高中物理第3章圓周運動第2節(jié)科學探究：向心力課后練習含解析魯科版必修第二冊

科學探究：向心力考點一向心力1．(2020·遼寧阜新第二高級中學月關(guān)于向心力的下列說法正確的( A．物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力B．向心力只能改變做圓周運動的物體的速度方向，不能夠改變速度的大小C．做勻速圓周運動的物體其向心力指向圓心，所以是恒力D．做勻速圓周運動的物體其向心力可以改變線速度的大小[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(chǎn)生的，故A向，故BC2.(2020·A．受到4個力的作用B．所需的向心力由重力提供C．所需的向心力由彈力提供D．所需的向心力由靜摩擦力提供3A受的重力與摩擦力平衡，彈力提供向心力，故選項C、D3．如圖所示，在水平轉(zhuǎn)動的圓盤上，兩個完全一樣的木塊A、B一起隨圓盤做勻速圓周運動，轉(zhuǎn)動的角速度為，已知木塊B到圓盤中心O的距離為rA

r，則兩木塊的向心力B之比( )A．r∶r B．r∶rA B B AC．2∶2 ．∶2A B B AA[木塊B在繞O點轉(zhuǎn)動的過程中，是木塊與圓盤間的靜摩擦力提供了向心力，因兩木塊旋轉(zhuǎn)的角速度ω等大，質(zhì)量一樣，由向心力公式＝mr2得F＝mr，F(xiàn)mr，解F∶F＝r∶r，故A

A A B BA B A B-1-考點二向心加速度4．(2020·黑龍江哈爾濱三十二中期一小球做勻速圓周運動，運動半徑為向心速度為則( )R小球的角速度aR小球運動的周期a小球在時間t內(nèi)通過的路程aRtR小球在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度ta2

a得小球在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度

aRa4π2

R 2D錯誤；由

＝2，得小球運動的周期＝2π

a，B正確；由a＝R，得小球的線速度大小v＝aR，所以時間t內(nèi)通過的路程s＝taR，C錯誤。]5．如圖所示，兩輪壓緊，通過摩擦傳動(不打滑)，已知大輪半徑是小輪半徑的2倍，E為大輪半徑的中點、D分別是大輪和小輪邊緣的一點，則、D三點向心加速度大小系正確的( )A．a(chǎn)＝a＝2a B．a(chǎn)＝2a＝2aC D EaC．a(chǎn)＝D＝2a

C D EaD．a(chǎn)＝D＝aC 2 E

C 2 EaE兩點的角速度相等，由2，有＝，即a＝2a；兩輪邊緣點a C EE2 a1 1的線速度大小相等，由a＝r，有a＝a，故Ca2 C 2D6.如圖所示，四輛相同的小“自行車”固定在四根水平橫桿上，四根桿子間的夾角均保持90°不變，且可一起繞中間的豎直軸轉(zhuǎn)動。當小“自行車”的座位上均坐上小孩并一起轉(zhuǎn)動時，他們的()A．角速度相同 B．線速度相同-2-C．向心加速度相同 D．所需向心力大小相同[小自行車在轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)動的周期相等，因此角速度相同，選項A正確；根據(jù)v＝rω可知，線速度大小相等，但方向不同，所以選項B錯誤；根據(jù)＝r2可知，向心加速度大小相等，但是方向不同，在時刻變化，所以選項C錯誤；由于不知道小朋友的質(zhì)量關(guān)系，所以根據(jù)F＝mr2可知，向心力大小關(guān)系不確定，選項D向7．(2020·全國卷Ⅰ)如圖所示，一同學表演蕩秋千，已知秋千的兩根繩長均為10m，該同學和秋千踏板的總質(zhì)量約為50kg。繩的質(zhì)量忽略不計。當該同學蕩到秋千支架的正下時，速度大小為8m/s，此時每根繩子平均承受的拉力約( )A．200NC．600N

