2018年江蘇小高考物理《學(xué)業(yè)水平測(cè)試》講練稿(考點(diǎn)突破-真題演練-強(qiáng)化訓(xùn)練)第14講-向心力-圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

《2018年江蘇小高考物理《學(xué)業(yè)水平測(cè)試》講練稿(考點(diǎn)突破-真題演練-強(qiáng)化訓(xùn)練)第14講-向心力-圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018年江蘇小高考物理《學(xué)業(yè)水平測(cè)試》講練稿(考點(diǎn)突破-真題演練-強(qiáng)化訓(xùn)練)第14講-向心力-圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 考情展示 測(cè)試內(nèi)容 測(cè)試要求 2017年 2016年 2015年 2014年 2013年 向心力 C 14 26 27 考點(diǎn)一　向心力 (1)定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的沿著半徑指向圓心的合力，叫做向心力． (2)特點(diǎn)：方向總是與線(xiàn)速度的方向垂直，沿半徑指向圓心，方向時(shí)刻在改變，所以向心力是變力． (3)大?。? ①Fn＝m(用線(xiàn)速度表示)． ②Fn＝mω2r(用角速度表示)． ③Fn＝mr(用周期表示)． (4)向心力的作用效果：向心力總是指向圓心，而線(xiàn)速度是沿圓周的切線(xiàn)方向，故向心力始終與線(xiàn)速

2、度垂直，其作用效果只是改變物體速度的方向，而不改變速度的大?。? 特別提醒　(1)向心力來(lái)源：向心力是按力的效果來(lái)命名的，只要達(dá)到維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)的效果，就是向心力．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力．如：水平圓盤(pán)上跟圓盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體和勻速轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)，其所受的摩擦力是向心力；以規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎的火車(chē)，向心力是重力和彈力的合力． (2)圓周運(yùn)動(dòng)向心力分析： ①勻速圓周運(yùn)動(dòng)：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的外力的合力就是向心力，即F合＝F向，這是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件． ②變速圓周運(yùn)動(dòng)：合外力沿半徑方向的分力提供向心力． 例1　(2017屆前黃中學(xué)模

3、擬)如圖1所示，質(zhì)量相等的A、B兩物塊放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)上，隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列關(guān)系中正確的是(　　) 圖1 A．它們所受的摩擦力FfA>FfB B．它們的線(xiàn)速度vAωB 答案　A 解析　A、B兩個(gè)物體一起做圓周運(yùn)動(dòng)，提供它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是各自受到的指向圓心的摩擦力．A、B兩物體周期相同，角速度也相同，rA>rB，由v＝ωr，可知vA>vB，F(xiàn)f＝mω2r，所以FfA>FfB. 例2　(2010·江蘇學(xué)測(cè))某同學(xué)為感受向心力的大小與哪些因素有關(guān)，做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：繩的一端拴一小球，手牽著在空中甩動(dòng)，

4、使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖2所示)．則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．保持繩長(zhǎng)不變，增大角速度，繩對(duì)手的拉力將不變 B．保持繩長(zhǎng)不變，增大角速度，繩對(duì)手的拉力將增大 C．保持角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將不變 D．保持角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力將減小 答案　B 考點(diǎn)二　生活中的圓周運(yùn)動(dòng)　圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題求解 (1)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力來(lái)源于鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力與火車(chē)重力的合力． (2)拱(凹)形橋 設(shè)汽車(chē)質(zhì)量為m，橋面圓弧半徑為r，汽車(chē)過(guò)橋面最高點(diǎn)(或最低點(diǎn))時(shí)的速度為v，汽車(chē)所受支持力為FN. 汽車(chē)過(guò)拱形橋最高點(diǎn)時(shí)，由向心力公式有mg－FN

5、＝m，此時(shí)FN<(填“>”“＝”或“<”)mg. 當(dāng)v≥時(shí)，F(xiàn)N＝0，汽車(chē)將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn)． 汽車(chē)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，由向心力公式有 FN－mg＝m. 此時(shí)，F(xiàn)N>(填“>”“＝”或“<”)mg，汽車(chē)容易爆胎． (3)航天器中的失重現(xiàn)象 在任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)又不受阻力的飛行器中，都是一個(gè)完全失重的環(huán)境． (4)離心運(yùn)動(dòng) 當(dāng)合外力突然為零，物體就沿切線(xiàn)方向飛去．當(dāng)合力不足以提供向心力時(shí)，物體也會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心． 特別提醒　(1)求解勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟： ①明確研究對(duì)象． ②受力分析，畫(huà)出受力示意圖． ③明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡、半徑及圓心位置． ④對(duì)物體受力沿圓心方向合

