高中物理必修第二冊(cè)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案

4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

［學(xué)習(xí)目標(biāo)］

1.會(huì)分析火車轉(zhuǎn)彎、汽車過拱橋等實(shí)際運(yùn)動(dòng)問題中向心力的來源，能解決生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

問題2r解航天器中的失重現(xiàn)象及原因.3.了解離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件，知道離心

運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用及危害.

梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)

一、火車轉(zhuǎn)彎

1.如果鐵道彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力,由于質(zhì)量

太大，因此需要很大的向心力，靠這種方法得到向心力，不僅鐵軌和車輪極易受損，還可能

使火車側(cè)翻.

2.鐵路彎道的特點(diǎn)

(1)彎道處外軌略高于內(nèi)軌.

(2)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力不是豎直向上的，而是斜向彎道的固處支持力與重力的合

力指向圓心.

(3)在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度,適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎

時(shí)所需的向心力兒乎完全由重力G和彈力FN的合力來提供.

二、拱形橋

汽車過拱形橋汽車過凹形橋

受力

分析

v2

向心力

F?=mg—FN=uiyFn=FN—mg=m—

對(duì)橋的9

,V2」,V-

FN=mg—呷FN=mg-t-/ny

壓力

汽車對(duì)橋的壓力小王汽車的重汽車對(duì)橋的壓力大壬汽車的重

結(jié)論力，而且汽車速度越大，對(duì)橋的力，而且汽車速度越大，對(duì)橋的

壓力越小壓力越大

三、航天器中的失重現(xiàn)象

1.向心力分析：宇航員受到的地球引力與座艙對(duì)他的支持力的合力提供向心力，由牛頓第二

//

定律：所以FN=NIN一噪.

2.完全失重狀態(tài)：當(dāng)。=疽時(shí),座艙對(duì)宇航員的支持力入=0，宇航員處于完全失重狀態(tài).

四、離心運(yùn)動(dòng)

1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿切線飛出或做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).

2.原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力.

3.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止

(1)應(yīng)用：離心干燥器；洗衣機(jī)的脫水筒;離心制管技術(shù)；分離血漿和紅細(xì)胞的離心機(jī).

(2)防止：轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高；在公路彎道，車輛不允許超過規(guī)定的速度.

。即學(xué)即用

1.判斷下列說法的正誤.

(1)鐵路的彎道處，內(nèi)軌高于外軌.(X)

(2)汽車駛過拱形橋頂部時(shí)，對(duì)橋面的壓力等于車重.(X)

(3)汽車行駛至凹形橋底部時(shí)，對(duì)橋面的壓力大于車重.(V)

(4)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中的宇航員處于完全失重狀態(tài)，故不再受重力.(X)

(5)航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體所受合力為零.(X)

(6)做離心運(yùn)動(dòng)的物體可以沿半徑方向向外運(yùn)動(dòng).(X)

2.如圖1所示，汽車在通過水平彎道時(shí)，輪胎與地面間的摩擦力已達(dá)到最大值，若汽車轉(zhuǎn)彎

的速率增大到原來的小倍，為使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)仍不打滑，其轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍.

圖1

答案2

解析汽車所受的摩擦力提供向心力，則有Ff=^,6不變，v增大為、［3v，則彎道半徑要

變?yōu)樵瓉淼?倍.

探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)

一、火車轉(zhuǎn)彎問題

1.彎道的特點(diǎn)

鐵路彎道處，外軌高于內(nèi)軌，若火車按規(guī)定的速度如行駛，轉(zhuǎn)彎所需的向心力完全由重力和

支持力的合力提供，即mgtan?=〃世，如圖2所示，則如=儷癡京其中R為彎道半徑,

。為軌道平面與水平面間的夾角.

圖2

2.速度與軌道壓力的關(guān)系

(1)當(dāng)火車行駛速度。等于規(guī)定速度?！銜r(shí)，所需向心力僅由重力和支持力的合力提供，此時(shí)內(nèi)

外軌道對(duì)火車無擠壓作用.

(2)當(dāng)火車行駛速度噂內(nèi)時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.

