陕西省咸阳市乾县第二中学高一年级下学期物理必修2沪科版《圆周运动案例分析》习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 陕西省咸阳市乾县第二中学高一年级下学期物理必修2沪科版《圆周运动案例分析》习题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 129.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-24 16:46:19 | ||
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文档简介
一、汽车过拱桥
1．城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为m的小汽车，从A端冲上该立交桥，小汽车到达桥顶时的速度大小为v1，若小汽车在上桥过程中保持速率不变，则( )
A．小汽车通过桥顶时处于失重状态
B．小汽车通过桥顶时处于超重状态
C．小汽车在上桥过程中受到桥面的支持力大小为FN＝mg－m
D．小汽车到达桥顶时的速度必须大于
2．如图所示，是一座半径为40m的圆弧形拱形桥。一质量为1.0×103 kg的汽车，行驶到拱形桥顶端时，汽车运动速度为10 m/s，则此时汽车运动的向心加速度为多大？向心力为多大？汽车对桥面的压力是多少？(取g＝10 m/s2)
3．有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。（g取10m/s2）
(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？
(2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？
水平方向的圆周运动
汽车转弯
4．质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104 N.
（1）汽车经过半径为50 m的弯道时，如果车速达到72 km/h，请通过计算说明这辆车是否发生侧滑；
（2）为了弯道行车安全，请你对弯道的设计提出合理化建议．(至少两条)
5．如图所示，质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为60 m的弯路时，车速为20 m/s．求：
(l)此时汽车转弯所需要的向心力的大小；
(2)若轮胎与路面间的最大静摩擦力为3×l04 N，汽车在此处安全转弯的速度不能超过多大？（保留两位有效数字）
6．质量为m的汽车，在半径为20 m的圆形水平路面上行驶，最大静摩擦力是车重的0.5倍，为了不使轮胎在公路上打滑，汽车速度不应超过__________m/s.(g取10 m/s2)
火车转弯
7．过去日本在高铁海外推广上最大的成果就是台湾高铁，然而日本在承建台湾高铁过程中，并没有输出运行技术，导致台湾高铁机车技术和轨道不匹配，近些年来问题频出。?台铁6432车次普悠玛列车今年10月21日在宜兰新马站附近出轨，造成18死190伤。台当局相关部门22日表示，事故原因初判是因为转弯时超速。如图所示，为了防止列车转弯时对轨道的损伤甚至脱轨，需要使内外轨有一定的高度差，已知普悠玛列车出事现场的转弯半径R约为250m，轨道间距L约为1.5m，内外轨的高度差h0约为24cm，请用学过的知识计算（取g=10m/s2）：
（1）为保证安全，在事故现场附近应规定的行驶速率v0为多少km/h。
（2）该列车发生意外时，行驶速率v高达144km/h，为了使内外轨均不受到侧向挤压，应将内外轨的高度差h设计为多少cm。
8．随着人们生活节奏加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求。为了提高运输力，国家对铁路不断进行提速，铁道部决定从2007年4月18日起，全国铁路正式实施第六次大面积提速，时速将达到200公里以上。若火车转弯可以看成是做匀速圆周运动，为保证绝对安全，弯道处要求外轨比内轨高.设转弯处的弯道半径，内外轨高度差，两铁轨间距为，火车质量为，(由于轨道倾角较小，可认为≈，≈1)则：
(1)如果要求内外轨道均不向车轮轮缘施加侧向压力，火车速度应为多大?
(2)若火车速度大于，大小为，这时是外轨承受侧压力还是内轨承受侧压力?侧压力多大?
9．火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg，设计通过速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车安全通过弯道，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ）
参考答案
1．A
2．2.5 m/s2 2.5×103 N 7.5×103 N
3．(1)7600N；(2)m/s。
4．（1）发生侧滑（2）使弯道外高内低、增加路面的粗糙程度等
5．（1）（2）
6．（1）72km/h（2）96cm
7．(1) (2)
8．0.14m
9．10
1．城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为m的小汽车，从A端冲上该立交桥，小汽车到达桥顶时的速度大小为v1，若小汽车在上桥过程中保持速率不变，则( )
A．小汽车通过桥顶时处于失重状态
B．小汽车通过桥顶时处于超重状态
C．小汽车在上桥过程中受到桥面的支持力大小为FN＝mg－m
D．小汽车到达桥顶时的速度必须大于
2．如图所示，是一座半径为40m的圆弧形拱形桥。一质量为1.0×103 kg的汽车，行驶到拱形桥顶端时，汽车运动速度为10 m/s，则此时汽车运动的向心加速度为多大？向心力为多大？汽车对桥面的压力是多少？(取g＝10 m/s2)
3．有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。（g取10m/s2）
(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？
(2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？
水平方向的圆周运动
汽车转弯
4．质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104 N.
（1）汽车经过半径为50 m的弯道时，如果车速达到72 km/h，请通过计算说明这辆车是否发生侧滑；
（2）为了弯道行车安全，请你对弯道的设计提出合理化建议．(至少两条)
5．如图所示，质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为60 m的弯路时，车速为20 m/s．求：
(l)此时汽车转弯所需要的向心力的大小；
(2)若轮胎与路面间的最大静摩擦力为3×l04 N，汽车在此处安全转弯的速度不能超过多大？（保留两位有效数字）
6．质量为m的汽车，在半径为20 m的圆形水平路面上行驶，最大静摩擦力是车重的0.5倍，为了不使轮胎在公路上打滑，汽车速度不应超过__________m/s.(g取10 m/s2)
火车转弯
7．过去日本在高铁海外推广上最大的成果就是台湾高铁，然而日本在承建台湾高铁过程中，并没有输出运行技术，导致台湾高铁机车技术和轨道不匹配，近些年来问题频出。?台铁6432车次普悠玛列车今年10月21日在宜兰新马站附近出轨，造成18死190伤。台当局相关部门22日表示，事故原因初判是因为转弯时超速。如图所示，为了防止列车转弯时对轨道的损伤甚至脱轨，需要使内外轨有一定的高度差，已知普悠玛列车出事现场的转弯半径R约为250m，轨道间距L约为1.5m，内外轨的高度差h0约为24cm，请用学过的知识计算（取g=10m/s2）：
（1）为保证安全，在事故现场附近应规定的行驶速率v0为多少km/h。
（2）该列车发生意外时，行驶速率v高达144km/h，为了使内外轨均不受到侧向挤压，应将内外轨的高度差h设计为多少cm。
8．随着人们生活节奏加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求。为了提高运输力，国家对铁路不断进行提速，铁道部决定从2007年4月18日起，全国铁路正式实施第六次大面积提速，时速将达到200公里以上。若火车转弯可以看成是做匀速圆周运动，为保证绝对安全，弯道处要求外轨比内轨高.设转弯处的弯道半径，内外轨高度差，两铁轨间距为，火车质量为，(由于轨道倾角较小，可认为≈，≈1)则：
(1)如果要求内外轨道均不向车轮轮缘施加侧向压力，火车速度应为多大?
(2)若火车速度大于，大小为，这时是外轨承受侧压力还是内轨承受侧压力?侧压力多大?
9．火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg，设计通过速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车安全通过弯道，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ）
参考答案
1．A
2．2.5 m/s2 2.5×103 N 7.5×103 N
3．(1)7600N；(2)m/s。
4．（1）发生侧滑（2）使弯道外高内低、增加路面的粗糙程度等
5．（1）（2）
6．（1）72km/h（2）96cm
7．(1) (2)
8．0.14m
9．10