【圆周运动】是高中物理必修二第六章的核心内容,主要探讨了物体在圆周路径上运动的规律。在圆周运动中,物体受到的力通常包括向心力,这是保证物体沿圆周轨迹运动的关键。以下是根据题目中部分内容整理的相关知识点:
1. **内外轨道高度关系**:在铁路转弯处,为了防止火车因离心力导致车轮对内侧轨道的压力过大,通常设计成内轨低于外轨,这样外轨提供的支持力与向心力相结合,保证火车安全转弯。如果内外轨道一样高,火车会向外侧倾倒。
2. **小球在光滑圆形管道中的运动**:小球在最高点时,管道刚好能离开地面,说明此时小球的向心力等于重力,即mg=m$\frac{v^2}{R}$,解得v=$\sqrt{gR}$,选项B正确。
3. **自行车传动结构**:根据齿轮传动原理,小齿轮转速快,大齿轮转速慢。因此,自行车前进速度与小齿轮的半径和后轮半径之比相关,即v=$\frac{{r_2}}{{r_1}}$n,所以正确答案是B。
4. **铁路转弯设计**:火车按规定速度行驶时,所需的向心力由重力和支持力的分量提供,如果速度小于规定速度,火车将因向心力不足而向内侧偏离轨道,做近心运动;若要提速,需要增大向心力,可以通过增加弯道的倾斜度来实现。
5. **悬浮钟的物理原理**:悬浮小球做匀速圆周运动,无论在最高点还是最低点,都处于非平衡状态,需要持续的力来提供向心力。小球在最高点并非失重,而在最低点并非处于平衡状态。小球受到的重力和悬浮钟对其的作用力不是平衡力,因为有向心力的存在。选项D正确。
6. **小孩在旋转圆盘上的受力分析**:小孩随圆盘做圆周运动,需要向心力,此向心力由圆盘提供的静摩擦力提供,因此C选项正确。
7. **甲乙同学的追赶问题**:乙同学追上甲同学的时间内,两人所走过的圆弧长度相同,根据速度与时间的关系,直径d=2vt,选项B正确。
8. **小球在竖直面内的圆周运动**:最大作用力发生在最低点,因为小球需要克服重力做向心运动,最大作用力为74mg。选项B正确,因为在最高点时,如果速度足够大,杆对球的作用力可以为零。
9. **物块随水平转盘的圆周运动**:物块受到的摩擦力提供向心力,大小为$m\omega^2 l$,选项D正确。
10. **小球在圆锥内的圆周运动**:甲图中,当小环与小球在同一水平面时,由于小球沿水平方向运动,轻绳拉力可能为零;乙图中,轻绳对球的拉力不为零,因为有斜向下的支持力需要平衡。圆锥内壁对小球的支持力在不同位置可能为零,例如在最低点。选项B和C正确。
11. **圆周运动模型**:A选项正确,汽车通过拱桥最高点的最大速度不能超过$\sqrt{gR}$,否则会飞出;B选项错误,圆锥摆的周期$T=\sqrt{\frac{2h}{g}}$;C选项错误,小球A、B在筒壁上的支持力与它们相对筒壁的速度方向有关;D选项正确,超过规定速度,外轨会对轮缘施加压力。
12. **匀速圆周运动的特点**:匀速圆周运动的物体,线速度方向时刻改变,向心加速度方向也改变,但角速度是恒定的。因此,只有C选项正确。
13. **传动装置**:对于填空题13,这类问题通常涉及齿轮传动的速比关系,需要根据题目中的具体条件进行计算,以得出B、C两轮的角速度关系或转速关系。
以上是对圆周运动相关知识点的详细解释,涵盖了向心力、圆周运动的速度、加速度、力的分解以及实际问题中的应用。这些知识点是高中物理的重要部分,对理解和解决实际问题至关重要。