(3)當(dāng)火車行駛速度時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.

例?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仇如

圖3所示，彎道處的圓弧半徑為R,若質(zhì)量為，〃的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于病而7,貝11()

外政車輪

圖3

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)火車的支持力等于播

D.這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力大于燃

答案C

解析由牛頓第二定律/合=〃無，解得“合=〃?gtan。，此時(shí)火車僅受重力和鐵路軌道的支持

力作用，如圖所示，F(xiàn)NCOSe^mg,則尺=篙^,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.

mg

針對(duì)訓(xùn)練（多選）公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖4所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一

圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為vo時(shí)，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì).則在該彎道處

)

A.路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低

B.車速只要低于優(yōu)，車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)

C.車速雖然高于的，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)

D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，見的值變小

答案AC

解析當(dāng)汽車行駛的速率為a,時(shí)，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，即不受靜摩擦

力，此時(shí)僅由其重力和路面對(duì)其支持力的合力提供向心力，所以路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，選項(xiàng)

A正確；當(dāng)車速低于S）時(shí)，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽車有向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的趨

勢(shì)，受到的靜摩擦力向外側(cè)，并不一定會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)車速高于。o時(shí)，需要

的向心力大于重力和支持力的合力，汽車有向外側(cè)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，靜摩擦力向內(nèi)側(cè)，速度越大，

靜摩擦力越大，只有靜摩擦力達(dá)到最大以后，車輛才會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)C正確；由mgtan。

=〃d可知，研）的值只與路面與水平面的夾角和彎道的半徑有關(guān)，與路面的粗糙程度無關(guān)，

選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

二、汽車過橋問題與航天器中的失重現(xiàn)象

1.拱形橋問題

（1）汽車過拱形橋（如圖5）

球V

汽車在最高點(diǎn)滿足關(guān)系：mg一入=〃寵，即FN=mg—〃9

①當(dāng)0=，法時(shí)，F(xiàn)N=0.

②當(dāng)口寸，OvFNWmg.

③當(dāng)。K項(xiàng)時(shí)，汽車將脫離橋面做平拋運(yùn)動(dòng)，易發(fā)生危險(xiǎn).

說明：汽車通過拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)，向心加速度向下，汽車對(duì)橋的壓力小于其自身的重力,

而且車速越大，壓力越小，此時(shí)汽車處于失重狀態(tài).

(2)汽車過凹形橋(如圖6)

mg

圖6

汽車在最低點(diǎn)滿足關(guān)系：八一，監(jiān)=方，即/N=，咫+%-.

說明：汽車通過凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度向上，而且車速越大，壓力越大，此時(shí)汽車

處于超重狀態(tài).由于汽車對(duì)橋面的壓力大于其自身重力，故凹形橋易被壓垮，因而實(shí)際中拱形

橋多于凹形橋.

2.繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星、飛船、空間站處于完全失重狀態(tài).

(1)質(zhì)量為M的航天器在近地軌道運(yùn)行時(shí)，航天器的重力提供向心力，滿足關(guān)系：

則v=y[gR.

⑵質(zhì)量為m的航天員：設(shè)航天員受到的座艙的支持力為尸N,則，咫一人=賢.

當(dāng)還時(shí)，F(xiàn)N=O，即航天員處于完全失重狀態(tài).

(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài).

例?(2018?山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一下期中)如圖7所示，地球可以看成一個(gè)巨大的拱形橋，橋

面半徑R=6400km,地面上行駛的汽車中駕駛員的重力G=800N,在汽車不離開地面的前

提下，下列分析中正確的是()

圖7

A.汽車的速度越大，則汽車對(duì)地面的壓力也越大

B.不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對(duì)座椅壓力大小都等于800N

C.只要汽車行駛，駕駛員對(duì)座椅壓力大小都小于他自身的重力

D.如果某時(shí)刻速度增大到使汽車對(duì)地面壓力為零，則此時(shí)駕駛員會(huì)有超重的感覺

答案C

解析汽車以及駕駛員的重力和地面對(duì)汽車的支持力的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心

