人教版(2019)高中物理必修二 6.2 向心力 練習(含答案)

向心力練習一、單選題（本大題共10小題，共40.0分）關于向心力的說法正確的是物體由于做圓周運動而產生了向心力向心力就是物體受到的合外力作勻速圓周運動的物體其向心力是不變的向心力不改變圓周運動物體速度的大小如圖所示為在水平面內做勻速圓周運動的圓錐擺．關于擺球的受力，下列說法正確的( )擺球同時受到重力、拉力和向心力的作用向心力是由重力和拉力的合力提供的拉力等于重力拉力小于重力AA的受力情況說法正確的是()受重力、支持力受重力、支持力和指向圓心的摩擦力受重力、支持力、與運動方向相反的摩擦力和向心力受重力、支持力和與運動方向相反的摩擦力AB()的距離之比是3：2，圓盤繞圓心做勻速圓周運動，兩物體相對圓B()A.1：1 B.3：2 C.2：3 D.4：9如圖所示，一小球在細繩作用下在水平向內做勻速圓周運動，mL??，()小球共受到三個力的作用B.小球的向心力大小為????????????C.小球受到的拉力大小為????cos??D.????????????如圖，小物體m與圓盤保持相對靜止，隨盤一起做勻速周運動，下列關于物體受力情況說法錯誤的( )受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用O重力和支持力是一對平衡力摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力第1頁，共12頁如圖，一硬(可視為質)置于水平圓盤上，硬幣與直轉????′的距離為r，已知硬幣與圓盤之間的動摩擦因數??(最大靜摩擦力等于滑動摩擦)，重力加速度大小為g。若硬幣與圓盤一????′軸勻速轉動，則圓盤轉動的最大角速度( )A.1√???? B.√???? C.√2???? D.2√????2 ?? ?? ?? ??m的物體被繩經過光滑小孔而牽引在光滑的水平面上做勻速圓周運動．當繩子拉力為某個值F時，轉動半徑為R，當拉力逐漸減小到??時，物體仍做勻速圓4周運動，半徑為2R，則此過程中物體克服外力所做的功為( )A.0 B.3FR C.5????4如圖所示，水平轉臺上放著、C三個物體，質量分別為、mm，離轉軸的距離分別為RR、2R，與臺間的摩擦因數相同，轉臺旋轉時，下列說法中，正確的( )物體的向心加速度最大物體受的摩擦力最大物先滑動B物先滑動“旋轉秋千”是游樂園里常見的游樂項目，其運動經過簡化可以看成圓錐擺模型。如圖所示，質量為m的小球在平面內做勻速圓周運動，長為L的懸線與豎直方向的夾角為，不計空氣阻力，重力加速度取g，下列說法正確的是( )小球受重力、拉力和向心力的作用

D.????4??

????sin????

