火车转弯问题文档格式.docx

1、A.如图彳汽车通过拱桥的最高点处于失重状态置B.如图勺火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外侧车轮的轮缘会有挤压作用C.如图c,钢球在水平面做圆周运动，钢球距悬点的距离为| 则圆锥摆的周期JD.如图d在水平公路上行驶的汽车，车轮与路面之间的静摩 擦力提供转弯所需的向心力【答案】C【解析】【分析】根据加速度的方向确定汽车在最高点处于超重还是失重；根据合 力提供向心力得出角速度的表达式，从而进行判断；抓住重力不变, 结合平行四边形定则比较支持力和向心力，结合半径不同分析角 速度的关系；当火车转弯的速度超过规定速度，支持力和重力的合 力不够提供向心力，会挤压外轨。此题考查圆周运动常见的模型，每一种模型

2、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】4汽车在最高点 肿知Fn L、1_2大小如何，两小球做匀速圆周运 动的周期相同【解析】略12.图示为运动员在水平道路上转弯的情景，转弯轨迹可看成一段 半径为/?的圆弧，运动员始终与自行车在同一平面内。转弯时， 只有当地面对车的作用力通过车（包括人）的重心时，车才不会 倾倒。设自行车和人的总质量为网轮胎与路面间的动摩擦因数 口，为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说D.转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小本

3、题考查车在水平路面转弯问题，解题的关键是需要分析什么力给车提供向心力，转弯时车允许的最大速度。支持力方向与重力共线，拐弯时是利用摩擦力提供向心力；利用牛 顿第二定律可以求出最大的速度；其摩擦力大小小于或等于最大 静摩擦力；利用重力和摩擦力的关系可以判断拐弯速度对角度的 影响。A.车受到的地面的支持力方向与车所在平面垂直，故力错误；3设自行车受到地面的弹力为“则由仁二口忆又n二mg，根据 牛顿第二定律，_ y2,可解得：二JgR，故B错误；C.车转弯时，车与地面间静摩擦力提供向心力，向心力的大小随车 速而变，故提供向心力的静摩擦力要随速度而变，最大达到umg, 故0错误；D.地面对自行车的弹力N

4、与摩擦力的合力过人与车的重心，则 爲匕，_石解得2普,可见转弯速度越大，车所在平面与 f 二吃地面的夹角越小，故Q正确。故选D。13.在高速公路的拐弯处，路面建造得外高内低，即当车向右拐弯 时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹 角为e,设拐弯路段是半径为的圆弧，要使车速为$时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，e应满足（ ）A 沪 2V1A- sinO 二厢匕 tang 二飓。sjn2e 二丽 D-丄 tand - Rg汽车在水平面内做圆周运动，如果路面是水平的，汽车做圆周运动 的向心力只能由静摩擦力提供；如果外侧路面高于内侧路面一个 适当的高度，也就是路面

5、向内侧倾斜一个适当的角度e,地面对车 支持力的水平分量恰好提供车所需要的向心力时，车轮与路面的 横向摩擦力正好等于零在此临界情况下对车受力分析，明确汽车所受合外力的方向：水平指向圆心 然后由牛顿第二定律列方程求解.该题是一个实际问题，考查了圆周运动向心力公式，要求同学们能 够正确对物体进行受力分析，属于中档题.【解答】 车匀速转弯，合力等于向心力，如图根据牛顿第二定律嘔ta=需 j，B正确，/1错误.tan 6 二応二、多选题（本大题共6小题，共分）14.如图所示，在高速路口的转弯处，路面外高内低 已知内外路面与水平面的夹角为6,弯道处圆弧半径为/?,重力加速度为 g,当汽车的车速为Vo时，恰

6、由支持力与重力的合力提供了汽车 做圆周运动的向心15.力，则（ ）A Vo 二 xRgtan 8B.y0 二 jRgsinGC.当该路面结冰时,Vo要减小D.汽车在该路面行驶的速度V V。时，路面会对车轮产生沿 斜面向下的摩擦力【答案】AD要使车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，则汽车转弯时，由路面 的支持力与重力的合力提供汽车的向心力，根据牛顿第二定律，结 合数学知识求解车速，速率为“时，靠重力和支持力的合力提供向 心力，摩擦力为零，从而即可求解.本题是生活中圆周运动的问题，关键是分析物体的受力情况，确定 向心力的来源.解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解, 知道速率为V。

7、时，靠重力和支持力的合力提供向心力，摩擦力为 零.解：ab、设路面的斜角为 以汽车为研究对象，作出汽车的受力图，如图.根据牛顿第二定律，得:mgtan 0 二咗v0二jRgtan,故A正确，3错误；C、 当路面结冰时与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则的 值不变，故C错误；D、 车速若高于所需的向心力增大，此时摩擦力可以指向内侧, 增大提供的力，车辆不会向外侧滑动，故Q正确；AD.同的，已知内外轨道对水平面倾角为e,如图所示，弯道处的圆弧半径为R,火车质量为小（未画出），下列说 法正确的是（ ）A.若转弯时速度小于gRtanJ，则内轨对内侧车轮轮缘有挤 压B.若转弯时速度小于gRtanJ，