6、成或分解． ⑤根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程，求解． (2)典型的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)是豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)： ①如圖3甲和乙所示，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)： a．當(dāng)小球速度v＝時(shí)，繩子或軌道對(duì)小球沒(méi)有力的作用； b．當(dāng)小球速度v>時(shí)，繩中的拉力或軌道彈力指向圓心． 圖3 ②如圖丙所示，小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)： a．當(dāng)小球速度v＝0時(shí)，輕桿對(duì)小球的支持力大小為mg； b．當(dāng)小球速度0時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力是拉力，指向圓心． 例3

7、　(2017屆蘇州學(xué)測(cè)模擬)在下列情況中，汽車(chē)對(duì)凹形路面的壓力最大的是(　　) A．以較小的速度駛過(guò)半徑較大的凹形路 B．以較小的速度駛過(guò)半徑較小的凹形路 C．以較大的速度駛過(guò)半徑較大的凹形路 D．以較大的速度駛過(guò)半徑較小的凹形路 答案　D 解析　對(duì)汽車(chē)受力分析有FN－mg＝m，得出FN＝mg＋m，速度越大，半徑越小，對(duì)路面的壓力越大，D項(xiàng)正確． 例4　(2017屆鎮(zhèn)江學(xué)測(cè)模擬)如圖4所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法中正確的是(　　) 圖4 A．A球的線(xiàn)速度必定大于B球的線(xiàn)速度 B

8、．A球的角速度必定大于B球的角速度 C．A球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期 D．A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫? 答案　A 解析　小球A或B的受力情況如圖所示， 由圖可知，兩球的向心力都來(lái)源于重力G和支持力FN的合力，建立如圖所示的坐標(biāo)系，則有FN1＝FNsin θ＝mg，F(xiàn)N2＝FNcos θ＝Fn，所以Fn＝.由此知A、B兩球的向心力大小相等．由Fn＝m可知，r越大，v一定越大，故選項(xiàng)A正確；由Fn＝mrω2可知，r越大，ω一定越小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Fn＝mr()2可知，r越大，T一定越大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由受力分析圖可知,小球A和B受到的支持力FN都等于,根據(jù)牛頓第

9、三定律知選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 例5　如圖5所示，長(zhǎng)0.5 m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3 kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為2 m/s.取g＝10 m/s2，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是6 N B．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是24 N C．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24 N D．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54 N 答案　D 解析　設(shè)在最高點(diǎn)桿表現(xiàn)為拉力，則有F＋mg＝m，代入數(shù)據(jù)得F＝－6 N，則桿表現(xiàn)為支持力，大小為6 N，所以小球?qū)U表現(xiàn)為壓力，大小為6 N，故

10、選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)，桿表現(xiàn)為拉力，有F′－mg＝m，代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)′＝54 N，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 例6　一輛汽車(chē)勻速率通過(guò)一座圓弧拱橋后，接著又以相同速率通過(guò)一圓弧形凹形橋．設(shè)兩圓弧半徑相等，汽車(chē)通過(guò)拱橋橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力F1為車(chē)重的一半．汽車(chē)通過(guò)圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力為F2.求F1與F2之比． 答案　1∶3 解析　汽車(chē)過(guò)圓弧形橋的最高點(diǎn)(或最低點(diǎn))時(shí)，由重力與橋面對(duì)汽車(chē)的支持力的合力提供向心力．汽車(chē)過(guò)圓弧形拱橋的最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第三定律可知，橋面對(duì)汽車(chē)的支持力與汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大小相等，所以由牛頓第二定律可得G－F1＝ 同樣，汽車(chē)過(guò)圓弧形凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，

