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动力学分析摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车.当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜,抵消离心力的作用;行走在直线上时,车厢又恢复原状,就像玩具“不倒翁”一样.假设有一超高速列车在水平面内行驶,以360kmh的速度拐弯,拐弯半径为1km,则质量为50kg的乘客,在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为g取10ms2A.500NB.1000NC.5002ND.0答案C
v2解析乘客所需的向心力:F
=mR=500N,而乘客的重力为500N,故火车对乘客的作用力大小为5002N,C正确.6.斜面上圆周运动的动力学分析如图5所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则
f以下说法中正确的是
图5A.A球的角速度等于B球的角速度B.A球的线速度大于B球的线速度C.A球的运动周期小于B球的运动周期D.A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力答案B解析先对小球受力分析,如图所示,由图可知,两球的向心力都来源于重力G和支持力FN的合力,建立如图所示的坐标系,则有:FNsi
θ=mg①FNcosθ=mrω2②由①得FN=sim
gθ,小球A和B受到的支持力FN相等,选项D错误.由于支持力FN相等,结合②式知,A球运动的半径大于B球运动的半径,A球的角速度小于B球的角速度,选项A错误.A球的运动周期大于B球的运动周期,选项C错误.又根据
v2FNcosθ=mr可知:A球的线速度大于B球的线速度,选项B正确.
水平面内圆周运动临界问题的分析技巧1.审清题意,确定研究对象;明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环;
f2.分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等;3.分析物体的受力情况,画出受力分析图,确定向心力的来源;4.根据牛顿运动定律及向心力公式列方程.考点三水平面内圆周运动的临界问题
处理临界问题的解题步骤1判断临界状态:有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就对应着临界状态;若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点也往往对应着临界状态.2确定临界条件:判断题述的过程存在临界状态之后,要通过分析弄清临界状态出现的条件,并以数学形式表达出来.3r
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