8、外轨对外侧车轮轮缘有挤压C.若转弯时速度小于屜RtanS这时铁轨对火车的支持力大D.若转弯时速度等于gRtan6-,这时铁轨对火车的支持力等火车在弯道处拐弯时火车的重力和轨道对火车的支持力的合力做 为转弯需要的向心力，当合力恰好等于需要的向心力时，火车对内 外轨道都没有力的作用，速度增加，就要对外轨挤压，速度减小就 要对内轨挤压。火车转弯主要是分析清楚向心力的来源，再根据速度的变化，可以 知道对内轨还是对外轨有作用力。AB.火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向 心力时，此时火车的速度正好是JgRtane，由题知，质量为刃的火车 转弯时速度小于Jg莊an S所以内轨对内侧车轮轮缘

9、有挤压，故川 正确，3错误；CD.当转弯时速度等于屜Rtane；内外轨没有挤压力时，火车受重 力和支持力，这时铁轨对火车的支持力N二若转弯时速度小 cos 9于寸gRtan孑，由于内轨对火车的作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向上两个分力，由于竖直向上的分力的作用，使支持力变小，故C错误，Q正确。故选AD.17.关于如图m、b、6 d所示的四种圆周运动模型，说法正确的是A.如图m所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车的重力B.如图6所示，质量相同的两小球在水平面内做匀速圆周运动, 做匀速圆周运动的半径小的小球所受到的向心力较小C.如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，

10、绕另端0在竖直面 内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零D.如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车 轮不可能对内外轨均无侧向压力【答案】BC本题考查几种生活中常见的圆周运动。知道向心力的来源，知道向心力不是物体实际受到的力，而是物体 受到的指向圆心方向的合力。解题的关键是分析向心力的来源，知 道向心力的性质。/I.如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，根据牛顿第二定律有F二mg-F*车对桥面的压力小于车的重力，故力错误；2如图b所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力和拉力 提供向心力，有绳子与竖直方向的夹角e越大向心力越 大，所以做匀速圆周运动的半径小的小球所受到的向心

11、力较小，故 3正确；C如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端0在竖直面内 做圆周运动，过最高点的临界速度为0,在最高点小球所受合力可 能为零，故C正确；ZZ如图d所示，火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道，向心力 由火车所受重力和支持力的合力提供，高于或者低于这个规定的 速度，车轮对内外轨均有侧向压力，故Q错误。故选BC。18.如图所示，火车质量为刃，火车转弯半径为/?,铁轨平面倾角 为6,当火车以速率V。驶过转弯处时，由重力和支持力的水平 合力完全提供向心力，重力加速度为g,下列说法正确的是 （ ）19.20.21.A.当以速率V。行驶时，向心力大小为V：b.当以速率“行驶时，向心力大

12、小为mgtan0C.当以速率v（v v0）行驶时，火车轮缘与外轨挤压D.当以速率v（v v0）行驶时，火车轮缘与內轨挤压【答案】ABC根据圆周运动向心力公式和合力关系可得到向心力的表达式，根 据行驶速度与规定速度关系判断挤压那塑个轨道。质点知道火车转弯时若速度大于规定速度，重力和支持力的合力 齐够提供向心力不够，此时外轨对火车有侧压力；若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力是 解题的关键。A.由向心力公式可得 “2,故力正确；v0a = TB.当以速率V。行驶时，火车受到重力和支持力提供向心力，此时向 心力等于重力和支持力竝合力，由力的合成知向心力Fwgtili

13、W,故 3正确；CD.当以速率v（v ）行驶时，重力和支持力的合力不够提供宜 心力不够,此时外轨对火车有侧压力，故6正确，0错误。故选ABC。22. 如图所示，在修筑铁路时，要根据弯道的半径厂和规定的行 驶速率匕适当选择内外轨道的倾角e，使火车转弯时所需要的 向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供 则下列关于说 法正确的是（ ）23.24.a.速率i/一定时，厂越大，要求e越小b.速率$定时，厂越 小，要求e越小c.半径厂一定时，i/越小，要求e越小D.半径厂一定时，i/越 大，要求e越小【答案】AC对火车受力分析后结合牛顿第二定律和向心力公式列方程，再逐 一分析即可。本题考查了火车转弯问题

14、，能得出速度，圆周半径与角度的关系是 解题的关键。受力分析如图：由牛顿第二定律:a.速率iz定时，厂越大，要求e越小，故a正确; B.速率1/一定时，厂越小，要求e越大，故3错误; c半径厂一定时，#越小，要求e越小，故c正确；d.半径厂一定时，#越大，要求e越大，故错误。 故选AC.26. 铁道转弯处内、外铁轨间设计有高度差，可以使火车顺利转弯，下列说法中正确的是（ ）27.28.29.A.主要是为了减少车轮与铁轨间的摩擦B.主要是为了减少轮缘与铁轨间的挤压C.内轨应略高于外轨D.重力和支持力的合力为火车转弯提供了向心力【答案】BDABD、设计时使外轨高于内轨时，轨道给火车的支持力斜向弯道内侧，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了向心力，减轻了轮缘和铁轨间的挤压，不是为了减少车轮与铁轨间的摩擦，故力错误，正确。G为使重力和支持力的合力为火车转弯提供了向心力，应使外轨 略高于内轨。故C错误。BD.火车轨道外高内低的设计是为了减轻轮缘与轨道之间的挤压，这 样火车转弯时，轨道给火车的支持力和其重力的合力提供向心力.生活中有很多圆周运动的实例，要明确其设计或工作原理，即向心 力是由哪些力来提供的.