力，則有mg—樂=療],重力是一定的，。越大，則尸N越小，故A錯(cuò)誤；因?yàn)橹灰囆?/p>

駛，駕駛員的一部分重力則會(huì)用于提供駕駛員做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，結(jié)合牛頓第三定律

可知駕駛員對(duì)座椅壓力大小小于其自身的重力，故B錯(cuò)誤，C正確；如果速度增大到使汽車

對(duì)地面的壓力為零，說明汽車和駕駛員的重力全部用于提供做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，處于

完全失重狀態(tài)，此時(shí)駕駛員會(huì)有失重的感覺，故D錯(cuò)誤.

例。如圖8所示,質(zhì)量加=2.0X104kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,

兩橋面的圓弧半徑均為60m,如果橋面能承受的壓力不超過3.0X105N,則：(g取10mH)

0/

r/

y

/

4

圖8

(1)汽車允許的最大速率是多少？

(2)若以所求速率行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？

答案(1)10>/3m/s(2)1.0X105N

解析(1)汽車在凹形橋的底部時(shí)，合力向上，汽車受到的支持力最大，由牛頓第三定律可知，

5

橋面對(duì)汽車的支持力FNI=3.OX1ON,根據(jù)牛頓第二定律FN[-fng=m—f解得v=

[驍一財(cái)=1即m/s

由于o<礪=1麗m/s,故在凸形橋最高點(diǎn)上汽車不會(huì)脫離橋面，所以汽車允許的最大速率

為10>/5m/s.

⑵汽車在凸形橋頂部時(shí)，合力向下，汽車受到的支持力最小，由牛頓第二定律得

Wg—FN2=/,即FN2=w(g—,)=l.OXio5N

由牛頓第三定律得，在凸形橋頂部汽車對(duì)橋面的壓力為1.0X1()5N,此即最小壓力.

三、離心運(yùn)動(dòng)

1.物體做離心運(yùn)動(dòng)的原因

提供向心力的合力突然消失，或者合力不能提供足夠的向心力.

注意：物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到“離心力”作用，而是由于合外力不能提供足夠的向

心力.所謂“離心力”實(shí)際上并不存在.

2.合力與向心力的關(guān)系（如圖9所示）.

圖9

（1）若尸金=施加？或尸合=猿，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即“提供”滿足“需要”.

⑵若尸合＞加心或F合年，物體做近心運(yùn)動(dòng)，即“提供過度”.

⑶若0＜?＜的。2或。〈/件十，則合力不足以將物體“拉回”到原軌道上，而做離心運(yùn)動(dòng),

即“提供不足”.

（4）若F令=0,則物體沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng).

例④關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）

A.物體一直不受外力作用時(shí)，可能做離心運(yùn)動(dòng)

B.在外界提供的向心力突然變大時(shí)，原來做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體將做離心運(yùn)動(dòng)

C.只要向心力的數(shù)值發(fā)生變化，原來做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體就將做離心運(yùn)動(dòng)

D.當(dāng)外界提供的向心力突然消失或數(shù)值變小時(shí)，原來做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體將做離心運(yùn)動(dòng)

答案D

解析離心運(yùn)動(dòng)是指原來在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體后來遠(yuǎn)離圓心，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤：離心運(yùn)

動(dòng)發(fā)生的條件是：實(shí)際的合力小于做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確.

隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)

1.（火車轉(zhuǎn)彎問題）（多選）全國(guó)鐵路大面積提速，給人們的生活帶來便利.火車轉(zhuǎn)彎可以看成是在

水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火車速度提高會(huì)使外軌受損.為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)外軌受損這一

難題，以下措施可行的是（）

A.適當(dāng)減小內(nèi)外軌的高度差

B.適當(dāng)增加內(nèi)外軌的高度差

C.適當(dāng)減小彎道半徑

D.適當(dāng)增大彎道半徑

答案BD

解析設(shè)鐵路彎道處軌道平面的傾角為a時(shí)，輪緣與內(nèi)外軌間均無擠壓作用，根據(jù)牛頓第二

定律有mgtan解得o=Ngrtana,所以為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)外軌受損這一難題，可

