2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 圓周運(yùn)動 2.1 向心力課時練習(xí)新人教版必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 圓周運(yùn)動 2.1 向心力課時練習(xí)新人教版必修22020-2021學(xué)年高中物理 第六章 圓周運(yùn)動 2.1 向心力課時練習(xí)新人教版必修2年級：姓名：- 9 -向心力(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.甲、乙兩個物體都做勻速圓周運(yùn)動,其質(zhì)量之比為12,轉(zhuǎn)動半徑之比為12,在相同的時間里甲轉(zhuǎn)過60,乙轉(zhuǎn)過45,則它們的向心力大小之比為()a.14b.23c.49d.916【解析】選c。由于m1m2=12,r1r2=12,12=12=43,向心力f=m2r,故f1f2=49,故c項(xiàng)正確。2.質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿p插在桌面上,桿上端套

2、有一個質(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,角速度為,如圖所示,則桿的上端受到的作用力大小為()a.m2rb.c.d.不能確定【解析】選c。小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動,這兩個力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心,如圖所示:用力的合成法可得桿對球的作用力:f= =,根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)U的上端的作用力f=f,故c項(xiàng)正確。3.如圖所示,物體a、b隨水平圓盤繞軸勻速轉(zhuǎn)動,物體b在水平方向所受的作用力有()a.圓盤對b及a對b的摩擦力,兩力都指向圓心b.圓盤對b的摩擦力指向圓心,a對b的摩擦力背離圓心c.圓盤對b及a對b的摩擦力和向心力d.圓盤對b的摩擦力和向心力【解析】

3、選b。以a、b整體為研究對象,受重力、圓盤的支持力及圓盤對b的摩擦力,重力與支持力平衡,摩擦力提供向心力,即摩擦力指向圓心。以a為研究對象,受重力、b的支持力及b對a的摩擦力,重力與支持力平衡,b對a的摩擦力提供a做圓周運(yùn)動的向心力,即方向指向圓心,由牛頓第三定律,a對b的摩擦力背離圓心,所以物體b在水平方向受圓盤對b指向圓心的摩擦力和a對b背離圓心的摩擦力,故b項(xiàng)正確。4.(2020金華高一檢測)在水平路面上騎自行車,在轉(zhuǎn)彎時,我們往往要讓自行車向內(nèi)側(cè)傾斜,這樣不容易摔倒,如圖,將人和自行車視為一個整體,下列說法正確的是()a.整體受重力、支持力、摩擦力、向心力的作用b.重力和支持力的合力提

4、供向心力c.只有摩擦力提供向心力d.支持力的方向斜向上【解析】選c。整體受到的力只有三個:重力、支持力、摩擦力,故a錯誤;整體在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動所需的向心力由側(cè)向摩擦力提供,故b錯誤,c正確;雖然自行車為了便于轉(zhuǎn)彎而向內(nèi)側(cè)傾斜,由于路面是水平的,路面對自行車的支持力仍垂直于水平面,即豎直向上,d錯誤。5.鏈球運(yùn)動員在將鏈球拋擲出去之前,總要雙手抓住鏈條,加速轉(zhuǎn)動幾圈,如圖所示,這樣可以使鏈球的速度盡量增大,拋出去后飛行更遠(yuǎn),在運(yùn)動員加速轉(zhuǎn)動的過程中,能發(fā)現(xiàn)他手中與鏈球相連的鏈條與豎直方向的夾角隨鏈球轉(zhuǎn)速的增大而增大,則以下幾個圖像中能描述與的關(guān)系的是()【解析】選d。設(shè)鏈條長為l,鏈球質(zhì)量為

5、m,則鏈球做圓周運(yùn)動的半徑r=lsin,向心力f=mgtan,而f=m2r。由以上三式得2=,即2,故d項(xiàng)正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖所示,a、b兩球穿過光滑水平桿,兩球間用一長度為l的細(xì)繩連接,當(dāng)該裝置繞豎直軸oo勻速轉(zhuǎn)動時,兩球在桿上恰好不發(fā)生滑動。若兩球質(zhì)量之比mamb=21,那么關(guān)于a、b兩球的下列說法中正確的是()a.a、b兩球受到的向心力之比為21b.a、b兩球角速度之比為11c.a、b兩球運(yùn)動半徑之比為12d.a球距o點(diǎn)的距離為0.5l【解析】選b、c。由繩子的拉力提供向心力,繩子的拉力相等,所以向心力相等,向心力大小之比為11,故a項(xiàng)錯誤;同軸轉(zhuǎn)動角速度相同,故b項(xiàng)正確;由繩