11、有F2－G＝又因F1＝ 聯(lián)立解得F1∶F2＝1∶3. 1．(2017屆鹽城學(xué)測(cè)模擬)如圖6所示，水平圓盤(pán)繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．離軸心距離不等的位置上有質(zhì)量相等的A、B兩物塊隨圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且始終相對(duì)于圓盤(pán)靜止，兩物塊的向心力 (　　) 圖6 A．大小相等，方向相同 B．大小相等，方向不同 C．大小不等，方向相同 D．大小不等，方向不同 答案　D 解析　由Fn＝mω2r得出質(zhì)量、角速度相同時(shí)，半徑不同，向心力大小不同，方向都指向圓心，D項(xiàng)正確． 2.(2017·江蘇學(xué)測(cè))如圖7所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球．小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v

12、，則此時(shí)細(xì)線(xiàn)對(duì)小球拉力的大小為(　　) 圖7 A．mg B．m C．mg＋m D．mg－m 答案　C 解析　對(duì)小球進(jìn)行受力分析， 有FT－mg＝m， 得出FT＝mg＋m，C項(xiàng)正確． 3．(2017屆蘇州學(xué)測(cè)模擬)如圖8所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量m＝1 kg的可看做質(zhì)點(diǎn)的小物體，離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離r＝0.5 m. 圖8 (1)若小物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小為1 m/s，求物體的角速度大??； (2)在第(1)問(wèn)條件下，求小物體所受的摩擦力大小和方向； (3)若小物體與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的最大靜摩擦力大小為4.5 N，小物體與轉(zhuǎn)臺(tái)間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度

13、應(yīng)為多大？ 答案　(1)2 rad/s　(2)2 N　方向指向圓心　(3)3 rad/s 解析　(1)由v＝ωr得ω＝＝2 rad/s (2)小物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，向心力由轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)小物體的靜摩擦力提供． Ff＝Fn＝m＝2 N 方向指向圓心 (3)當(dāng)小物體所受靜摩擦力最大時(shí)，角速度最大． 有Fm＝mωr，得ωm＝ ＝3 rad/s. 4．(2014·江蘇學(xué)測(cè))“魔盤(pán)”是一種神奇的游樂(lè)設(shè)施，它是一個(gè)能繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的帶有豎直側(cè)壁的大型轉(zhuǎn)盤(pán)，隨著“魔盤(pán)”轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的增大，“魔盤(pán)”上的人可能滑向盤(pán)的邊緣．如圖9所示，質(zhì)量為m的人(視為質(zhì)點(diǎn))坐在轉(zhuǎn)盤(pán)上，與轉(zhuǎn)盤(pán)中心O相距r.轉(zhuǎn)盤(pán)的半徑為R，

14、人與盤(pán)面及側(cè)壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g. 圖9 (1)當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度大小為ω0時(shí)，人未滑動(dòng)，求此時(shí)人的線(xiàn)速度大小v. (2)求人與轉(zhuǎn)盤(pán)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度大小ω應(yīng)滿(mǎn)足的條件． (3)當(dāng)人滑至“魔盤(pán)”側(cè)壁處時(shí)，只要轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度不小于某一數(shù)值ωm，人就可以離開(kāi)盤(pán)面， 貼著側(cè)壁一起轉(zhuǎn)動(dòng)．有同學(xué)認(rèn)為，ωm的大小與人的質(zhì)量有關(guān)，你同意這個(gè)觀(guān)點(diǎn)嗎？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由． 答案　(1)rω0　(2)ω> 　(3)見(jiàn)解析 解析　(1)線(xiàn)速度v＝rω＝rω0 (2)由μmg . (3)不同意． 由FN＝mωR和μFN＝mg

15、得ωm＝ ，則ωm與人的質(zhì)量無(wú)關(guān)． 1．(2016屆徐州學(xué)測(cè)模擬)如圖10所示，在光滑水平面上，一質(zhì)量為m的小球在繩子拉力F的作用下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為v，角速度為ω，向心加速度為an，則下列表達(dá)式正確的是(　　) 圖10 A．F＝m B．v＝ω2r C．ω＝vr D．a(chǎn)n＝ω2r 答案　D 2．(2016屆南京學(xué)測(cè)模擬)關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的速度方向不沿切線(xiàn)方向 B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受合力為零 C．物體在恒力作用下不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消

