥时对桥面的压力大于重力.

三、航天器中的失重现象

观看《神舟十号太空授课》视频后,解决下列问题

1.宇宙飞船在做什么运动?

2.飞船内的宇航员受力情况如何?他们处于什么状态?

【归纳总结】

宇宙飞船内的一切物体都处于完全失重状态.

四、离心运动

1.物体在做圆周运动时,提供向心力的力突然消失,物体会怎样运动?

【小实验】各个小组的大盒子内,小球在细线的拉动之下做圆周运动,松手,观察小球的运动情况.

2.如果合力不足以提供向心力,物体又会怎样运动?

【小实验】各个小组的大盒子内,小球在细线的拉动之下做圆周运动,慢慢松手,观察小球的运动情况.

3.什么是离心运动?有哪些应用?有哪些危害?

【归纳总结】

当所供的力不足以提供向心力,物体就做离心运动.

课堂检测

1.下列关于离心现象的说法中,正确的是( )

A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象

B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做远离圆心的圆周运动

C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将沿切线做直线运动

D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将做曲线运动

2.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动,若经过最高点不脱离轨道的临界速度为v,则当小球以2v速度经过最高点时,小球对轨道压力的大小为( )

A.0

B.mg

C.3mg

D.5mg

3.一辆卡车匀速率行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )

A.a处

B.b处

C.c处

D.d处

4.在索契冬奥会上,李坚柔获得短道速滑金牌.假设冰面对李坚柔的最大静摩擦力为重力的k倍,则她在水平冰面上以速率v沿圆周滑行时的半径R应满足( )

A.R≤v2

vv B.R≥v2

vv

C.R≤2v2

vv

D.R≥v2

2vv

5.如图所示,质量为m的滑块与轨道间的动摩擦因数为μ,当滑块从A滑到B的过程中,受到的摩擦力的最大值为Fμ,则( )

A.Fμ=μmg

B.Fμ<μmg

C.Fμ>μmg

D.无法确定Fμ的值

6.一轻杆下端固定一质量为M的小球,上端连在轴上,并可绕轴在竖直平面内运动,不计轴摩擦和空气阻力,在最低点给小球水平速度v0时,刚好能到达最高点.若小球在最低点的瞬时速度从v0不断增大,则可知( )

A.小球在最高点对杆的作用力不断增大

B.小球在最高点对杆的作用力先减小后增大

C.小球在最高点对杆的作用力不断减小

D.小球在最高点对杆的作用力先增大

后减小

7.质量为m的小球,用一条绳子系在竖直平面内做圆周运动,小球到达最高点时的速度为v,到达最低点时的速度变为√4vv+v2,则两位置处绳子所受的张力之差是( )

A.6mg

B.5mg

C.4mg

D.2mg

8.一段铁路转弯处,内外轨高度差为h=10cm,弯道半径为r=625m,轨距L=1435mm,求这段弯道的设计速度v0是多大时才能够保证内外轨均不受侧向挤压力?

9.在游乐场中有一种旋转软梯,如图所示,在半径为r的平台边缘固定着长为L的软梯的一端,另一端则由小朋友乘坐.当平台绕其中心轴匀速旋转时,软梯与中心轴在同一竖直面内,软梯与竖直方向夹角为θ.求此时平台旋转的周期.

10.如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N.现使此平面绕中心轴线方向转动,角速度ω在什么范围内,m会处于静止状态.(g取10m/s2)

11.用一根细绳拴一物体,使它在距水平地面高h=1.6m处的水平面内做匀速圆周运动,轨

道的圆周半径r=1m.细绳在某一时刻突然被拉断,物体飞出后,落地点到圆周运动轨道圆心的水平距离s=3m,则物体做匀速圆周运动的线速度为多大?向心加速度多大?

参考答案

自主探究

1.(1)圆周水平向心(2)外轨(3)①外轨内轨②斜向弯道内侧③轨道对火车的支持力和重力的合力

2.重力桥面的支持力

3.(1)①重力mg=vv2

v v=√vv②重力和座椅的支持力mg-F N=vv2

v

完全失重(2)

完全失重

合作探究

一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动

1.合力为零

2.合力方向水平向心力来源于外轨给火车的弹力挤压外轨,容易损坏轨道

3.火车在转弯时与轨道没有侧向挤压就能够避免或减小这方面的后果,即当轨道对火车弹力的水平分力恰好提供火车在转弯时所需的向心力时就没有侧向挤压

4.有;分析的情况与火车转弯类似,当弹力的水平分量提供了汽车在转弯时所需的向心力时,汽车轮胎与地面没有侧向摩擦力.