行的措施是適當(dāng)增大傾角a（即適當(dāng)增加內(nèi)外軌的高度差）和適當(dāng)增大彎道半徑

2.（航天器中的失重現(xiàn)象）（多選）航天飛機(jī)在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)于航天員，下

列說法中正確的是（）

A.航天員受到的重力消失了

B.航天員仍受重力作用，重力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

C.航天員處于超重狀態(tài)

D.航天員對(duì)座椅的壓力為零

答案BD

解析航天飛機(jī)在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，依然受地球的吸引力，而且正是這個(gè)吸引力提

供航天飛機(jī)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，航天員的加速度與航天飛機(jī)的相同，是其重力提供

向心力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確：此時(shí)航天員不受座椅彈力，即航天員對(duì)座椅的壓力為零，處

于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤.

3.（離心現(xiàn)象）在冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員繞周長(zhǎng)僅111米的短道競(jìng)賽.比賽過程中運(yùn)動(dòng)

員在通過彎道時(shí)如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線.如圖10所示，

圓弧虛線代表彎道，即正常運(yùn)動(dòng)路線，。。為運(yùn)動(dòng)員在O點(diǎn)時(shí)的速度方向（研究時(shí)可將運(yùn)

動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn)）.下列論述正確的是（）

圖10

A.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力方向背離圓心

B.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力大于所需要的向心力

C.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在0a左側(cè)

D.若在。點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在?！庇覀?cè)與之間

答案D

解析發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員的速度過大，所需要的向心力過大，而運(yùn)動(dòng)員受到的合力小于

所需要的向心力，受到的合力方向指向圓弧內(nèi)側(cè)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤：運(yùn)動(dòng)員在水平方向不

受任何外力時(shí)沿0a方向做離心運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上運(yùn)動(dòng)員受到的合力方向指向圓弧。匕內(nèi)側(cè)，所以

運(yùn)動(dòng)員滑動(dòng)的方向在0a右側(cè)與Ob之間，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.

4.（汽車轉(zhuǎn)彎與過橋問題）（2019?山西現(xiàn)代雙語學(xué)校期中）在高級(jí)瀝青鋪設(shè)的高速公路上，汽車的

設(shè)計(jì)時(shí)速是108km/h,汽車在這種路面上行駛時(shí)，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重

的前取iom/s2).

(1)如果汽車在這種高速公路的彎道上拐彎，假設(shè)彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是

多少？

(2)如果高速公路上設(shè)計(jì)了圓弧拱形立交橋，要使汽車能夠以設(shè)計(jì)時(shí)速安全通過圓弧拱橋，這

個(gè)圓弧拱形立交橋的半徑至少是多少？

答案(1)150m(2)90m

解析設(shè)汽車的質(zhì)量為m.

(1)汽車在水平路面上拐彎，可視為汽車做勺速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由車與路面間的靜摩擦力

3公

提供，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，由向心力公式可知這時(shí)的半徑最小，有==—

由速度v=108km/h=30m/s得

彎道半徑rmin=150m

(2)汽車過圓弧拱橋，可看做在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，根據(jù)向心力公式

七公

為了保證安全通過，車與路面間的彈力FN必須大于等于零，即有mg2加萬，代入v=108km/h

=30m/s,得R290m,故半徑至少是90m.

課時(shí)對(duì)點(diǎn)練

g基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練

考點(diǎn)一交通工具的轉(zhuǎn)彎問題

1.如圖1所示，質(zhì)量相等的汽車甲和汽車乙，以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),

汽車甲在汽車乙的外側(cè).兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為衣甲和44.以下說法正確的是

()

圖1

A.尸f甲小于B乙

B.Ff卬等于R乙

C.R甲大于吊乙

D.Ff平和6乙的大小均與汽車速率無關(guān)

答案A

解析汽車在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦力提供做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即F（=F

由于，*v=，〃匕，v<f=vc,r中〉/■匕，則R中VFf匕，A正確.