??L????????將減小二、填空題（本大題共5小題，共20.0分）質量為3kg的物體在半徑為2m的圓周上的速度做勻速圓周運動，物體做圓周運動的角速度；所需要的向心力。Fr??m的關系時，必須采用的研究方法是 。在保持半徑r、質量m不變的情況下，為了利用圖象直觀探究向心力小F與角速??的關系，應通過描點作(選填“?????”、???2”或“???1”)圖象。??第2頁，共12頁如圖所示，半徑為r的圓筒，繞豎直中心????′轉動，小物塊a靠在圓筒的內壁上，它與圓筒的動摩擦因數??，現要使a不下滑，則筒對a物塊的支持力至少，圓筒轉動的角速??至少為 。汽車在水平地面上轉彎時，力提供向心力；轉彎時車速不能太快，當度為v時，安全轉彎的半徑最小為R，若當轉彎半1??時，該汽車安全轉彎的最2大速度。一個質??=3????的物體在水平面內沿半??=10????的圓形軌道做勻速圓周運動，線速??=0.2??/??，那么，它的向心力N，它的角速度為 ??????/??，它的周期s，轉速??/??三、實驗題（本大題共2小題，共18.0分）用如圖所示的實驗裝置來探究小球作圓周運動所需向心力的大小Fm、角速??和半徑r(1)在研究向心力的大小F與質量m、角速度??和半徑r之間的關系時我們主要用到了物理學的方法；A.理想實驗法 ??.等效替代法 ??.控制變量法 ??.演繹(2)圖中是在研究向心力的大小F與 的關系。A.質量m ??.角速????.半徑r(3)若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1：9，用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比 A.1：9 ??.3：1 ??.1：3 ??.1：1如圖所示是“用圓錐擺驗證向心力公式”的實驗，細線下懸掛了一個質量為m的小鋼球，細線上端固定在O()位于同心圓。用手帶動小鋼球，使小鋼球在水平面內做勻(??)。第3頁，共12頁用秒表記錄小鋼球運動n圈的時間t用秒表記錄小鋼球運動n圈的時間t，從而測出此時鋼球做勻速圓周運動的期??= ；再通過紙上的圓，測出小鋼球的做勻速圓周運動的半徑R；可算出小鋼球做勻速圓周運動所需的向心力??向= ；(3)測量出細繩長度L，小鋼球做勻速圓周運動時所受的合力??合(小鋼球的直徑與繩長相比可忽略)(4)這一實驗方法簡單易行，但是有幾個因素可能會影響實驗的成功，請寫出一條： 。18. 1kg0.5??O點，O點距地面高度為1m，如果使小球繞????’軸在水平面內做圓周運動，若細線最大承受拉力為12.5??(??=10??/??2)，求：當小球的角速度為多大時，細線將斷裂；線斷裂后小球落地點與懸點的水平距離．19. 如圖所示，一個圓錐擺，擺線長為10.5????，當小球水平方向做勻速圓周運動時，擺線恰與豎直方向成??=37°角，??=10??/??2。求：(1)小球的線速度大??；(2)擺線的拉力大小。第4頁，共12頁O??=0.40??????=1.0??/????=0.25??。求：??；(3)細線對小球的拉力做功。第5頁，共12頁PAGE612頁答案和解析D【解析】解：A、物體做圓周運動就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體本身產生的。故A錯誤；B、合外力提供物體作圓周運動所需的向心力，向心力是按作用效果命名的，故B錯誤C、作勻速圓周運動的物體其向心力大小不變，方向時刻變化，故C錯誤；D、向心力不改變圓周運動物體速度的大小，只改變速度的方向，故D。彈力、摩擦力中的任意一種力提供，也可以是幾種力的合力或者某一個力的分力提供。向心力是效果力，不能說物體受到向心力作用，只能說哪些力提供向心力B、小球受重力和拉力，兩個力的合力提供圓周運動的向心力。故B確，A錯誤；C、設繩子與豎直方向的夾角為??，根據幾何關系可知????=??????????，所以拉力大于重力，故CD錯誤。故選：B。小球做勻速圓周運動，受到重力和拉力兩個力作用，兩個力的合力提供做勻速圓周運動的向心力，根據幾何關系判斷拉力和重力的關系．解決本題的關鍵知道向心力是做圓周運動所需要的力，靠其它力來提供，難度不大，屬于基礎題．B【解析】【分析】向心力是根據效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力來充當，不是真實存在的力，不能說物體受到向心力。本題學生很容易錯誤的認為物體受到向心力作用，要明確向心力的特點，同時受力分析時注意分析力先后順序，即受力分析步驟。【解答】物塊A支持力平衡，靠靜摩擦力提供向心力，故B正確，ACD錯誤。故選B。B【解析】【分析】AB兩物體一起隨圓盤做圓周，角速度相等，結合向心力公式得出B心力大小之比．解決本題的關鍵知道共軸轉動，角速度相等，掌握向心力公式，并能靈活運用，基礎題．【解答】A、B兩物體的角速度相等，根據????=??????2知，質量相等，半徑之比為3：2，則向心力之比為3：2，故B正確，A、C、D錯誤．故選：B．C【解析】【分析】小球做勻速圓周運動，靠重力和拉力的合力提供向心力，根據豎直方向上受力平衡求出拉力的大小，結合平行四邊形定則求出向心力的大?。鉀Q本題的關鍵知道小球做圓周運動向心力的來源，注意向心力不是物體所受的力，受力分析不能說物體受到向心力作用．【解答】AB、小球受重力和拉力兩個力作用，靠兩個力的合力提供向心力，根據平行四邊形定則知，向心力的大小????=????????????，故AB錯誤。CD、根據小球在豎直方向上平衡得：??????????=????，解得拉力為：??=確，D。6.A

????cos??