二、拱形桥——竖直面内的圆周运动

1.在竖直方向上受重力和支持力,且二力平衡

2.向下的重力和向上的支持力重力大于支持力向下,做圆周运动

3.汽车速度增大,支持力会逐渐减小汽车速度过大会“飞”离桥面

4.向下的重力和向上的支持力,此时,支持力大于重力,合力方向垂直于支持面向上

5.最高点,失重现象最低点,超重

三、航天器中的失重现象

1.匀速圆周运动

2.只受重力,处于完全失重状态

四、离心运动

1.沿着切线飞出去

2.远离圆心

3.物体虽然不会沿着切线飞出去,也会远离圆心的运动应用:洗衣机的脱水、水泥管道制作危害:汽车超速会“甩出去”

课堂检测

1.C

2.C

3.D

4.B

5.C

6.B

7.A

8.75km/h

9.2π√v+v sin v

v tan v

10.5

3√3rad/s≤ω≤5

3

√15rad/s

11.解析:绳断后小球沿圆周切线做平抛运动,由几何关系可知平抛运动的水平射程为2√2m.

由平抛的关系h=1

2

gt2,x=vt,解得v=5m/s.

向心加速度为a=v2

v

,得a=25m/s2.

答案:5m/s 25m/s2

【人教版】物理必修二教材习题点拨：5.7-生活中的圆周运动(含答案)

教材习题点拨 教材问题全解 “思考与讨论” 汽车只受重力作用，重力提供其做圆周运动的向心力，满足： mg ＝20mv R ，则v 0 其中g 为地面的重力加速度，R 为地球半径。此时地面对车的支持力为零，驾驶员与坐椅之间无作用力，驾驶员躯体各部分之间的压力为零，感觉自己“飘”起来了。 教材习题全解 1．7.9×104 N 点拨：小螺丝钉需要的向心力F ＝mr (2n π)2＝0.01×0.2×(2×1 000π)2 N ＝7.9×104 N ，由牛顿第三定律可知，转动轴受到的力大小为7.9×104N 。 2．会侧滑 点拨：汽车转弯所需的向心力F ＝m 2 v r ＝1.6×104N>1.4×104N ，大于轮胎所受的最大静摩擦力，所以汽车会发生侧滑。 3．(1)7 440 N (2)22 m/s (3)半径大一些安全 (4)7.9 km/s 点拨：(1)汽车在桥顶时，如图所示，由向心力公式可得mg －N ＝2mv R ，N ＝mg －2 mv R ＝(800×9.8－800×2 550 ) N ＝7 440 N ，由牛顿第三定律可知，车对桥的压力为7 440 N 。 (2)若汽车恰好对桥无压力，则仅受重力且重力正好充当向心力，故有mg ＝2 mv R ，得v ＝22 m/s 。(4)由上面(1)中可知，汽车恰好腾空时v R ＝6 400 km 为地球的半径，代入上式可得v ＝7.9×103m/s 。 4．495 N(g 取9.8 m/s 2) 点拨：小孩摆到最低点时，由向心力公式可得N －mg ＝2mv r ，N ＝mg ＋2 mv r ＝(25×9.8

＋22552.5 ) N ＝495 N ，由牛顿第三定律可知她对秋千的压力为495 N 。

高中物理生活中的圆周运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理生活中的圆周运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B 上，木板B 固定在水平地面上，一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧．一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R ，木板B 和圆形轨道总质量为12m ，重力加速度为g ，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求： (1)子弹射入小球的过程中产生的内能； (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力； (3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围． 【答案】(1)2038mv (2) 2 164mv mg R + (3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】 本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题． (1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得：220111 422 Q mv mv =-⨯ 代入数值解得：2038 Q mv = (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式 得2 11(3)(3)m m v F m m g R +-+= 以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2 木板对水平面的压力的大小20 2164mv F mg R =+ (3)小球不脱离圆形轨有两种可能性： ①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R 由机械能守恒定律得： ()()211 332 m m v m m gR +≤+

高中物理生活中的圆周运动解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析

高中物理生活中的圆周运动解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m 处放着一质量为0.1kg 的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F =1.0N 作用于铁球，作用一段时间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘A 点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD 的B 端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D ．已知∠BOC =37°，A 、B 、C 、D 四点在同一竖直平面内，水平桌面离B 端的竖直高度H =0.45m ，圆弧轨道半径R =0.5m ，C 点为圆弧轨道的最低点，求：（取sin37°=0.6，cos37°=0.8） (1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 点时的速度大小v D ； (2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小F C ；（计算结果保留两位有效数字） (3)铁球运动到B 点时的速度大小v B ； (4)水平推力F 作用的时间t 。 【答案】(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 5； (2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小为6.3N ； (3)铁球运动到B 点时的速度大小是5m/s ； (4)水平推力F 作用的时间是0.6s 。 【解析】 【详解】 (1)小球恰好通过D 点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：2D mv mg R = 可得：D 5m /s v = (2)小球在C 点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：2C mv F mg R -= 代入数据可得：F =6.3N 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：F C =F =6.3N (3)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有：2 y 2gh v = 得：v y =3m/s 小球沿切线进入圆弧轨道，则：3 5m/s 370.6 y B v v sin = = =? (4)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得：