2.（多選）如圖2所示，鐵路轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌，若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛的速度為。，則下

列說法正確的是（）

A.若火車行駛到轉(zhuǎn)彎處的速度大于規(guī)定速度。，火車將對(duì)外軌有側(cè)向的擠壓作用

B.若火車行駛到轉(zhuǎn)彎處的速度小于規(guī)定速度°,火車將對(duì)外軌有側(cè)向的擠壓作用

C.若火車要提速行駛，而彎道坡度不變，要減小彎道半徑

D.若火車要提速行駛，而彎道半徑不變，彎道的坡度應(yīng)適當(dāng)增大

答案AD

解析火車在轉(zhuǎn)彎處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，按規(guī)定速度行駛時(shí)，其向心力完全由其重力和軌道對(duì)

其彈力的合力提供；若火車行駛到轉(zhuǎn)彎處的速度大于規(guī)定速度。，則運(yùn)行過程中需要的向心

力增大，火車將對(duì)外軌有側(cè)向的擠壓作用；若火車行駛到轉(zhuǎn)彎處的速度小于規(guī)定速度力則

運(yùn)行過程中需要的向心力減小，而火車重力和支持力的合力將大于需要的向心力，火車將對(duì)

內(nèi)軌有側(cè)向的擠壓作用，故A正確，B錯(cuò)誤.由〃?gtan。=，町7得：v=yjgrtan3,若火車要提速

行駛，應(yīng)適當(dāng)增大彎道的坡度仇或增大彎道半徑r,C錯(cuò)誤，D正確.

3.在高速公路的拐彎處，通常路面都是外高內(nèi)低.如圖3所示，在某路段汽車向左拐彎，司機(jī)

左側(cè)的路面比右側(cè)的路面低一些.汽車的運(yùn)動(dòng)可看做是半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)內(nèi)、外路面高

度差為h,路基的水平寬度為d,路面的寬度為L(zhǎng)己知重力加速度為g.要使車輪與路面之間

的橫向摩擦力（即垂直于前進(jìn)方向）等于零，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)等于（）

答案B

,02h

解析設(shè)路面的傾角為仇根據(jù)牛頓第二定律得mgtane=〃rp,又由數(shù)學(xué)知識(shí)可知tan。=力,

聯(lián)立解得。=力^,選項(xiàng)B正確.

4.擺式列車是集電腦、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車，如圖4所示.當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎

時(shí)，在電腦控制下，車廂會(huì)自動(dòng)傾斜；行駛在直軌上時(shí)，車廂又恢復(fù)原狀，就像玩具“不倒

翁”一樣.假設(shè)有一擺式列車在水平面內(nèi)行駛，以360km/h的速度轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑為1km,

則質(zhì)量為50kg的乘客，在轉(zhuǎn)彎過程中所受到的火車對(duì)他的作用力大小為?取10m/s2）（）

圖4

A.500NB.1000N

C.500V2ND.0

答案C

解析360km/h=100m/s,乘客所需的向心力K=雨萬=500N,而乘客的重力為500N,故

火車對(duì)乘客的作用力大小1N=NE>2+G2=50MN,C正確.

考點(diǎn)二汽車過橋問題和航天器中的失重現(xiàn)象

5.（2019?長(zhǎng)豐二中高一下學(xué)期期末）如圖5所示，當(dāng)汽車通過拱橋頂點(diǎn)的速度為6m/s時(shí);車對(duì)

橋頂?shù)膲毫檐囍氐?本如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力為零，則汽車通過

橋頂?shù)乃俣却笮?yīng)為（）

尺

L-?

cT

mg'

圖5

A.3m/sB.10m/s

C.12m/sD.24m/s

答案C

解析根據(jù)牛頓第二定律得：FN=/?A,即/吆=后7,當(dāng)汽車對(duì)橋面的壓力為零時(shí)，橋

V4

r

面對(duì)汽車的支持力為零，有：mg=/rr-^f解得：v=2v=12m/s,故C正確.