，故C正【解析】【分析】物體隨盤一起做勻速圓周運動，做圓周運動的物體需要向心力，這個向心力是由靜摩擦力提供，物體還受重力和豎直向上的支持力．注意做圓周運動的物體所需的向心力是由物體的合力、或某一分力提供，不能把向心力當成一種新的力．【解答】A、由于物體隨盤一起做勻速圓周運動，做圓周運動的物體需要向心力，這個向心力是由靜摩擦力提供，物體并不受向心力，物體還受重力和豎直向上的支持力，故A錯誤。B、因為物體做圓周運動的圓心在O點，是由摩擦力的方向始終指向圓心充當向心力，方向時刻在變化，故B正確。C、重力和支持力是一對平衡力，故C正確。D、摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力，故D正確。本題選錯誤的，故選：A。B【解析】解：摩擦力提供合外力，當達到最大靜摩擦時，角速度最大，結合牛頓第二定律可知，????=??2??，解得圓盤轉動的最大角速度為：??=√????，故B正確，ACD錯??誤。故選：B。依據最大靜摩擦力提供向心力，從而判定滑動時的最大角速度。本題考查牛頓第二定律的應用，掌握向心力表達式，注意最大靜摩擦力提供向心力時，角速度最大是解題的關鍵。D【解析】【分析】根據拉力提供向心力，通過牛頓第二定律求出初末動能，再根據動能定理求出物體克服外力做的功。解決本題的關鍵知道向心力的來源，運用牛頓第二定律和動能定理聯合求解?！窘獯稹??2

E =1????2=1????=

1，解得??

??1 2 1 2??=????2

=1????2=1????24 2??

??2 2 2 4根據動能定理得，??=E??2?E??1=?1????.則克服外力做功為1????，故D正確，ABC4 4錯誤。故選D。C【解析】解：A、三物都未滑動時，角速度相同，根據向心加速度公式??=??2??，知??∝??，故C的向心加速度最大。故A錯誤；B、三個物體的角速度相同，則根據牛頓第二定律可知物體受到的靜摩擦力為??=????2??，即????=2????2??，????=????2??，????=????22??=2????2??.所以物體B受到的摩擦力最小。故B錯誤；C===??????.可??增大，三個受到的靜摩擦力都增大，三個物體中，物體的靜摩擦力先達到最大值，最先滑動起來。故D正確；故選：C。A、B、C三個物體放在勻速轉動的水平轉臺上，隨轉臺做勻速圓周運動，由靜摩擦力提供向心力，根據牛頓第二定律分析物體受到的靜摩擦力大小。當物體所受的靜摩擦力達到最大值時開始滑動。根據產生離心運動的條件分析哪個物體先滑動。本題關鍵要抓住靜摩擦力提供向心力，比較靜摩擦力和向心加速度時要抓住三個物體的角速度相等進行。CmgTA錯誤。BC、在水平方向上，合力提供向心力，有：????=?????????????=????2??=??4??2????2有幾何關系可知：??=??????????聯立解得=√ ?? ，??=2??√??????????，故B錯誤正確；?????????? ??D、根??=√ ????????????

知??不變，??不變，故D錯誤；故選：C。根據力的合成與分解，列式得出向心力，結合用角速度表示的向心力公式即可求得角速度該題是一個圓錐擺模型，對于圓周擺，在豎直方向上受力平衡，在水平方向上的合力提供向心力，結合向心力公式求解。11.【答案2??????/?? 24N【解析】解：物體做勻速圓周運動，角速度??=??，代入數據解得??=2??????/??。??向心力??=????2，代入數據解得??=24??。??故答案為：2??????/??；24N。第8頁，共12頁PAGE1012頁物體做勻速圓周運動，根據??=??求解角速度，根據??=????2求解向心力。?? ??本題主要考查了勻速圓周運動向心力公式、角速度和線速度關系的直接應用，難度不大，屬于基礎題?？刂谱兞糠?????2【解析】解：探究向心力大小F與半徑r、角速度??、質量m的關系時，必須采用的研究方法是控制變量法。向心力大小F與角速度??的關系式為??=????2??，可作?????2圖象，該圖象是過原點的直線，能直觀探究向心力大小F與角速度??的關系。故答案為：控制變量法，?????2。該實驗采用控制變量法，向心力大小F與角速度??的關系式為??=????2??，可作?????2圖象能直觀探究向心力大小F與角速度??的關系。本實驗采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關系，需要控制其它量不變。??