高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动教学案新人教版必修2

7 生活中的圆周运动 [学习目标] 1.巩固向心力和向心加速度的知识.2.会在具体问题中分析向心力的来源.3.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题. 一、铁路的弯道 1.运动特点：火车在弯道上运动时可看做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力. 2.轨道设计：转弯处外轨略高(选填“高”或“低”)于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力F N 的方向是斜向弯道内侧，它与重力的合力指向圆心. 若火车以规定的速度行驶，转弯时所需的向心力几乎完全由支持力和重力的合力来提供. 二、拱形桥 三、航天器中的失重现象 1.向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为他提供向心力，mg －F N ＝m v 2r ，所以F N ＝mg －m v 2r . 2.完全失重状态：当v ＝rg 时，座舱对宇航员的支持力F N ＝0，宇航员处于完全失重状态. 四、离心运动 1.定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动. 2.原因：向心力突然消失或合外力不足以提供所需的向心力. 3.应用：洗衣机的脱水筒，制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等.

[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.(×) (2)汽车行驶至凸形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.(×) (3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.(√) (4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再具有重力.(×) (5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(×) (6)做离心运动的物体可以沿半径方向运动.(×) 2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图1所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为r ＝180 m 的圆周运动，如果飞行员质量m ＝70 kg ，飞机经过最低点P 时的速度v ＝360 km/h ，则这时飞行员对座椅的压力是________.(g 取10 m/s 2 ) 图1 答案 4 589 N 解析 飞机经过最低点时，v ＝360 km/h ＝100 m/s. 对飞行员进行受力分析，飞行员在竖直面内共受到重力G 和座椅的支持力F N 两个力的作用， 根据牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2r ，所以F N ＝mg ＋m v 2r ＝70×10 N＋70×100 2 180 N≈4 589 N，由 牛顿第三定律得，飞行员对座椅的压力为4 589 N. 一、火车转弯问题 [导学探究] 设火车转弯时的运动为匀速圆周运动. (1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？会导致怎样的后果？ (2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，试从向心力的来源分析这样做有怎样的优点. (3)当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半径为R 时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？ (4)当火车行驶速度v >v 0＝gR tan α时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度v

2021年高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动学案 人教版必修2

7 生活中的圆周运动 知识点一铁路的弯道 1．火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力． 2．转弯处内外轨一样高的缺点 如果转弯处内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损． 3．铁路弯道的特点 (1)转弯处外轨略高于内轨． (2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道内侧． (3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车做圆周运动的向心力． 除了火车弯道具有内低外高的特点外，你还了解哪些道路具有这样的特点？ 提示：有些道路具有外高内低的特点是为了增加车辆做圆周运动所需的向心力，进而提高了车辆的运动速度，因此一些赛车项目的赛道的弯道要做的外高内低，比如汽车、摩托车、自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等． 知识点二拱形桥 1．运动特点

汽车做圆周运动，支持力和重力提供向心力． 2．动力学关系 (1)如图甲所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为mg －F N ＝mv 2r ，F N ＝mg －m v 2 r ， 由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力小于重力．当v ＝gr 时，其压力为零． (2)如图乙所示，汽车经过凹形桥的最低点时，满足的关系为F N －mg ＝mv 2r ，F N ＝mg ＋mv 2 r ，汽车对桥的压力大小F N ′＝F N .汽车过凹形桥时，对桥的压力大于重力． (3)汽车运动在拱形桥的任一位置时，如图丙所示，满足的关系为mg cos θ－F N ＝mv 2 r ，则F N ＝mg cos θ－mv 2 r . 若桥上经常有车辆经过，凹形桥和凸形桥相比哪种桥更耐用？请用圆周运动知识加以解释． 提示：两种桥相比，凸形桥更耐用，因为车辆经过凸形桥时对桥的压力小于车的重力，而经过凹形桥时对桥的压力大于车的重力，所以凸形桥更耐用． 知识点三 航天器中的失重现象 1．对航天器，重力充当向心力，满足的关系为mg ＝m v 2 r . 2．对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为mg －F N ＝mv 2 r ，由此可得F N ＝0，航天员处于完全失重状态，对座椅的压力为零． 3．航天器内的任何物体之间均没有压力． 4．航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力．正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员做匀速圆周运动．

