6.(4分)火车以60m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约 $1 0 ^ { \circ }$ .在此10s时间内,火车( )
见解析
2018_江苏卷
6.(4分)火车以60m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约 $1 0 ^ { \circ }$ .在此10s时间内,火车( )
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【考点】48:线速度、角速度和周期、转速;49:向心加速度【专题】32:定量思想;43:推理法;519:匀速圆周运动专题
【分析】做匀速圆周运动的物体,所受到的合外力提供向心力,向心力产生向心加速度;利用线速度和角速度的定义式可计算出路程和角速度大小;把火车运动时间推广到30s,再结合数学知识可得出转弯半径。【解答】解:A、由于火车的运动可看做匀速圆周运动,则可求得火车在此10s时间内的路程为 $\mathbf { s } = \mathbf { v } \mathbf { t } = 6 0 0 \mathbf { m }$ 。故A 正确;
B、因为火车的运动可看做匀速圆周运动,其所受到的合外力提供向心力,根据牛顿第二定律可知加速度不等于零。故B错误;
C、利用指南针在 10s 内匀速转过了约 10°,可推广出在 30s 内匀速转过了约 30°,再根据角速度的定义式 $\omega = { \frac { \theta } { t } } ,$ ,解得角速度的大小为 $\quad | \omega = \frac { \frac { \pi } { 6 } } { 3 0 } r a d / s = \frac { \pi } { 1 8 0 } r a d / s$ .故C 错误;
D、已知火车在此30s时间内通过的路程为1800m,由数学知识可知,火车转过的弧长为l=θR,可解得: $R = \frac { l } { \theta } = \frac { 1 8 0 0 } { \frac { \pi } { 6 } } m \approx 3 . 4 k m$ .故D 正确。
【点评】解答本题的关键是:要熟练掌握匀速圆周运动的性质和规律,再把已知转过的夹角推广到特殊值,结合数学知识可解出答案。