高中物理2練習：第五章 第7講 向心力 含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第7講向心力［時間：60分鐘］題組一向心力及其來源1．對于做勻速圓周運動的物體，下列判斷正確的是(）A．合力的大小不變，方向一定指向圓心B．合力的大小不變，方向也不變C．合力產(chǎn)生的效果既改變速度的方向，又改變速度的大小D．合力產(chǎn)生的效果只改變速度的方向，不改變速度的大小2。如圖1所示，有一個水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，小強站在距圓心為r處的P點不動．關于小強的受力，下列說法正確的是（)圖1A．小強在P點不動，因此不受摩擦力作用B．若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，小強在P點受到的摩擦力為零C．小強隨圓盤做勻速圓周運動,圓盤對他的摩擦力充當向心力D．如果小強隨圓盤一起做變速圓周運動，那么其所受摩擦力仍指向圓心3.用細繩拴著小球做圓錐擺運動，如圖2所示，下列說法正確的是()圖2A．小球受到重力、繩子的拉力和向心力的作用B．小球做圓周運動的向心力是重力和繩子的拉力的合力C．向心力的大小可以表示為Fn＝mrω2,也可以表示為Fn＝mgtanθD．以上說法都正確4．如圖3所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體，物體隨筒一起轉(zhuǎn)動，物體所需的向心力由下面哪個力來提供（)圖3A．重力 B．彈力C．靜摩擦力 D．滑動摩擦力5．在水平冰面上，狗拉著雪橇做勻速圓周運動，O點為圓心．能正確地表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的圖是（）題組二圓周運動中的動力學問題6．游客乘坐過山車，在圓弧軌道最低點處獲得的向心加速度達20m/s2，g取10m/s2，那么此位置的座椅對游客的作用力相當于游客重力的(）A．1倍 B．2倍C．3倍 D．4倍7。如圖4所示,將完全相同的兩小球A、B，用長L＝0。8m的細繩懸于以v＝4m/s向左勻速運動的小車頂部，兩球與小車前后壁接觸．由于某種原因，小車突然停止，此時懸線中張力之比FA∶FB為(g＝10m/s2）（）圖4A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶48.如圖5所示，在光滑桿上穿著兩個小球m1、m2，有m1＝2m2,用細線把兩球連起來，當盤架勻速轉(zhuǎn)動時,兩小球剛好能與桿保持無相對滑動，此時兩小球到轉(zhuǎn)軸的距離r1與r2之比為(）圖5A．1∶1 B．1∶eq\r(2)C．2∶1 D．1∶29.如圖6所示，A、B兩個小球質(zhì)量相等，用一根輕繩相連，另有一根輕繩的兩端分別連接O點和B點，讓兩個小球繞O點在光滑水平桌面上以相同的角速度做勻速圓周運動，若OB繩上的拉力為F1，AB繩上的拉力為F2，OB＝AB，則()圖6A．A球所受向心力為F1，B球所受向心力為F2B．A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1C．A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1－F2D．F1∶F2＝3∶210.如圖7所示,質(zhì)量為m的物體，沿半徑為r的圓軌道自A點滑下，A與圓心O等高,滑至B點（B點在O點正下方）時的速度為v，已知物體與軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體在B點所受的摩擦力為______．圖7題組三圓錐擺類模型11.質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中,桿的另一端套有一個質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，且角速度為ω，如圖8所示，則桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮椋ǎ﹫D8A．mω2R B．meq\r（g2－ω4R2)C．meq\r(g2＋ω4R2） D．不能確定12．質(zhì)量為m的直升機以恒定速率v在空中水平盤旋,其做勻速圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，則此時空氣對直升機的作用力大小為（)A．meq\f(v2,R) B．mgC．meq\r（g2＋\f(v4，R2）） D．meq\r（g2－\f(v4,R2)）13.冬奧會上,我國選手在雙人花樣滑冰運動中獲得金牌．圖9為趙宏博拉著申雪在空中做圓錐擺運動的精彩場面，已知申雪的體重為G，做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角為30°，重力加速度為g,求申雪做圓周運動的向心加速度和受到的拉力．圖9