人教版高中物理必修二 5.7生活中的圆周运动之水平面之绳拉小球在水平面匀速圆周运动学案

5.7 生活中的圆周运动之水平面之绳拉小球 在光滑水平面上匀速圆周运动 班级： .组名： . 姓名： .时间：年月日 【本卷要求】： 1.动脑思考 2.听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的 3.该背的背，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠 4.多做多思，孰能生巧，熟到条件反射，这样一是能见到更多的出题方式，二是能提高做题 速度 5.循环复习 6.每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法 7.做完本卷，总结该章节的知识结构，以及常见题型及做法 8.独立限时满分作答 9.步骤规范，书写整洁 10.明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、 应用灵活 11.先会后熟：一种题型先模仿，弄懂了，再多做几道同类型的，总结出这种题型的做法，直 到条件反射 【一分钟德育】 你不努力，谁也给不了你想要的生活 文/梧桐 现在的你，做的选择和接受的生活方式，将会决定你将来成为一个什么样的人我们总该需要一次奋不顾身的努力，然后去到那个你心里魂牵梦绕的圣地，看看那里的风景，经历一次因为努力而获得圆满的时刻。你不努力，谁也给不了你想要的生活 现在凌晨零点三十八分，我刚挂了电话，与我的好姐妹。 她拨通电话就兴奋的问：“你猜我在哪里？” 我睡得迷迷糊糊的说：“香港” 她呵呵的笑，说：“No 我在美国” 我一下子呆住了，问：“国际长途？” 她不满的说：“你在乎的总是钱我说我在美国，在我们说世界牛人汇聚的地方—华尔街”她去了华尔街，这是好多年前一起看旅游杂志的时候，我们一起约好23岁生日之前要去的地方。 可是，现在，我还在山西。 她听我这边半天没有动静，生气的问我是不是睡着了，我说，我很羡慕她。她甩下一句“你活该的”，然后挂了电话。我知道，她生气了

高中物理 专题5.7 生活中的圆周运动(讲)(基础版)(含解析)

5.7 生活中的圆周运动 ※知识点一、火车转弯问题 1．火车车轮的特点 火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。 2．火车弯道的特点 弯道处外轨高于内轨，火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 3．火车转弯的向心力来源 火车速度合适时，火车只受重力和支持力作用，火车转弯时所需的向心力完全由支持力和重力的合力来提供。如图所示。 4．轨道轮缘压力与火车速度的关系 (1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。 (2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时，火车有离心运动趋势，故外轨道对轮缘有侧压力。 (3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时，火车有向心运动趋势，故内轨道对轮缘有侧压力。★特别提醒： 汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮与路面之间的横向摩擦力。 ★思考与讨论 1、火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题： (1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？ (2)靠这种方式迫使火车转弯有哪些危害？如何改进？ 提示： (1)火车受重力、支持力和外轨对火车的弹力，弹力提供火车转弯所需的向心力． (2)由于火车质量很大，转弯时需要的向心力很大，容易造成对外轨的损坏，同时造成火车脱轨．可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支撑力的合力提供合心力． 2、如图为火车在转弯时的受力分析图，试根据图讨论以下问题： (1)设斜面倾角为θ，转弯半径为R，当火车的速度为多大时铁轨和轮缘间没有弹力，向心力完全由重力与支持力的合力提供？ (2)当火车行驶速度v>v0＝gR tan θ时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度v

高中物理 5.7 生活中的圆周运动(1)导学案新人教版必修

高中物理 5.7 生活中的圆周运动（1）导学案 新人教版必修 5、7 生活中的圆周运动 【学习目标】 1、定性分析火车外轨比内轨搞得原因。 2、能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3、知道航天器中的失重现象的本质。 4、知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的运用和预防。 7、1 一、 【自主填空】 一、火车转弯 1、火车在弯道上的运动特点：火车在弯道上运动时做 ___________，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的__________。 2、转弯处内外轨一样高的缺点：____________如果转弯处内外轨一样高，则由__________对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。

3、铁路弯道的特点：（1）转弯处_________略高于 __________。（2）铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道__________（选填“内侧”或“外侧”）（3）铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的__________，它提供了火车做圆周运动的 __________。 二、汽车过拱形桥 1、向心力来源（最高点和最低点）：汽车做圆周运动， _______和_______合力提供向心力。 2、动力学关系：（1）如图所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为：________ ，FN=___________，由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力______重力。当v=__________时，其压力为零。（2）如图所示，汽车在经过凹形桥的最低点时，满足的关系为：_______，FN= ________，汽车对桥的压力大小=FN 。汽车过凹形桥时，对桥的压力_________重力。 三、航天器中的失重现象 1、航天器在近地轨道的运动：（1）对航天器，重力充当向心力，满足的关系式为_______________ ，航天器的速度 v=_________。（2）对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系式：__________，由此可得FN=0，航天员处于 ________状态，对座椅 _____。

2019_2020学年高中物理5.7生活中的圆周运动学案(含解析)新人教版必修2

7 生活中的圆周运动 学习目标 1.让学生学会定性分析火车转弯过程中外轨高于内轨的原因. 2.让学生能够定量分析汽车过拱形桥最高点、凹形桥最低点时对桥面的压力,学会用牛顿第二定律分析圆周运动. 3.让学生知道航天器中完全失重现象的本质. 4.让学生知道离心运动及其产生条件,认识和体会圆周运动中的向心力来源和离心现象. 自主探究 1.铁路的弯道 (1)火车在弯道上做运动,其半径是沿着方向的.由于其质量巨大,所以需要很大的力. (2)如果内外轨一样高,则由对轮缘的弹力提供向心力. (3)铁路弯道的特点: ①略高于. ②铁轨对火车的支持力不是竖直向上的,而是. ③提供了火车转弯的向心力. 2.拱形桥 向心力来源(最高点和最低点):汽车做圆周运动,和的合力提供向心力. 3.航天器中的失重问题 (1)航天器在近地轨道运动 ①提供向心力,满足关系是,航天器的速度. ②对于航天员,由提供向心力,满足关系是. 由此可得:F N=0时,航天员处于状态. (2)对失重现象的认识:航天器内的所有物体都处于状态,但是并不是不受重力. 合作探究 一、铁路的弯道——水平面上的圆周运动 观察火车及轨道的模型 先独立思考,画图分析,后小组讨论下列问题,得到结论 1.在平直轨道上匀速行驶的火车,其合力如何? 2.在水平轨道上,火车转弯时,其合力方向如何?向心力的来源是什么?水平轨道上转弯会带来什么样的后果? 3.如何改进才能够避免或减小这方面的后果?

