向心力的分析和向心力公式的應用 課中練習 高中物理新人教版必修第二冊

向心力的分析和向心力公式的應用（課中練）一、向心力的來源分析和計算【課堂引入】1.如圖所示，在勻速轉動的水平圓盤上有一個相對圓盤靜止的物體。（1）物體需要的向心力由什么力提供？物體所受摩擦力沿什么方向？（2）當轉動的角速度變大后，物體仍與轉盤保持相對靜止，物體受的摩擦力大小怎樣變化？2.如圖所示，用長為L的細線栓一個質量為m的小球，使小球在水平面內做勻速圓周運動，細線與豎直方向間的夾角為θ，關于小球的受力情況，下列說法正確的是（）A.小球受到重力、線的拉力和向心力三個力B.向心力是細線的拉力和小球所受重力的合力C.向心力等于細線對小球拉力的水平分量D.向心力的大小等于mgtanθ【課堂練習】3.如圖所示，圓柱形轉筒繞其豎直中心軸轉動，小物體貼在圓筒內壁上隨圓筒一起轉動而不滑落。則下列說法正確的是（）A.小物體受到重力、彈力、摩擦力和向心力共4個力的作用B.小物體隨筒壁做圓周運動的向心力是由摩擦力提供的C.筒壁對小物體的摩擦力隨轉速增大而增大D.筒壁對小物體的彈力隨轉速增大而增大4.上海磁懸浮線路最大轉彎處的半徑達到8000m，如圖所示。近距離用肉眼看幾乎是一條直線，而轉彎處最小半徑也達到1300m，一個質量為50kg的乘客坐在以速率不變的行駛的車里，隨車駛過半徑為2500m的彎道，下列說法正確的是（）A.乘客受到的向心力大小約為200NB.乘客受到的向心力大小約為539NC.乘客受到的向心力大小約為300ND.彎道半徑設計越大可以使乘客在轉彎時越舒適【課堂練習】5.在光滑桿上穿著兩個小球m1、m2，且m1=2m2，用細線把兩球連起來，當盤架勻速轉動時，兩小球剛好能與桿保持無相對滑動。如圖所示，此時兩小球到轉軸的距離r1與r2之比為（）A.1∶1 B.1∶4 C.2∶1 D.1∶2二、變速圓周運動和一般的曲線運動【課堂引入】6.用繩拴一沙袋，使沙袋在光滑水平面上做加速圓周運動，如圖所示。（1）分析繩對沙袋的拉力的作用效果。（2）沙袋的速度大小如何變化？為什么？7.一根長為0.8m的繩子，當受到7.84N的拉力時被拉斷。若在此繩的一端拴一個質量為0.4kg的物體，使物體以繩子的另一端為圓心在豎直面內做圓周運動，當物體運動到最低點時繩子恰好斷裂。g取9.8m/s2，求物體運動至最低點時的角速度和線速度的大小。【課堂練習】8.如圖所示，物塊P置于水平轉盤上隨轉盤一起運動，圖中c方向沿半徑指向圓心，a方向與c方向垂直。當轉盤逆時針轉動時，下列說法正確的是（）A.當轉盤勻速轉動時，P受摩擦力方向為cB.當轉盤勻速轉動時，P不受轉盤的摩擦力C.當轉盤加速轉動時，P受摩擦力方向可能為aD.當轉盤減速轉動時，P受摩擦力方向可能為b9.殲20是我國自主研發(fā)的一款新型隱形戰(zhàn)機，圖中虛線是某次殲20離開跑道在豎直方向向上加速起飛的軌跡，虛直線是曲線上過飛機所在位置的切線，則空氣對飛機作用力的方向可能是（）A.沿方向 B.沿方向 C.沿方向 D.沿方向

參考答案1．見解析所示【詳解】（1）物體隨圓盤轉動時受重力、彈力、靜摩擦力三個力作用，其中靜摩擦力指向圓心提供向心力。（2）當物體轉動的角速度變大后，由Fn=mω2r，需要的向心力增大，靜摩擦力提供向心力，所以靜摩擦力也增大。2．BCD【詳解】ABC．小球在水平面內做勻速圓周運動，對小球受力分析，如圖小球受重力、和繩子的拉力，由于它們的合力總是指向圓心并使得小球在水平面內做圓周運動，故在物理學上，將這個合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，這里是重力和拉力的合力或繩子的拉力的水平分量，故A錯誤，BC正確；D．根據(jù)幾何關系可知故D正確。故選BCD。3．D【詳解】A．橡皮塊隨圓筒一起做圓周運動，受重力、彈力和靜摩擦力作用，故A錯誤；BCD．水平方向上，彈力指向圓心提供向心力，據(jù)牛頓第二定律有可知角速度越大，則橡皮塊所受的彈力越大，在豎直方向上，橡皮塊所受的重力和靜摩擦力平衡，故BC錯誤，D正確。故選D。4．AD【詳解】ABC．，乘客所受的向心力故A正確，BC錯誤；D．根據(jù)知，R越大，向心力越小，車廂對乘客的作用力越小，乘客越舒適，故D正確．故選AD．5．D【詳解】兩球受到繩子的拉力提供向心力，所以向心力相等，角速度又相等，則有又有由以上兩式可得故選D。6．見解析所示【詳解】（1）繩對沙袋的拉力方向不經過圓心，即不與沙袋的速度方向垂直，而是與沙袋的速度方向成一銳角θ，如題圖所示，拉力F有兩個作用效果，一是改變線速度的大小，二是改變線速度的方向。（2）由于拉力F沿切線方向的分力與v一致，故沙袋的速度增大。7．3.5rad/s，2.8m/s【詳解】當物體運動到最低點時，物體受重力mg、繩子拉力FT，合力充當向心力，根據(jù)向心力公式得又由牛頓第三定律可知，繩子受到的拉力和繩子拉物體的力大小相等，繩子被拉斷時受到的拉力為故所以，繩子被拉斷時物體的角速度為物體的線速度大小為8．A【詳解】AB．勻速轉動時，物塊P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做勻速圓周運動的向心力，故摩擦力方向指向圓心O點，故A正確，B錯誤；C．盤加速轉動時，物塊P做加速圓周運動，不僅有沿c方向指向圓心的向心力，還有指向a方向的切向力，使線速度大小增大，兩方向的合力即為摩擦力，可能指向b，故C錯誤；D．盤減速轉動時，物塊P做減速圓周運動，不僅有沿c方向指向圓心的向