答案精析第7講向心力1．AD［勻速圓周運動的合力等于向心力，由于線速度v的大小不變，故F合只能時刻與v的方向垂直，即指向圓心，故A正確；由于F合時刻指向圓心，故其方向必須時刻改變才能時刻指向圓心，否則F就不能時刻指向圓心了,故B錯；由合力F合的方向時刻與速度的方向垂直而沿切線方向無分力,故該力只改變速度的方向，不改變速度的大小,C錯，D對．］2．C[由于小強隨圓盤做勻速圓周運動，一定需要向心力，該力一定指向圓心方向，而重力和支持力在豎直方向上,它們不能充當向心力，因此他會受到摩擦力作用，且充當向心力,A、B錯誤，C正確；當小強隨圓盤一起做變速圓周運動時，合力不再指向圓心，則其所受的摩擦力不再指向圓心，D錯．］3．BC［小球受兩個力的作用:重力和繩子的拉力，兩個力的合力提供向心力,因此有Fn＝mgtanθ＝mrω2。所以正確答案為B、C.]4．B[本題可用排除法．首先可排除A、D兩項;若向心力由靜摩擦力提供，則靜摩擦力或其分力應指向圓心,這是不可能的，C錯．故選B。］5．C［由于雪橇在冰面上滑動，故滑動摩擦力方向必與運動方向相反，即方向應為圓的切線方向，因做勻速圓周運動，合外力一定指向圓心,由此可知C正確．]6．C[游客乘坐過山車在圓弧軌道最低點的受力如圖所示．由牛頓第二定律得FN－mg＝ma向＝2mg，則FN＝mg＋2mg＝3mg,eq\f(FN，mg)＝3.］7．C[小車突然停止，B球?qū)⒆鰣A周運動，所以FB＝meq\f（v2,L）＋mg＝30m；A球做水平方向減速運動，F(xiàn)A＝mg＝10m,故此時懸線中張力之比為FA∶FB＝1∶3,C選項正確．］8．D[設兩球受繩子的拉力分別為F1、F2。對m1：F1＝m1ωeq\o\al（2,1)r1對m2：F2＝m2ωeq\o\al（2，2)r2因為F1＝F2，ω1＝ω2解得eq\f（r1,r2)＝eq\f（m2,m1)＝eq\f（1,2）。］9．CD[小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動，設角速度為ω，在豎直方向上所受重力與桌面支持力平衡,水平方向不受摩擦力，繩子的拉力提供向心力．由牛頓第二定律，對A球有F2＝mr2ω2，對B球有F1－F2＝mr1ω2，已知r2＝2r1，各式聯(lián)立解得F1＝eq\f（3,2）F2.故C、D對,A、B錯．］10．μmeq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（g＋\f(v2,r）））解析物體由A滑到B的過程中，受到重力、軌道彈力及摩擦力的作用，做圓周運動，在B點物體的受力情況如圖所示，其中軌道彈力FN與重力mg的合力提供物體做圓周運動的向心力；由牛頓第二定律有FN－mg＝eq\f（mv2,r），可求得FN＝mg＋eq\f（mv2,r)，則滑動摩擦力為Ff＝μFN＝μmeq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（g＋\f(v2,r）)）。11．C[對小球進行受力分析,小球受兩個力：一個是重力mg，另一個是桿對小球的作用力F,兩個力的合力產(chǎn)生向心力．由平行四邊形定則可得:F＝meq\r（g2＋ω4R2)，再根據(jù)牛頓第三定律，可知桿受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮镕＝meq\r（g2＋ω4R2).故選項C正確．］12．C[直升機在空中水平盤旋時，在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,受到重力和空氣的作用力兩個力的作用，其合力提供向心力,Fn＝meq\f（v2,R).直升機受力情況如圖所示,由幾何關系得F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,n））＝meq\r(g2＋\f（v4，R2)),選項C正確．］13.eq\r(3）g2G解析對申雪受力分析