4.拓展:生活中的公路有这样的弯道吗?请分析公路上的汽车在转弯时的情况? 小体验:站立在一个斜面上,感受力的情况;沿圆周跑上这个斜面,感受力的情况. 【归纳总结】 1.火车转弯过程中,如果内外轨一样高,则外轨的弹力提供向心力. 2.如果外轨高于内轨,则当速度达到一定的数值时,可以由轨道的支持力的水平分力提供向心力. 二、拱形桥——竖直面内的圆周运动 观察汽车过桥的模型,解决下列问题: 1.汽车在水平路面上匀速行驶或静止,在竖直方向的受力情况如何? 2.汽车过拱形桥到达最高点时,受力情况如何?此时桥对汽车的支持力与汽车所受的重力一样大吗?它们的合外力方向如何,在做什么运动? 3.试分析如果汽车的速度不断增大,汽车的受力情况会怎样变化?如果汽车的速度过大会发生什么现象? 4.用同样的方法分析汽车过凹形桥最低点的受力情况. 5.前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用“超重、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点和凹形桥的最低点分别处于哪种状态? 【归纳总结】 1.汽车过拱形桥时对桥面的压力小于重力. 2.汽车过凹形桥时对桥面的压力大于重力. 三、航天器中的失重现象 观看《神舟十号太空授课》视频后,解决下列问题 1.宇宙飞船在做什么运动? 2.飞船内的宇航员受力情况如何?他们处于什么状态? 【归纳总结】 宇宙飞船内的一切物体都处于完全失重状态. 四、离心运动 1.物体在做圆周运动时,提供向心力的力突然消失,物体会怎样运动? 【小实验】各个小组的大盒子内,小球在细线的拉动之下做圆周运动,松手,观察小球的运动情况.

专题 生活中的圆周运动、水平面内和竖直面内的圆周运动 高一物理 (人教版2019)(解析版)

专题06 生活中的圆周运动、水平面内和竖直面内的圆周运动 一、火车、自行车、汽车转弯问题 1．高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r 是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h 的设计与r 和速率v 有关。当火车以规定速度通过弯道时，内低外高的轨道均不受挤压，则下列说法正确的是（ ） A ．当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力 B ．若要降低火车转弯时的规定速度，可减小火车的质量 C ．若要增加火车转弯时的规定速度，可适当增大弯道的坡度 D ．当火车的速度大于规定速度时，火车将挤压内轨 【答案】C 【解析】A. 当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力作用，二者的合力提供向心力，故A 错误； B.合力提供向心力，即2 tan v mg m r θ=则tan v gr θ故B 错误； C.根据公式tan v gr θ=θ增大时，规定速度也增大，故C 正确； D.当火车的速度大于规定速度时，则受到外轨弹力与重力和支持力的合力一起提供向心力，使火车继续做圆周运动，所以火车将挤压外轨，故D 错误。故选C 。 2．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R ，两铁轨之间的距离为d ，内外轨的高度差为h ，铁轨平面和水平面间的夹角为α（α很小，可近似认为tan sin αα≈），

下列说法正确的是（） A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用 B．列车过转弯处的速度 gRh v d = C．列车过转弯处的速度 gRh v d < D．若减小α角，可提高列车安全过转弯处的速度 【答案】B 【解析】A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误； B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则 2 tan v h m mg mg R d α ==解得 gRh v d = 不会挤压内轨和外轨，B正确； C．列车过转弯处的速度 gRh v d <转弯所需的合力tan F mgα <故此时列车内轨受挤压， C错误； D．若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。故选B。 3．如图，场地自行车赛道设计成与水平面保持一定倾角，三位运动员骑自行车在赛道转弯处做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）

高中物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)含解析

高中物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，一根长为0.1 m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40 N．求： （1）线断裂的瞬间，线的拉力； （2）这时小球运动的线速度； （3）如果桌面高出地面0.8 m，线断裂后小球沿垂直于桌子边缘的方向水平飞出去落在离桌面的水平距离． 【答案】（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N； （2）线断裂时小球运动的线速度为5m/s； （3）落地点离桌面边缘的水平距离2m． 【解析】 【分析】 【详解】 (1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力F N和细线的拉力F,重力mg和弹力F N平衡，线的拉力提供向心力，有： F N=F=mω2R， 设原来的角速度为ω0,线上的拉力是F0,加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F1，则有： F1:F0=ω2: 2 =9:1， 又F1=F0+40N， 所以F0=5N,线断时有：F1=45N. (2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1= 2 v m R ， 代入数据得：v=5m/s.

