2011-2012高一物理“拔尖”辅导专题一《圆周运动(水平方向)》.docVIP

2011-2012高一物理“拔尖”辅导专题一 ——《圆周运动（水平弯道）》 班级__________姓名__________座号__________ 【知识要点】 1．匀速圆周运动的向心力 (1)向心力的来源：向心力是由效果命名的力，它可以由重力、弹力、摩擦力等力来充当，也可以是由这些力的合力或它们的分力来提供，即任何力都可能提供向心力，向心力的作用是只改变线速度的方向，不改变线速度的大小． (2)大小：F向＝ma＝m＝mω2r＝mr (牛顿第二定律) 2．弯道问题 (1) 骑自行车在水平路面上转弯时，向心力由静摩擦力提供。 (2) 火车的弯道、公路的弯道都向内侧倾斜，合外力提供向心力。 (3) 飞机、鸟在空中盘旋时受力与火车以“v0”过弯道相同，故机翼、翅膀的倾角θ与火车倾角相同。 【练习】 1、铁路转弯处的圆弧半径为R，内侧和外侧的高度差为h，L为两轨间的距离，且Lh.如果列车转弯速率大于，则（ ） A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B.铁轨与轮缘间无挤压 C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D.内外铁轨与轮缘间均有挤压 2、.如图6－8－20所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r，求汽车完全不靠摩擦力转弯时的速率。 图6－8－20 3、如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上有一质量为m的小物块．求：(1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小； (2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度． 4、质量为100 t火车在轨道上行驶，火车内外轨连线与水平面的夹角为α=37°，如图6－8－10所示.弯道半径R=30 m，重力加速度取10 m/s2，当火车的速度为v1=10 m/s时，轨道受到的侧压力多大？方向如何？ 图6－8－10 1、解析：当v=时，铁轨与轮缘间无挤压；当v时，火车需要更大的向心力，所以挤压外轨. 答案：A 2、解析：汽车靠地面支持力沿水平方向的分力提供向心力，有mgtanθ=m所以v=. 3、解析： 4、解析：当火车正常行驶时，轮与轨道间无侧向压力，火车只受轨道与轨道表面垂直的支持力作用和火车的重力作用，如图6－8－11（甲）所示.其做圆周运动的圆心在水平面内，将FN1分解则有： FN1cosα=G，FN1sinα=m， 所以sinα=m 所以v==m/s=15 m/s （1）由于10 m/s15 m/s，故火车应受到轨道沿斜面向上的侧压力作用，火车受力如图6－8－11（乙）所示.其做圆周运动的圆心仍在水平面内，将FN2及FN2′分解有： G=FN2cosα+FN2′sinα ① FN2sinα－FN2′cosα=m ② 由①式得FN2=，将FN2代入②得： ·sinα－FN2′cosα=m， 代入有关数值得×0.6－FN2′×0.8=100×103× 所以解得FN2′=×106 N. （2）由于20 m/s15 m/s，故火车应受到轨道沿斜面向下的侧压力作用，火车受力如图6－8－11（丙）所示.其做圆周运动的圆心仍在水平面内，将FN3及FN3′分解：FN3cosα=G+FN3′sinα ③ FN3sinα+FN3′cosα=m ④ 由③得FN3= 将FN3代入④有·sinα+FN3′cosα=m 代入相关数值有×0.6+FN3′×0.8=100×103× 所以解得FN3′≈4.7×105 N. 答案：（1）×106 N，方向沿轨道平面斜向上 （2）4.7×105 N，方向沿轨道平面斜向下