高中物理2課時(shí)訓(xùn)練6向心力 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)訓(xùn)練6向心力題組一對(duì)向心力的理解1。關(guān)于向心力的說法中正確的是（）A。物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力B。向心力不改變做圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度的大小C。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的D.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定是向心力解析：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，因?yàn)橛邢蛐牧?物體才做圓周運(yùn)動(dòng),而不是因?yàn)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，故A選項(xiàng)錯(cuò)；向心力只改變物體速度的方向,不改變速度的大小，故B選項(xiàng)對(duì);物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心,其大小不變,方向時(shí)刻改變，故C選項(xiàng)錯(cuò);只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,合外力提供向心力，而非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體受的合外力，故D選項(xiàng)錯(cuò)。答案：B2。在水平面上，小猴拉著小滑塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)為圓心,能正確地表示小滑塊受到的牽引力及摩擦力Ff的圖是(）解析:滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,故滑動(dòng)摩擦力的方向沿圓周的切線方向，B、D錯(cuò)誤；小滑塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其合外力提供向心力,故A正確,C錯(cuò)誤。答案:A3。如圖所示,物塊在水平圓盤上，與圓盤一起繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法中正確的是(）A。物塊處于平衡狀態(tài)B。物塊受三個(gè)力作用C.在角速度一定時(shí)，物塊到轉(zhuǎn)軸的距離越遠(yuǎn)，物塊越不容易脫離圓盤D.在物塊到轉(zhuǎn)軸距離一定時(shí),物塊運(yùn)動(dòng)周期越小,越不容易脫離圓盤解析:對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可知,物塊受豎直向下的重力、垂直圓盤向上的支持力及指向圓心的摩擦力共三個(gè)力作用，合力提供向心力，A錯(cuò)誤,B正確。根據(jù)向心力公式F=mrω2可知，當(dāng)ω一定時(shí)，半徑越大，所需的向心力越大,物塊越容易脫離圓盤;根據(jù)向心力公式F=mr可知,當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸距離一定時(shí)，周期越小,所需向心力越大，物塊越容易脫離圓盤，C、D錯(cuò)誤。答案:B題組二有關(guān)向心力的分析和計(jì)算4。汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等,以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),甲車在乙車的外側(cè).兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙，以下說法正確的是(）A.Ff甲小于Ff乙B.Ff甲等于Ff乙C。Ff甲大于Ff乙D。Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān)解析:兩車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力均由摩擦力提供,由于甲車在乙車外側(cè)，故r甲>r乙,而兩者質(zhì)量和速率均相等，據(jù)Ff=m可得選項(xiàng)A正確。答案：A5.甲、乙兩個(gè)物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其質(zhì)量之比為1∶2，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1∶2,在相同的時(shí)間里甲轉(zhuǎn)過60°,乙轉(zhuǎn)過45°,則它們的向心力之比為(）A。1∶4 B.2∶3C.4∶9 D。9∶16解析：由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式得Fn=mω2R=mR,所以。答案：C6.如圖所示,小物塊從半球形碗邊的a點(diǎn)下滑到b點(diǎn),碗內(nèi)壁粗糙。物塊下滑過程中速率不變,下列說法中正確的是（）A。物塊下滑過程中,所受的合力為0B。物塊下滑過程中，所受的合力越來越大C.物塊下滑過程中,加速度的大小不變,方向時(shí)刻在變D.