20xx教科版高中物理必修二23《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》課后知能檢測(cè)(文件)
【正文】 徑為 400 m， 飛行速度為 150 m/s， 飛行員的質(zhì)量為 80 kg(g取 10 m/s2)．求： (1)飛機(jī)在軌道最低點(diǎn)時(shí) ， 座椅對(duì)飛行員作用力的大?。? (2)飛機(jī)在軌道最高點(diǎn)時(shí) ， 座椅對(duì)飛行員作用力的大?。? 【解析】 (1)如圖所示 ， 飛至最低點(diǎn)時(shí)飛行員頭朝上 ， 受向下的重力 mg和向上的支 持力 F1， 兩個(gè)力的合力提供向心力 ， 根據(jù)牛頓第二定律有 F1－ mg＝ mv2r 可得 F1＝ mg＋ mv2r 代入數(shù)據(jù)得 F1＝ 5 300 N 即座椅對(duì)飛行員作用力的大小為 5 300 N. (2)在最高點(diǎn)時(shí) ， 飛行員頭朝下 ， 受向下的重力 mg和向下的壓力 F2， 兩個(gè)力的合力提供向心力 ， 根據(jù)牛頓第二定律有 F2＋ mg＝ mv2r 可得 F2＝ mv2r－ mg 代入數(shù)據(jù)得 F2＝ 3 700 N 即座椅對(duì)飛行員作用力的大小為 3 700 N. 【答案】 (1)在 最低點(diǎn)時(shí) ， 座椅對(duì)飛行員作用力的大小為 5 300 N (2)在最高點(diǎn)時(shí) ，座椅對(duì)飛行員作用力的大小為 3 700 N 12． 用長(zhǎng) L＝ m 的繩系著裝有 m＝ kg 水的小桶 ， 在豎直平面內(nèi) 做圓周運(yùn)動(dòng) ，成為“水流星”． (g＝ 10 m/s2)求： 圖 2－ 3－ 26 (1)在最高點(diǎn)水不流出的最小速度為多少？ (2)若過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度為 3 m/s， 此時(shí)水對(duì)桶底的壓力為多大？ 【解析】 (1)水做圓周運(yùn)動(dòng) ， 在最高點(diǎn)水不流出的條件是：水的重力不大于水所需要的向心力．這 時(shí)的最小速度即為過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度 v0. 以水為研究對(duì)象 mg＝ mv20L 解得 v0＝ Lg＝ 10 m/s≈ m/s. (2)由前面 v0的解答知 v＝ 3 m/s＞ v0， 故重力不足以提供向心力 ， 要由桶底對(duì)水向下的壓力補(bǔ)充 ， 此時(shí)所需向心力由以上兩力的合力提供． v＝ 3 m/s＞ v0， 水不會(huì)流出．設(shè)桶底對(duì)水的壓力為 F， 則由牛頓第二定律有： mg＋ F＝ mv
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