16、失時(shí)，它將做復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 答案　C 解析　物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向沿切線(xiàn)方向，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力指向圓心，合力提供向心力，力的方向始終在變，這個(gè)力不是恒力，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；當(dāng)一切力都突然消失時(shí)，根據(jù)牛頓第一定律知物體將沿切線(xiàn)方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 3．(2015屆無(wú)錫學(xué)測(cè)二模)如圖11所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放著一枚硬幣，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，硬幣沒(méi)有滑動(dòng)．關(guān)于這種情況下硬幣的受力情況，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖11 A．僅受重力和臺(tái)面的支持力 B．受重力、臺(tái)面的支持力、靜摩擦力和向心力 C．受重力、臺(tái)面的支持力、沿切線(xiàn)與速度方向相反的靜摩擦力

17、 D．受重力、臺(tái)面的支持力、指向圓心的靜摩擦力 答案　D 4．(2016屆揚(yáng)州學(xué)測(cè)模擬)如圖12所示，汽車(chē)以速度v通過(guò)一個(gè)半圓形拱橋的頂點(diǎn)時(shí)，關(guān)于汽車(chē)受力，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖12 A．汽車(chē)的向心力就是重力 B．汽車(chē)受重力、支持力、向心力作用 C．汽車(chē)受到的重力和支持力的合力提供所需的向心力 D．汽車(chē)受重力、支持力、牽引力、摩擦力、向心力作用 答案　C 5．(2017屆無(wú)錫學(xué)測(cè)模擬)一輛小汽車(chē)在如圖13所示的路面上快速行駛，途經(jīng)圖示的A、B位置時(shí)，對(duì)路面的壓力和它的重力的關(guān)系是(　　) 圖13 A．在A處時(shí)對(duì)路面的壓力小于它的重力 B．在A處時(shí)對(duì)路面的

18、壓力大于它的重力 C．在B處時(shí)對(duì)路面的壓力小于它的重力 D．在B處時(shí)對(duì)路面的壓力等于它的重力 答案　A 6．質(zhì)量為30 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距離是2.5 m，小孩的父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起1.25 m高度后由靜止釋放，不計(jì)一切阻力，小孩沿圓弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為(g取10 m/s2)(　　) A．0 B．200 N C．600 N D．1 000 N 答案　C 解析　小孩由靜止釋放到最低點(diǎn)過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mgh＝mv2， 在最低點(diǎn)對(duì)小孩有FN－mg＝， 解得FN＝600 N，由牛頓第三定律知她對(duì)秋千板的壓力也為600 N.

19、 7．(2016屆鹽城一中)把A、B、C三個(gè)相同材料制成的物體放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，它們的質(zhì)量之比為3∶2∶1，它們與轉(zhuǎn)軸之間的距離之比為1∶2∶3.當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們均無(wú)滑動(dòng)，它們受到的靜摩擦力大小分別為FfA、FfB、FfC，比較這些力可得(　　) A．FfAFfB>FfC C．FfA＝FfB＝FfC D．FfA＝FfC

20、端，繩的另一端系著盛有水的小水桶，使該水桶在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖14所示．在水桶經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)(　　) 圖14 A．速度一定為零 B．水和桶均不受重力 C．因桶口朝下，必有水流出 D．雖桶口朝下，但水不會(huì)流出 答案　D 解析　在繩子拉力作用下,小水桶在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)必有v≥,此時(shí)雖桶口朝下但水不會(huì)流出,故A、C錯(cuò)誤,D正確;由于重力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤. 9．(2016屆揚(yáng)州學(xué)測(cè)模擬)汽車(chē)在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車(chē)向前行駛的距離等于車(chē)輪的周長(zhǎng)．某國(guó)產(chǎn)轎車(chē)的車(chē)輪半徑為30 cm，當(dāng)該型號(hào)轎車(chē)在高速公路上行駛時(shí)，駕駛員面前的速率計(jì)的指針

21、指在“120 km/h”上，可估算出該車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速約為(　　) A．1 000 r/min B．1 000 r/s C．1 000 r/h D．2 000 r/h 答案　A 解析　“120 km/h”指的是車(chē)輪邊緣的線(xiàn)速度大小，由n＝可知，n＝＝ r/h≈63 694 r/h≈18 r/s≈1 062 r/min，A項(xiàng)正確． 10．(2017·常州中學(xué)高二第二學(xué)期期中考試)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶，如圖15所示，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車(chē)行駛的速率為vc時(shí)，汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，則在該彎道處(　　) 圖15 A．路面外側(cè)低內(nèi)側(cè)高 B．當(dāng)路面結(jié)冰

