6.4 生活中的圆周运动（分层作业）高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）（解析版）.docx

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第4节生活中的圆周运动

火车转弯问题

1．为让列车顺利转弯，同时避免车轮和铁轨受损，在修建铁路时会选择合适的内外轨高度差，使列车以规定的速度转弯时所需要的向心力完全由重力和支持力的合力提供。如图当火车以规定的行驶速度转弯时，内外轨不会受到轮缘的挤压，设火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为θ，在该转弯处规定行驶的速度为v，重力加速度为g，则（????）

A．该弯道半径为

B．当火车速度大于v时，外轨挤压轮缘

C．当火车速度小于v时，外轨挤压轮缘

D．当列车质量变大时，规定的行驶速度会变小

【答案】B

【详解】AD．当火车以规定的速度转弯时可解得且当列车质量变大时，规定的行驶速度不变，故AD错误；

BC．当火车速度大于v时，此时火车的重力和支持力的合力不足以提供火车做圆周运动的向心力，此时火车有做离心运动的趋势，则外轨挤压轮缘；同理可知当火车速度小于v时，此时火车的重力和支持力的合力大于火车做圆周运动的向心力，此时火车有做向心运动的趋势，内轨挤压轮缘，故B正确，C错误。

故选B。

2．高铁列车的速度很大，铁路尽量铺设平直，但在铁路转弯处（图甲），要求内、外轨道的高度不同。在设计轨道时，其内、外轨高度差不仅与转弯半径有关，还与列车在弯道上的行驶速率有关。列车在转弯轨道上的截面图如图乙所示，下列说法正确的是（）

A．列车的转弯速度越小，轮缘对轨道的作用力一定越小

B．当列车质量增加时，列车在弯道上的行驶速率应该减小

C．当列车的转弯半径一定时，越大，越大

D．当列车在弯道上的行驶速率一定时，越大，越大

【答案】C

【详解】根据火车转弯时，若只有重力与支持力的合力提供向心力得解得列车的转弯速度等于，轮缘对轨道的作用力为0，若列车速度减小，则轮缘对轨道的作用力增大；当列车质量增加时，列车在弯道上的行驶速率不变；当列车的转弯半径一定时，越大，越大；当列车在弯道上的行驶速率一定时，越大，越小。故选C。

汽车过桥问题

3．如图，一质量为m的汽车驶上半径为R的拱桥，到达拱桥最高点时的行驶速度为v且不腾空。则下列说法正确的是（）

A．汽车对拱桥面的压力为mg B．汽车在拱桥最高点处于超重状态

C．拱桥对汽车的支持力为 D．行驶速度大于时，汽车会腾空

【答案】D

【详解】ABC．根据牛顿第二定律汽车在拱桥最高点拱桥对汽车的支持力为根据牛顿第三定律知，汽车对拱桥面的压力为处于失重状态，故ABC错误；

D．汽车在离开桥顶的临界状态时根据解得汽车做离心运动离开桥顶时的临界速度为，故当行驶速度大于时，汽车会腾空，故D正确。故选D。

4．如图所示，一辆质量为m的汽车先过一段凹形桥，再过一段拱形桥，M、N分别为桥的最低点和最高点，且汽车通过M、N两点时的速度均不为0。汽车在通过两种桥面的过程中均未脱离桥面，下列说法正确的是（）

A．汽车通过M点时处于失重状态

B．汽车通过M点时的加速度可能为0

C．汽车通过N点时，无论速度多大，对桥面始终有压力

D．汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小

【答案】D

【详解】AB．汽车通过M点时，根据牛顿第二定律可知加速度方向竖直向上，故此时汽车处于超重状态；由于汽车通过M、N两点时的速度均不为0，故此时汽车加速度大小不为0，故A错误；

C．汽车通过N点时，根据牛顿第二定律可知若即时，此时桥面对汽车的支持力为0，根据牛顿第三定律可知，此时汽车对桥面的压力为0，故C错误；

D．根据牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力等于汽车对桥面的压力；由上述可知在M点时,，故汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小，故D正确。故选D。

离心运动

5．如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒内壁在竖直平面内做匀速圆周运动，可简化为图乙所示的模型。可视为质点的衣物经过的最高位置和最低位置分别为A、B，已知此时滚筒转动的周期为T，滚筒半径为R，衣物的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）

A．衣物在随滚筒做匀速圆周运动时，其合外力不是总等于向心力

B．衣物的向心加速度大小为

C．滚筒转动越快，衣物在位置A越容易离开滚筒作近心运动

D．衣物在位置B时处于失重状态

【答案】B

【详解】A．衣物在随滚筒做匀速圆周运动时，其合外力总等于向心力，故A错误；

B．衣物的向心加速度大小为故B正确；

C．滚筒转动越快，衣物在位置A越容易离开滚筒作离心运动，故C错误；

D．衣物在位置B时加速度向上，所以处于超重状态，故D错误。故选B。

6．家住公路转弯处外侧的李先生家连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示，以下判断正确的是（）

A．公路在设计上一定是内侧高外侧低