2018-2019学年鲁科版必修2 第4章第3节 向心力的实例分析 作业
2018-2019学年鲁科版必修2 第4章第3节 向心力的实例分析 作业第3页

  下去

   B.人在最高点时,对座位仍可能产生压力,但压力一定小于mg

   C.人在最低点时,处于失重状态

   D.人在最低点时,对座位的压力大于mg

  解析:选D.由圆周运动的临界条件知,人在最高点时,若v=,则人对底座和保险带都无作用力;若v <,则保险带对人有拉力作用;若v>,则人对底座有压力,且当v>时,压力大于mg,故A、B错误;人在最低点时,有N-mg=m,则N>mg,故人处于超重状态,故C错误,D正确.

  ☆10.在质量为M的电动机飞轮上,固定着一质量为m的重物,重物到转轴的距离为r,如图所示,为了使电动机不从地面上跳起,电动机飞轮的转动角速度不能超过(  )

  

  A.g B.

  C. D.

  解析:选B.当重物转动到最高点时,对电动机向上的拉力最大,要使电动机不从地面上跳起,重物对电动机的拉力的最大值T=Mg.对重物来说,随飞轮一起做圆周运动所需的向心力是由重力和飞轮对重物的拉力T′的合力提供的,T′和T是一对作用力和反作用力.由牛顿第二定律得T′+mg=mrω2,代入数值得ω= ,故B正确.

  二、非选择题

  11.汽车与公路面的动摩擦因数为μ=0.1,公路某转弯处的圆弧半径为R=4 m.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2.

  (1)若路面水平,要使汽车转弯时不发生侧滑,汽车速度不能超过多少?

  (2)若将公路转弯处设计成外侧高、内侧低,使路面与水平面有一倾角θ=5.7°,则当汽车以多大速度转弯时,可使车与路面无摩擦力?

  解析:(1)汽车在水平路面上转弯不发生侧滑时,沿圆弧运动所需的向心力由静摩擦力提供.当车速增大时,静摩擦力也随之增大,当静摩擦力达到最大值μmg时,其对应的车速即为不发生侧滑的最大行驶速度.由牛顿第二定律得f=μmg=m

  vmax== m/s=2 m/s

  所以路面水平时要使汽车转弯不发生侧滑,汽车速度不能超过2 m/s.

  

  (2)转弯处路面设计成倾斜的,汽车所受路面的支持力N垂直于路面,不再与重力mg在一条直线上,当重力和支持力的合力F合恰好等于汽车转弯所需的向心力时,车与路面就无摩擦力,如图所示(将汽车看成质点),由牛顿第二定律得F合=mgtan θ=m

  v== m/s≈2 m/s

  即当汽车以2 m/s的速度转弯时,可使车与路面无摩擦力.

  答案:(1)2 m/s (2)2 m/s