6.（2019?天津六校高一下期中）如圖6所示，汽車車廂頂部懸掛一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一

個(gè)質(zhì)量為m的小球.當(dāng)汽車以某一速率在水平地面上勻速行駛時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為Z,i，當(dāng)汽車以

大小相同的速度勻速通過一個(gè)橋面為圓弧形的凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為小，下列選項(xiàng)

中正確的是（）

圖6

A.Li=L?B.LI>L2

C.L\<LID.前三種情況均有可能

答案B

7.下列四幅圖中的行為可以在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“天宮二號(hào)”艙內(nèi)完成的有（）

A.用臺(tái)秤稱量重物的質(zhì)量

B.用水杯喝水

C.用沉淀法將水與沙子分離

D.給小球一個(gè)很小的初速度，小球能在拉力作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)

答案D

解析重物處于完全失重狀態(tài)，對(duì)臺(tái)秤的壓力為零，無法通過臺(tái)桿測(cè)量重物的質(zhì)量，故A錯(cuò)

誤；水杯中的水處于完全失重狀態(tài)，不會(huì)因重力而流入嘴中，故B錯(cuò)誤；沙子處于完全失重

狀態(tài)，不能通過沉淀法與水分離，故C錯(cuò)誤；小球處于完全失重狀態(tài)，給小球一個(gè)很小的初

速度，小球能在拉力作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，故D正確.

考點(diǎn)三離心現(xiàn)象

8.（多選）如圖7所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣機(jī)脫水筒內(nèi)壁上，有一件濕衣服隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未

滑動(dòng)，貝立）

圖7

A.衣服隨脫水筒做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由衣服的重力提供

B.水會(huì)從脫水筒甩出是因?yàn)樗问艿降南蛐牧艽?/p>

C.加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，衣服對(duì)筒壁的壓力增大

D.加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，脫水效果會(huì)更好

答案CD

解析衣服受到豎直向下的重力、豎直向上的靜摩擦力、指向圓心的支持力，重力和靜摩擦

力是一對(duì)平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，A錯(cuò)誤；脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大

以后，支持力增大，故衣服對(duì)筒壁的壓力也增大，C正確；對(duì)于水而言，衣服對(duì)水滴的附著

力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，說水滴受向心力本身就不正確，B錯(cuò)誤；隨著脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角

速度的增加，需要的向心力增加，當(dāng)附著力不足以提供需要的向心力時(shí)，衣服上的水滴將做

離心運(yùn)動(dòng)，故脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度越大，脫水效果會(huì)越好，D正確.

9.如圖8所示的陀螺，是很多人小時(shí)候喜歡玩的玩具.從上往下看（俯視），若陀螺立在某一點(diǎn)

順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)滴一滴墨水到陀螺，則被甩出的墨水徑跡可能是下列的（）

答案D

10.如圖9所示，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，則以下說法正確的是

（）

A.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才造成賽車沖出跑道的

B.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒有及時(shí)減速才造成賽車沖出跑道的

C.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒有及時(shí)加速才造成賽車沖出跑道的

D.由公式尸=用”2「可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道

答案B

力能力綜合練

11.（多選）一個(gè)質(zhì)量為m的物體（體積可忽略），在半徑為R的光滑半球頂點(diǎn)處以水平速度。。運(yùn)

動(dòng)，如圖10所示，重力加速度為g,則下列說法正確的是（）

圖10

A.若。（）=病，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)無壓力

B.若加=卬屣，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為最

C.若如=0,則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為相g

D.若如=0,則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為零

答案AC

2

解析設(shè)物體在半球頂點(diǎn)受到的支持力為FN,若加=/瓦由〃?g—吊4=〃玲，得FN=0,則

根據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)半球頂點(diǎn)無壓力，A正確：若VQ=%^,由/ng—FN=〃帶，得

FN=^mg,則根據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為去B錯(cuò)誤；若o（）=0,物體處

于平衡狀態(tài)，對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為，咫，C正確，D錯(cuò)誤.

12.（2019?泉州五中期中）如圖11所示，在粗糙水平木板上放一個(gè)物塊，使水平木板和物塊一

起在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，曲為水平直徑，c