物塊下滑過程中，摩擦力大小不變解析:由題意知小物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力大小不變，方向時(shí)刻改變，總是沿半徑方向指向圓心,故A、B錯(cuò)，C對(duì)。在滑塊下滑過程中滑塊對(duì)碗內(nèi)壁的壓力大小是時(shí)刻改變的，則摩擦力大小也是改變的,故D錯(cuò)。答案:C7。(多選）圖為滑道壓力測(cè)試的示意圖,光滑圓弧軌道與光滑斜面相切,滑道底部B處安裝一個(gè)壓力傳感器,其示數(shù)FN表示該處所受壓力的大小.某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑,通過B時(shí),下列表述正確的有（）A.FN小于滑塊重力 B。FN大于滑塊重力C.FN越大表明h越大 D。FN越大表明h越小解析：在B處由牛頓第二定律得FN—G=m,FN=G+m，可見FN〉G,由機(jī)械能守恒定律得mgh=mv2,解得v=,h越大滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度v越大，F(xiàn)N越大,選項(xiàng)B、C正確.答案：BC8.如圖所示，已知繩長(zhǎng)L=20cm,水平桿長(zhǎng)L’=0。1m，小球質(zhì)量m=0。3kg,整個(gè)裝置可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，問：（1)要使繩子與豎直方向成45°角，該裝置必須以多大的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)才行?(2)此時(shí)繩子的張力為多大？（g取10m/s2)解析：小球繞桿做圓周運(yùn)動(dòng),其軌道平面在水平面內(nèi)，繩的拉力與重力的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.小球受力如圖所示,則在豎直方向上:Fcosθ=mg水平方向上：Fsinθ=mrω2r=L’+Lsinθ聯(lián)立以上三式，將數(shù)值代入可得ω=6。4rad/sF==4.24N。答案:(1）6。4rad/s(2）4。24N（建議用時(shí)：30分鐘)1。如圖所示,一只老鷹在水平面內(nèi)盤旋做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則關(guān)于老鷹受力的說法正確的是()A.老鷹受重力、空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用B。老鷹受重力和空氣對(duì)它的作用力C.老鷹受重力和向心力的作用D。老鷹受空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用解析:老鷹在空中做圓周運(yùn)動(dòng),受重力和空氣對(duì)它的作用力兩個(gè)力的作用，兩個(gè)力的合力充當(dāng)它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。但不能說老鷹受重力、空氣對(duì)它的作用力和向心力三個(gè)力的作用.選項(xiàng)B正確。答案:B2。如圖所示，輕質(zhì)且不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在天花板上的O點(diǎn)。則小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)的過程中，以下說法正確的是 ()A.小球在擺動(dòng)過程中受到的外力的合力即為向心力B。在最高點(diǎn)A、B,因小球的速度為0，所以小球受到的合外力為0C.小球在最低點(diǎn)C所受的合外力,即為向心力D.小球在擺動(dòng)過程中使其速率發(fā)生變化的力為繩子的拉力解析：小球以懸點(diǎn)O為圓心做變速圓周運(yùn)動(dòng),在擺動(dòng)過程中,其所受外力的合力并不一定指向圓心。沿半徑方向的合力提供向心力，重力沿圓弧切向的分力提供切向加速度，改變小球運(yùn)動(dòng)速度的大小。在A、B兩點(diǎn),小球的速度雖然為零,但有切向加速度，故其所受合力不為零;在最低點(diǎn)C,小球只受重力和繩的拉力,其合力提供向心力。由以上分析可知,選項(xiàng)C正確。答案:C3.半徑為r的圓筒繞豎直中心軸OO’轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小物塊a靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）,現(xiàn)在使a不下落，則圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω至少為（）A。 B.C。 D。解析:本題的關(guān)鍵是彈力提供向心力,設(shè)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω時(shí),其內(nèi)壁對(duì)a的彈力為FN，要使物體a不下落,應(yīng)滿足μFN≥mg。又物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則FN=mrω2，聯(lián)立解得ω≥。答案:D4.如圖所示,天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B，系A(chǔ)的吊繩較短，系B的吊繩較長(zhǎng).若天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止，則兩吊繩所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系為（)A.FA>FB B。