(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间为：t =220.8 10 h s g ⨯ ==0.4s， 则落地点离桌面的水平距离为：x=vt=5×0.4=2m. 2．如图所示，一质量M=4kg的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住。小车上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，BC与CD相切于C，圆弧BC所对圆心角θ＝37°，圆弧半径R=2.25m，滑动摩擦因数μ=0.48。质量m=1kg的小物块从某一高度处的A点以v0＝4m/s的速度水平抛出，恰好沿切线方向自B点进入圆弧轨道，最终与小车保持相对静止。取g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力，求: （1）A、B间的水平距离； （2）物块通过C点时，轨道对物体的支持力； （3）物块与小车因摩擦产生的热量。 【答案】（1）1.2m（2）25.1 N F N =（3）13.6J 【解析】 【详解】 （1）物块从A到B由平抛运动的规律得: tanθ= gt v x= v0t 得x=1.2m （2）物块在B点时，由平抛运动的规律得：0 cos B v v θ = 物块在小车上BC段滑动过程中，由动能定理得：mgR(1－cosθ)＝ 1 2 mv C2－ 1 2 mv B2 在C点对滑块由牛顿第二定律得 2 C N v F mg m R -= 联立以上各式解得：25.1 N F N = （3）根据牛顿第二定律，对滑块有μmg＝ma1， 对小车有μmg＝Ma2

高中物理生活中的圆周运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高中物理生活中的圆周运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，粗糙水平地面与半径为R =0.4m 的粗糙半圆轨道BCD 相连接，且在同一竖直平面内，O 是BCD 的圆心，BOD 在同一竖直线上．质量为m =1kg 的小物块在水平恒力F =15N 的作用下，从A 点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B 点时撤去F ，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D 点，已知A 、B 间的距离为3m ，小物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g 取10m/s 2．求： （1）小物块运动到B 点时对圆轨道B 点的压力大小． （2）小物块离开D 点后落到地面上的点与D 点之间的距离 【答案】（1）160N （2）2 【解析】 【详解】 （1）小物块在水平面上从A 运动到B 过程中，根据动能定理，有： （F -μmg ）x AB = 1 2 mv B 2-0 在B 点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得： 2B v N mg m R -= 联立解得小物块运动到B 点时轨道对物块的支持力为：N =160N 由牛顿第三定律可得，小物块运动到B 点时对圆轨道B 点的压力大小为：N ′=N =160N （2）因为小物块恰能通过D 点，所以在D 点小物块所受的重力等于向心力，即： 2D v mg m R = 可得：v D =2m/s 设小物块落地点距B 点之间的距离为x ，下落时间为t ，根据平抛运动的规律有： x =v D t ， 2R = 12 gt 2 解得：x =0.8m 则小物块离开D 点后落到地面上的点与D 点之间的距离20.82m l x = = 2．光滑水平面AB 与一光滑半圆形轨道在B 点相连，轨道位于竖直面内，其半径为R ，一个质量为m 的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在弹力

高中物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析

高中物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．有一水平放置的圆盘，上面放一劲度系数为k的弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴O上，另一端系一质量为m的物体A，物体与盘面间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为l．设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．求： （1）盘的转速ω0多大时，物体A开始滑动？ （2）当转速缓慢增大到2ω0时，A仍随圆盘做匀速圆周运动，弹簧的伸长量△x是多少？ 【答案】（1） g l μ （2） 3 4 mgl kl mg μ μ - 【解析】 【分析】 （1）物体A随圆盘转动的过程中，若圆盘转速较小，由静摩擦力提供向心力；当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力．物体A刚开始滑动时，弹簧的弹力为零，静摩擦力达到最大值，由静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求解角速度ω0． （2）当角速度达到2ω0时，由弹力与摩擦力的合力提供向心力，由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x． 【详解】 若圆盘转速较小，则静摩擦力提供向心力，当圆盘转速较大时，弹力与静摩擦力的合力提供向心力． （1）当圆盘转速为n0时，A即将开始滑动，此时它所受的最大静摩擦力提供向心力，则有： μmg＝mlω02， 解得：ω0= g l μ 即当ω0＝ g l μ A开始滑动． （2）当圆盘转速达到2ω0时，物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力，需要弹簧的弹力来补充，即：μmg+k△x＝mrω12， r=l+△x 解得： 3 4 mgl x kl mg μ μ - V＝ 【点睛】 当物体相对于接触物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大，这是经常用到的临界条件．本题关键是分析物体的受力情况．

5.7 生活中的圆周运动(备作业)(解析版)-2020-2021学年高一物理(人教版必修2)