√??????【解析】解：要使A不下落，則小物塊在豎直方向上受力平衡，有：??=????。當摩擦力正好等于最大靜摩擦力時，圓筒轉動的角速度??取最小值，筒壁對物體的支持力提供向心力，根據向心力公式得：??=????2??而??=????解得：圓筒對a物塊的支持力至少為：??=????，圓筒轉動的角速度最小值為：??=??√??????故答案為：????，√??。?? ????要使A不下落，筒壁對物體的靜摩擦力與重力相平衡，筒壁對物體的支持力提供向心力，要使A剛不下落，靜摩擦力達到最大，根據向心力公式即可求出角速度的最小值。物體在圓筒內壁做勻速圓周運動，向心力是由筒壁對物體的支持力提供的。找向心力受力分析是關鍵。摩擦力??2力作用，因為是水平面，所以汽車做圓周運動的向心力由路面給汽車的靜摩擦力提供，設最大靜摩擦力為f，則有：當半徑為1??時，則有：2

??=

??2…①??2??=????′2…②1??2由①②解得：故答案為：摩擦力，√2??。2

??′=√2??2汽車在水平路面上轉彎做圓周運動，汽車轉彎時受重力、支持力和摩擦力作用，因為是水平面，所以汽車做圓周運動的向心力由路面給汽車的摩擦力提供，當最大靜摩擦??=????2即可求解。??解決本題的關鍵是分析向心力是由哪些力提供的。通常這樣找向心力：沿半徑方向的所有力的合力提供該物體做圓周運動的向心力。15.【答案1.2 2 ?? 1????=????2

=1.2???? ?? ????=????=????

=2??????/??根據??=2????知周期為：??=??????根據??=

??知轉速為：??=1??/??2?? ????根據向心力的表達式求向心力；根據線速度與角速度的關系，由線速度和半徑求角速??2????????

??求得轉速。2??掌握線速度、角速度、周期與半徑的關系，掌握向心力的表達式是正確解題的關鍵?！敬鸢窩 B B【解析】解：(1)在研究向心力的大小F與質量m、角速度??和半徑r之間的關系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關系，該方法為控制變量法。(2)。(3)根據????=??????2，兩球的向心力之比為1：9，半徑和質量相等，則轉動的角速度之比為1：3，因為靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等，根據??=????，知與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為3：1。故選：B。故答案為：(1)??；(2)??；(3)??。該實驗采用控制變量法，圖中抓住質量不變、半徑不變，研究向心力與角速度的關??=求出與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比。本實驗采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關系，需要控制其它量不變。知道靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等。【答案(1) ；(2) ；(3) ；(4)半徑R比較難準確測量．小球是否做圓周運動等【解析】【分析】該題主要考查“用圓錐擺驗證向心力公式”的實驗相關知識，熟知實驗原理、實驗操作方法和步驟、實驗注意事項是解決本題的關鍵。本題通過實驗數據來粗略驗證向心力表示式，培養(yǎng)學生善于分析問題與解決問題的能力，同時運用力的合成尋找向心力的來源。周期等于做圓周運動一圈的時間，結合轉過的圈數和時間求出周期。根據周期，結合向心力公式求出向心力的大小。對小球受力分析，結合平行四邊形定則求出合力的大小?！窘獯稹啃′撉蜻\動n圈的時間則鋼球做勻速圓周運動的周??= ；??向

=??(2??)2??= ；??小鋼球的受力如圖所示，則合力 ；R比較難準確測量．小球是否做圓周運動等．故答案為；(2) ；(3) 半徑R比較難準確測量．球是否做圓周運動等18.【答案】解：(1)當繩子拉力達到最大時，在豎直方向上有：????????????=????，代入數據解得：??=37°．根據牛頓第二定律得：????????????=???????????????2，代入數據解得：??=5??????/??；(2)小球轉動的線速度為：??0=??????????37°=5×0.5×0.6??/??=1.5??/??，落地時豎直位移為：??=????????????=1????2