B．400ND．800N[該同學身高相對于秋千的繩長可忽略不計，可以把該同學看成質(zhì)點。當該同學蕩到m2LB如圖質(zhì)量相同的鋼球①②分別放在B盤的邊緣B兩盤的半徑之比為、b分別是與A盤、B盤同軸的輪、b輪半徑之比為1∶2。當、b兩輪在同一皮帶帶動下勻速轉(zhuǎn)動時，鋼球①、②受到的向心力大小之比( )A．2∶1 B．4∶1 D、Brrωωb輪的半A B A Brr，這兩個輪的轉(zhuǎn)動角速度為ω、ω、bAB盤同軸的a b a b輪，所以有ω＝ω＝ω，又因為b兩輪在同一皮帶帶動下勻速轉(zhuǎn)動，所以兩輪的線A a B

ωr2 ω2

m2rr＝ωr

＝根據(jù)公式m2r可得1＝ AAaa bb

ωr1 ω1

2rr8

b a B

2 BB＝A，故選Dr1BB某同學做驗證向心力與線速度關(guān)系的實驗。裝置如圖所示，一輕質(zhì)細線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實驗步驟如下：-3-①用游標卡尺測出鋼球直徑d；②將鋼球懸掛靜止不動，此時力傳感器示數(shù)為F，用米尺量出線長1③將鋼球拉到適當?shù)母叨忍庒尫?，光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t，力傳感器示數(shù)的最大值為F；2已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請用上述測得的物理量表示：鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達式向心力表達式

2＝m＝ ；向 R鋼球經(jīng)過光電門時的所受合力的表達式F＝ ；合[解析](1)鋼球的直徑為d，銅球通過光電門時間為t，故鋼球經(jīng)過光電門的線速度vd d 2 F2＝。，半徑，所以F＝m＝ 1 。t 1 2

向 R 2g＋2(2)根據(jù)受力分析，F(xiàn)，當鋼球到達光電門時，鋼球所受的合力等于－F。1

1 2 2d F2[答案](1) 1 (2)F－Ft 2 12g2＋2多選)(2019·江蘇高)如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周動。座艙的質(zhì)量為運動半徑為角速度大小為重力加速度為則座( )2πRA．運動周期為ωΒ.線速度的大小為ωRC．受摩天輪作用力的大小始終為D．所受合力的大小始終為mRBD[本題考查勻速圓周運動相關(guān)物理量的計算。根據(jù)角速度的定義式ωΔθ＝Δt可知，-4-ω2π

T2π

v＝T＝ωA＝所以座艙的線速度大小為v＝ωR，選項B正確；勻速圓周運動的向心加速度始終指向圓心，座艙在最低點時，向心加速度豎直向上，座艙超重，所受摩天輪作用力大于重力，選項C錯誤；做勻速圓周運動的物體所受合力提供向心力，即座艙所受合力的大小始終為Fn選項D正確。]11．LOL2釘子后的瞬間，( )A．小球的角速度突然增大B．C．D．小球的向心加速度不變AC2倍，A正確，2錯誤；由a＝r知，小球的向心加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，C正確，D錯誤。]飛機起飛時，飛行員處于超重狀態(tài)，即飛行員對座位的壓力大于他所受的重力，這甚至暈厥，飛行員可以通過加強訓練來提高自己的抗荷能力，如圖所示是離心實驗器的原理圖，可以用離心實驗器來研究過荷對人體的影響，測試人的抗荷能力。離心實驗器轉(zhuǎn)動時，被測試者做勻速圓周運動，若被測試者所受重力為，現(xiàn)觀察到圖中的直線30°角。求：(1)被測試者做勻速圓周運動時所需向心力為多大？(2)被測試者對座位的壓力為多大？[解析]被測試者做勻速圓周運動所需的向心力由他受的重力和座位對他的支持力的合-5-力提供，對其受力分析如圖所示。做勻速圓周運動需要的向心力為F＝Gcot30°＝。向G座位對他的支持力為sin30°由牛頓第三定律可知他對座位的壓力大小也為[答案](1)3G(2)2Gcm處放置一小物塊其質(zhì)量為kg，A與圓盤間相互作用的靜摩擦力的最大值為其重力的k何？

ω＝2rad/sA與圓盤間的靜摩擦力為多大？方向如1欲使物塊A與圓盤間不發(fā)生相對滑動，則