2018-2019学年鲁科版必修2 第4章第4节 离心运动 作业
2018-2019学年鲁科版必修2 第4章第4节 离心运动 作业第3页

  解析:选AC.汽车在公路转弯处做圆周运动,需要外力提供向心力,当汽车行驶的速率为vc时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,即没有指向公路两侧的摩擦力,此时的向心力由地面的支持力和重力的合力提供,故路面外侧高内侧低,选项A正确;当车速低于vc时,车所需向心力减小,车可能只是具有向内侧滑动的趋势,不一定能够滑动,选项B错误;同理,当车速高于vc,且不超出某一最高限度,车辆可能只是有向外侧滑动的趋势,不一定能够滑动,当超过最大静摩擦力时,才会向外侧滑动,故选项C正确;当路面结冰,只是最大静摩擦力变小,vc值不变,D错误.

  二、非选择题

  11.如图所示,当"魔盘"转动得很慢时,盘上的人都可以随"魔盘"一起转动而不至于被甩开.当"魔盘"的转速不断增大时,盘上的人逐渐向边缘滑去,离转动中心越远的人,滑动趋势越大,这种运动叫________.设"魔盘"转速为12 r/min,一个体重为20 kg的小孩坐在距离轴心2 m处随"魔盘"一起转动(没有滑动).这个小孩受到的向心力为________N,这个力由________提供.

  

  解析:坐在"魔盘"上的人随"魔盘"一起转动所需的向心力由人与盘面间的静摩擦力提供,由F=mrω2,得F=20×2×2 N≈63 N.

  答案:离心运动 63 静摩擦力

  ☆12.如图所示,一根长0.1 m的细线,一端系着一个质量为0.18 kg 的小球.拉住线的另一端,使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,且小球的转速很缓慢地增加.当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,线断开,线断开前的瞬间受到的拉力比开始时大40 N.取g=10 m/s2,求:

  

  (1)线断开前瞬间,线受到的拉力大小;

  (2)线断开的瞬间,小球运动的线速度大小;

  (3)如果桌面高出地面0.8 m,线断开后小球若沿垂直桌边缘方向飞出去,则它将落在离桌面水平距离为多远的地方?

  解析:(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力的作用:重力mg、桌面的弹力N和线的拉力F.重力mg和弹力N平衡,线受到的拉力等于向心力,F向=F=mrω2.设开始时的角速度为ω0,线上的拉力是F0,线断开前的瞬间角速度为ω,线上的拉力是F.

  则F∶F0=ω2∶ω=9∶1

  又F=F0+40 N

  所以线断开前瞬间受到的拉力F=45 N.

  (2)设线断时小球的线速度为 v,由F=m,得

  v= = m/s=5 m/s.

  (3)由平抛运动规律得,小球在空中运动的时间

  t== s=0.4 s

  小球落地处离桌面的水平距离

x=vt=5×0.4 m=2 m.