第五节 圆周运动的应用 知识梳理 一、气体分子速度大小的测定 1920年，史特恩应用圆周运动规律测定气体分子的速率。实验装置如图：A、B共轴圆筒形容器内部抽真空，内筒A半径为r，外筒B半径为R，转轴镀银铂丝K通电加热使银蒸发成气体，一部分分子穿过与转轴平行的狭缝a后沿筒半径向外射出。 研究对象 运动状态 运动时间 等时性 气体分子速率 气体分子 圆筒 二、汽车转弯 汽车在水平路面转弯时，有向_____滑出的趋势，地面对车轮有指向_____的_____，这个力提供汽车转弯时所需的向心力。 三、火车转弯 在修建铁路转弯道时，通常使轨道平面与水平面保持一个倾角，让外轨_____内轨，这样，_____提供火车转弯时所需的向心力。 四、离心现象 1、做圆周运动的物体，如果受到的力_____，物体就会远离圆心，这就是离心现象。 2、如果汽车转弯时的速率_____、或转弯半径_____、或雨天路面湿滑，静摩擦力不足以提供向心力，汽车将向外滑出发生事故。 课堂活动 典型例题1：质量为m＝60t的火车以v＝10m/s的速度匀速率通过一段半径r＝100m的圆形水平弯道。 （1）若两条轨道高度相同，求轮缘受到的压力大小； （2）要使轮缘不受侧向压力，应该如何设计轨道？ 典型例题2：一辆质量m＝2×103kg的汽车以v＝20m/s的速度驶过半径为r＝50m的圆环形水平车道，这辆汽车会不会发生侧滑？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力Ff静大＝1.4×104N。 典型例题3：如图，圆盘可绕通过中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动，角速度为ω，质量为m的木块与转轴之间距离为r，木块与圆盘之间的最大静摩擦力为Ff静大。分析木块相对于圆盘不发生滑动需要满足的条件。 典型例题4：如图，半径为r的圆桶绕竖直中心轴匀速转动，角速度为ω，质量为m的物体靠在圆桶内壁与圆桶保持相对静止，它与圆桶的动摩擦因数为μ。分析物体相对于圆桶内壁不下滑需要满足的条件。 典型例题5：质量为800kg的汽车驶上圆弧半径r为50m的拱形桥，以多大速率经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？ 典型例题6：如图，过山车模型的圆轨道半径r，不计一切摩擦，为保证过山车能沿圆轨道安全经过最高点，过山车到达最高点的速度至少为多大？ 课后巩固 1．如图，倾斜环形赛道上有车正在行驶，若最前面的车做匀速圆周运动，则它的合力（ ） A．是恒力，方向沿OA方向 B．是恒力，方向沿OB方向 C．是变力，此时方向沿OA方向 D．是变力，此时方向沿OB方向 2．拍苍蝇与物理有关。市场出售的苍蝇拍，拍把长约30cm，拍头是长12cm、宽10cm的长方形。这种拍的使用效果往往不好，拍头打向苍蝇，尚未打到，苍蝇就飞了。有人将拍把增长到60cm，结果一打一个准。其原因是（ ） A．拍头打苍蝇的力变大了 B．拍头的向心加速度变大了 C．拍头的角速度变大了 D．拍头的线速度变大了 3．如图，一辆轿车正在水平路面上转弯时，（ ） A．水平路面对轿车的弹力方向斜向上 B．轿车的向心力由静摩擦力提供 C．轿车的向心力由重力、支持力和牵引力的合力提供 D．轿车的加速度方向一定垂直于运动路线的切线方向 4．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁坐着，当圆筒开始转动，转速增大到一定程度时，突然地板与坐椅一起向下坍落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ） A．游客所受筒壁作用力垂直于筒壁 B．游客处于失重状态 C．游客受到的摩擦力等于重力 D．随转速增大游客有沿壁向上滑动趋势 5．洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法错误的是（ ） A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的 B．水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故 C．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好 D．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好 6．如图，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周 ... ...
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