FA〈FBC.FA=FB=mg D.FA=FB>mg解析：設(shè)天車原來的速度大小為v，天車突然停止運(yùn)動(dòng)，A、B工件都處于圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn),線速度均為v。由于F—mg=m，故拉力F=mg+m，又由于rA〈rB,所以FA>FB，A正確。答案:A5.質(zhì)量為m的飛機(jī),以速度v在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),空氣對(duì)飛機(jī)作用力的大小等于（）A。m B.mC.m D。mg解析:首先對(duì)飛機(jī)在水平面內(nèi)的受力情況進(jìn)行分析,其受力情況如圖所示，飛機(jī)受到重力mg、空氣對(duì)飛機(jī)的作用力為F,兩力的合力為F向，方向沿水平方向指向圓心。由題意可知,重力mg與F向垂直，故F=,又F向=m，代入上式,得F=m,故正確選項(xiàng)為A.答案：A6。(多選)如圖所示,在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，目測(cè)體重為G的女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角約為30°,重力加速度為g,估算該女運(yùn)動(dòng)員（）A。受到的拉力為G B.受到的拉力為2GC。向心加速度為g D.向心加速度為2g解析：設(shè)女運(yùn)動(dòng)員受到的拉力大小為F，分析女運(yùn)動(dòng)員受力情況可知Fsin30°=G,Fcos30°=ma向，可得F=2G，a向=g，故B、C正確.答案:BC7。質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上，桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，如圖所示,則桿的上端受到的作用力大小為（）A。mω2R B.C。 D。不能確定解析:小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心,如圖所示.用力的合成法可得桿的作用力F=,根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)U的上端的反作用力F’=F，C正確.答案:C8.(多選）一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線是豎直的，圓錐固定，有質(zhì)量相同的兩個(gè)小球A和B貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,A的運(yùn)動(dòng)半徑較大,則(）A.A球的角速度必小于B球的角速度B。A球的線速度必小于B球的線速度C。A球運(yùn)動(dòng)的周期必大于B球運(yùn)動(dòng)的周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ卮笥贐球?qū)ν脖诘膲毫馕?兩球均貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們均受到重力和筒壁對(duì)它們的彈力作用，這兩個(gè)力的合力提供向心力，如圖所示，可知筒壁對(duì)小球的彈力FN=,而重力和彈力的合力為F合=mgcotθ,由牛頓第二定律可得mgcotθ=mω2R=所以ω= ①v= ②T=2π ③FN= ④由于A球運(yùn)動(dòng)的半徑大于B球運(yùn)動(dòng)的半徑，由①式可知A球的角速度必小于B球的角速度;由②式可知A球的線速度必大于B球的線速度；由③式可知A球的運(yùn)動(dòng)周期必大于B球的運(yùn)動(dòng)周期；由④式可知A球?qū)ν脖诘膲毫σ欢ǖ扔贐球?qū)ν脖诘膲毫?所以選項(xiàng)A、C正確。答案:AC9.如圖所示,旋轉(zhuǎn)木馬被水平杠桿拴住，繞轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若相對(duì)兩個(gè)木馬間的桿長(zhǎng)為6m,木馬的質(zhì)量為30kg，騎木馬的兒童質(zhì)量為40kg,當(dāng)木馬旋轉(zhuǎn)的速度為6m/s時(shí)，試問：(1)此時(shí)木馬和兒童的向心力由哪個(gè)物體提供?(2)此時(shí)兒童受到的向心力是多大？解析：(1）木馬受騎在木馬上的兒童對(duì)它的壓力、重力和杠桿對(duì)它的作用力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。木馬受到的向心力由杠桿提供；兒童受到木馬對(duì)他的作用力和重力作用，向心力由木馬提供.(2)兒童所受向心力由木馬提供且指向圓心，由Fn=m得Fn=40×N=480N.答案：（1)杠桿木馬(2)480N10。如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）,連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長(zhǎng)為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的μ倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大,求：(1)繩子對(duì)物體的拉力為零時(shí)的最大角速度;(2)當(dāng)角速度為時(shí)，繩子對(duì)物體拉力的大小。解析：（