5.7 生活中的圆周运动(解析版) 一、单选题（本大题共20小题） 1.如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是() A. 甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，速度不能超过√gR B. 乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水对桶底的压力最小 C. 丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用 D. 丁图中，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A，B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A，B两 位置小球向心加速度相等 【答案】D 【解析】 分析每种模型的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可． 此题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意受力分析找到向心力，从而根据公式判定运动情况，如果能记住相应的规律，做选择题可以直接应用，从而大大的提高做题的速度，所以要求同学们要加强相关知识的记忆． 【解答】 A、甲图中，汽车过凹形桥最低点时，N−mg=m v2 ，可知v≥0，故A错误； R B、乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水处于超重状态，此时水对桶底的压力最大，故 B错误； C、丙图中，火车转弯等于规定速度行驶时，此时重力和轨道的支持力提供向心力，内外轨对内轮缘都没有挤压作用，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用，故C错误； D、丁图中，根据受力分析知该球在A、B位置受力情况相同，即向心力相等，向心加速度相等，故D正确。 故选D。 2.圆周运动在生活中处处可见，下列四幅图用圆周运动的知识解释正确的是() A. 图1表示荡秋千，小孩在竖直平面内做圆周运动，由小孩的重力和绳子拉力的合力提供向心力 B. 图2表示一个拐弯的火车，火车拐弯时速度越小，则铁路路基磨损就越小 C. 图3杂技演员表演“水流星”恰好通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零

高中物理第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动课堂探究学案新人教版必修2

高中物理第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动课堂探 究学案新人教版必修2 课堂探究 探究一火车转弯问题分析 问题导引 火车在铁轨上转弯可以看成是做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损。如何解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题呢？提示：火车速度提高，容易挤压外轨，损坏外轨。火车转弯时的 向心力由重力和支持力的合力提供，可适当增大转弯半径或者增加 内、外轨的高度差。 名师精讲 1．弯道的特点 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨。若火车转弯所需向心力完 全由重力和支持力的合力提供，即mgtan θ＝m，如图所示，则v0＝，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面的夹角(tan θ≈)，v0为 转弯处的规定速度。 2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨也是等高的。 因而火车在行驶过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一平面内。故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面。即火车的向心加 速度和向心力均沿水平面指向圆心。 3．速度与轨道压力的关系(1)当火车行驶速度v＝时，所需向心力仅有重力和弹力的合力提

供，此时内外轨道对火车均无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力 不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作 用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v＞时，外轨对轮缘有侧压力； ②当火车行驶速度v＜时，内轨对轮缘有侧压力。 特别提醒汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮受到地面施加的侧向挤压。 【例1】有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。 点拨：第(1)问中，外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力；第(2)问中，重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向心力。 解析：(1)外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，所以有FN＝m＝N＝1×105 N。 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105 N。 (2)火车过弯道，重力和铁轨对火车的弹力的合力正好提供向心力，如图所示，则mgtan θ＝m v2 r 由此可得tan θ＝＝0.1。 答案：(1)1×105 N(2)0.1 题后反思 (1)处理这类题目需要弄清两个方面的问题：一是向心

生活中的圆周运动 学案-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

6.41生活中的圆周运动--人教版（2019）必修二简案 一、车辆转弯问题 1、汽车在水平路面的转弯 汽车受重力、支持力、摩擦力作用； 其中F N=mg 水平面上由摩擦力提供向心力有：f= 2 mv r 当速度过大时，摩擦力不足以提供向心力时，汽车会冲向路面外侧，即侧滑。 2、火车轨道 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的。铁轨平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R。质量为m的火车以速度v通过某弯道时，如图： 重力和支持力合力提供水平方向向心力如图所示： 由牛顿第二定律得：mgtanθ＝ 2 mv r 解得：v＝gr gr时，向心力减小，内轨有侧压力，反之外轨有侧压力。 二、拱形桥问题 1、凸起的拱形桥，如图所示：

在最高点，根据牛顿第二定律有：mg - F N =2 mv r 当速度v 增大时，F N 逐渐减小，直至F N =0，此时v= gr 当v gr 2、凹形拱桥，如图所示： 在最高点，根据牛顿第二定律有：F N -mg =2 mv r 当速度v 越大或者r 越小时，F N 逐渐增大，容易造成爆胎。 例题讲解 【例1】铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的，已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R ，若质量为m 的火车转弯时tan gR ） A ．内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B ．外轨对外侧车轮轮缘有挤压