22、時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，vc的數(shù)值變小 C．車(chē)速只要低于vc，車(chē)輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng) D．車(chē)速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車(chē)輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng) 答案　D 11．(2011·江蘇學(xué)測(cè))如圖16所示，行車(chē)通過(guò)長(zhǎng)L＝5 m的吊索吊著質(zhì)量m＝1.0×103 kg的鋼材，以v＝2 m/s的速度沿水平方向勻速行駛時(shí)，行車(chē)突然停車(chē)．(取g＝10 m/s2)求： 圖16 (1)行車(chē)在行駛過(guò)程中，吊鉤受到的拉力F. (2)行車(chē)突然停車(chē)的瞬間，吊鉤受到的拉力F′. 答案　(1)1.0×104 N　(2)1.08×104 N 解析　(1)由二力平衡條件知F＝mg＝1.0×104 N. (

23、2)由題意知，行車(chē)突然停車(chē)的瞬間，鋼材開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)，其所受合力提供向心力， 即F′－mg＝m， 解得F′＝m(g＋)＝1.08×104 N. 12．如圖17所示，一細(xì)桿與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)桿一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m＝0.5 kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l＝40 cm，取g＝10 m/s2. 圖17 (1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率v0. (2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v＝4 m/s，求水對(duì)桶底的壓力． 答案　(1)2 m/s　(2)15 N，方向豎直向上 解析　(1)以水桶中的水為研究對(duì)象，在最高點(diǎn)恰好不流出來(lái)，說(shuō)明水的重力恰好提供其做圓周

24、運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)桶的速率最小，有mg＝m 故所求的最小速率為 v0＝＝2 m/s. (2)此時(shí)桶底對(duì)水有一向下的壓力，設(shè)為FN，則由牛頓第二定律有FN＋mg＝m， 所以FN＝m－mg， 代入數(shù)據(jù)可得FN＝15 N. 根據(jù)牛頓第三定律可知，水對(duì)桶底的壓力FN′＝FN＝15 N，方向豎直向上． 13．(2016屆揚(yáng)州學(xué)測(cè)模擬)如圖18所示，有一可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)，上面放置勁度系數(shù)為k＝46 N/m的彈簧，彈簧的一端固定于軸O上，另一端連接質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊A，物塊與盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2.開(kāi)始時(shí)彈簧未發(fā)生形變，長(zhǎng)度為l0＝0.5 m．若最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩

25、擦力大小相等，重力加速度取g＝10 m/s2，物塊A始終與圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)．則： 圖18 (1)圓盤(pán)的角速度多大時(shí)，物塊A將開(kāi)始滑動(dòng)？ (2)當(dāng)角速度緩慢地增加到4 rad/s時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量是多少？(彈簧伸長(zhǎng)量在彈性限度內(nèi)且物塊未脫離圓盤(pán)) (3)在角速度從零緩慢地增加到4 rad/s過(guò)程中，物塊與盤(pán)間摩擦力大小為Ff，試通過(guò)計(jì)算在坐標(biāo)系中作出Ff－ω2圖象． 答案　(1)2 rad/s　(2)0.2 m　(3)見(jiàn)解析 解析　(1)設(shè)圓盤(pán)的角速度為ω0時(shí)，物塊A開(kāi)始滑動(dòng)， 則μmg＝mωl0， 解得ω0＝ ＝2 rad/s. (2)設(shè)此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx， 則μmg＋kΔx＝mω2(l0＋Δx)， 解得Δx＝0.2 m. (3)在角速度從零緩慢地增加到2 rad/s過(guò)程中，物塊與盤(pán)間摩擦力為靜摩擦力Ff＝ml0ω2，F(xiàn)f隨著角速度的增加而增大． 當(dāng)ω>2 rad/s時(shí)，物塊與盤(pán)間摩擦力為滑動(dòng)摩擦力為定值Ff＝μmg＝2 N．圖象如圖所示． 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)