C ．这时铁轨对火车的支持力等于cos mg θ D ．这时铁轨对火车的支持力大于 cos mg θ 解：CD 、火车在水平面内运动，所以，在竖直方向上受力平衡，所以，铁轨对火车的支持力F N 的竖直分量与重力平衡，即F N cos θ=mg,所以，F N ＝ cos mg θ 故C 正确，D 错误； AB 、铁轨对火车的支持力F N 的水平分量为F N sin θ=mgtan θ，火车在弯道半径为R 的转弯处的速度v ＝ tan gR θ，所以，火车转弯时需要的向心力F ＝2 mv R ＝mgtan θ； 支持力的水平分量正好等于向心力，故火车轮缘对内外轨道无挤压，故A 错误，B 错误； 故选：C 。 【例2】如图所示，有一辆质量为800kg 的小汽车驶上圆弧半径为40m 的波浪形路面。 （1）汽车到达凹形路面段最底A 时速度为10m/s,路面对汽车的支持力是多大？ （2）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？ 解：（1）汽车在最低点A 处，根据牛顿第二定律F N1−mg ＝2 mv r 代入数据解得：F N1=6000N （2）汽车在B 点重力完全提供向心力时，恰好对路面无压力，根据牛顿第二定律mg ＝2 2mv r 代入数据解得：v 2=20m/s 答：（1）路面对汽车的支持力是6000N 。 （2）汽车以20m/s 的速度经过最高点B 时，汽车恰好对路面没有压力。 【例3】如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两圈 的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁（由上、下、侧三个轮子组成把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R ，下列说法正确的是（ ） A ．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给游客向上的

人教版物理必修二：5-7《生活中的圆周运动》课后练习(含答案)

课后巩固提高 …，4』、，八… 限时：45分钟总分：100分 、选择题（1〜3为单选，4〜6为多选。每小题8分，共48分。） 1. B A 蜡块 如图所示，在盛满水的试管中装有一个小蜡块，小蜡块所受浮力略大于重力，当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时，关于蜡块的运动，以下说法正确的是（） A.与试管保持相对静止 B.向B端运动，可以到达B端 C.向A端运动，可以到达A端 D.无法确定 2.图中杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子经过最高点时，里面 的水也不会流出来，这是因为（） A.水处于失重状态，不受重力的作用 B.水受的合力为零 C.水受的合力提供向心力，使水做圆周运动 D.杯子特殊，杯底对水有吸引力 3.

如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球.当汽车以某一速率在水平

地面上匀速行驶时，弹簧长度为L i,当汽车以大小相同的速度匀速通过一个桥面为圆弧形的凸形桥的最高点时, 弹簧长度为L2,下列选项中正确的是（） A. L i= L2 B. L i>L2 C. L i

高中物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)及解析

高中物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m 处放着一质量为0.1kg 的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F =1.0N 作用于铁球，作用一段时间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘A 点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD 的B 端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D ．已知∠BOC =37°，A 、B 、C 、D 四点在同一竖直平面内，水平桌面离B 端的竖直高度H =0.45m ，圆弧轨道半径R =0.5m ，C 点为圆弧轨道的最低点，求：（取sin37°=0.6，cos37°=0.8） (1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 点时的速度大小v D ； (2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小F C ；（计算结果保留两位有效数字） (3)铁球运动到B 点时的速度大小v B ； (4)水平推力F 作用的时间t 。 【答案】(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 5； (2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小为6.3N ； (3)铁球运动到B 点时的速度大小是5m/s ； (4)水平推力F 作用的时间是0.6s 。 【解析】 【详解】 (1)小球恰好通过D 点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：2D mv mg R = 可得：D 5m /s v = (2)小球在C 点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：2C mv F mg R -= 代入数据可得：F =6.3N 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：F C =F =6.3N (3)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有：2 y 2gh v = 得：v y =3m/s 小球沿切线进入圆弧轨道，则：3 5m/s 370.6 y B v v sin = = =︒ (4)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得：

高考物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)含解析

高考物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图，在竖直平面内，一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切．BC 为圆弧轨道的直径．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα= 3 5 ，一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动，经A 点沿圆弧轨道通过C 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g ．求： （1）水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小； （2）小球到达A 点时动量的大小； （3）小球从C 点落至水平轨道所用的时间． 【答案】（15gR （223m gR （3355R g 【解析】 试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力． 解析（1）设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有 tan F mg α=① 2220()F mg F =+② 设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得 2 v F m R =③ 由①②③式和题给数据得 03 4 F mg =④ 5gR v = （2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥

(1cos CD R α=+）⑦ 由动能定理有 220111 22 mg CD F DA mv mv -⋅-⋅=-⑧ 由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232 m gR p mv == ⑨ （3）小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g ．设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t ．由运动学公式有 2 12 v t gt CD ⊥+ =⑩ sin v v α⊥= 由⑤⑦⑩ 式和题给数据得 355R t g = 点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新． 2．光滑水平面AB 与竖直面内的圆形导轨在B 点连接，导轨半径R ＝0.5 m ，一个质量m ＝2 kg 的小球在A 处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接．用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能Ep ＝49 J ，如图所示．放手后小球向右运动脱离弹簧，沿圆形轨道向上运动恰能通过最高点C ，g 取10 m/s 2．求： (1)小球脱离弹簧时的速度大小； (2)小球从B 到C 克服阻力做的功； (3)小球离开C 点后落回水平面时的动能大小． 【答案】（1）7/m s （2）24J （3）25J 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据机械能守恒定律 E p ＝211m ?2 v ① v 12Ep m ＝7m/s ②