6、子的拉力提供向心力,則有:ma2ra=mb2rb,解得:rarb=mbma=12,故c項(xiàng)正確;又因ra+rb=l,解得ra=l,故d項(xiàng)錯誤。6.如圖所示,半球形金屬殼豎直固定放置,開口向上,半徑為r,質(zhì)量為m的物塊,沿著金屬殼內(nèi)壁滑下,滑到最低點(diǎn)時速度大小為v,若物塊與球殼之間的動摩擦因數(shù)為,則物塊在最低點(diǎn)時,下列說法正確的是()a.受到向心力為mg+mb.受到的支持力為mg+mc.受到的摩擦力為mgd.受到的摩擦力方向?yàn)樗较蛴摇窘馕觥窟xb。向心力的大小為 fn=m,故a項(xiàng)錯誤;物塊在最低點(diǎn)時,根據(jù)牛頓第二定律得:n-mg=m,則有:n=mg+m,所以滑動摩擦力為:f=n=(mg+m),故b

7、項(xiàng)正確,c項(xiàng)錯誤;物塊相對于金屬殼向右,則物塊受到的滑動摩擦力方向水平向左,故d項(xiàng)錯誤。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)7.(12分)如圖所示,有一質(zhì)量為m1的小球a與質(zhì)量為m2的物塊b通過輕繩相連,輕繩穿過光滑水平板中央的小孔o(hù)。當(dāng)小球a在水平板上繞o點(diǎn)做半徑為r的圓周運(yùn)動時,物塊b剛好保持靜止。求:(1)輕繩的拉力大小;(2)小球a運(yùn)動的線速度大小?！窘馕觥?1)物塊b受力平衡,故輕繩拉力t=m2g(2)小球a做勻速圓周運(yùn)動的向心力等于輕繩拉力t,根據(jù)牛頓第二定律得m2g=m1解得v=答案:(1)m2g(2)8.(12分)如圖所示,

8、細(xì)繩的一端固定于o點(diǎn),另一端系一個小球,在o點(diǎn)的正下方釘一個釘子a,已知ao的距離為繩長的。小球從一定高度擺下。已知當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰前的一瞬間,繩子的張力為小球重力的2倍,那么細(xì)繩與釘子相碰后的一瞬間,繩子的張力變?yōu)槎嗌?【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m,繩長為l,細(xì)繩與釘子相碰前的一瞬間小球的速度為v0,繩子的張力ft=2mg,則ft-mg=m,解得v0=。細(xì)繩與釘子相碰后的一瞬間,小球速度v0不變,軌跡的半徑r=l,則ft-mg=m,解得ft=2.5mg。答案:2.5mg【加固訓(xùn)練】長為l的細(xì)線,一端固定于o點(diǎn),另一端拴一質(zhì)量為m的小球,讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(這種運(yùn)動通常稱為圓錐擺運(yùn)動),

9、如圖所示,擺線與豎直方向的夾角為,不計空氣阻力。求:(1)線的拉力大小;(2)小球運(yùn)動的線速度的大小;(3)小球運(yùn)動的周期。【解析】(1)對小球受力分析如圖所示:小球受重力mg和線的拉力ft作用,細(xì)線拉力ft=;(2)由mgtan=m;半徑r=lsin,解得v=sin;(3)由mgtan=m,解得t=2。答案:(1)(2)sin(3)2(15分鐘40分)9.(6分)如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體與圓筒一起運(yùn)動,物體相對筒壁靜止,則()a.物體受到4個力的作用b.物體所受向心力是物體所受的重力提供的c.物體所受向心力是物體所受的彈力提供的d.物體所受向心力是物體所受的靜摩擦力提供

10、的【解析】選c。對物體受力分析如圖:物體受重力、靜摩擦力和筒壁的彈力三個力作用,豎直方向上重力與靜摩擦力平衡,水平方向上彈力指向圓心,提供向心力,故c正確,a、b、d錯誤。10.(6分)(多選)如圖所示,一根細(xì)線下端拴一個金屬小球p,細(xì)線的上端固定在金屬塊q上,q放在帶小孔的水平桌面上。小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(圓錐擺)?，F(xiàn)使小球在一個更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(圖上未畫出),兩次金屬塊q都保持在桌面上靜止。則后一種情況與原來相比較,下面的判斷中正確的是()a.小球p運(yùn)動的周期變大b.小球p運(yùn)動的線速度變大c.小球p運(yùn)動的角速度變大d.q受到桌面的支持力變大【解析】選b、c。設(shè)細(xì)

11、線與豎直方向夾角,對小球受力分析知,小球的合力為f合=mgtan,因?yàn)閙gtan=m2lsin,所以=,當(dāng)小球在一個更高的水平面上做勻速圓周運(yùn)動時變大,則變大,故c項(xiàng)正確;又因?yàn)閠=,所以周期變小,故a項(xiàng)錯誤;在更高的水平面上運(yùn)動時,小球的運(yùn)動半徑變大,由v=r知v變大,故b項(xiàng)正確;繩子的拉力在豎直方向的分力總等于小球p的重力,故q受到桌面的支持力總等于p、q的重力之和,故d項(xiàng)錯誤。11.(6分)(多選)如圖所示,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(diǎn)和b點(diǎn),讓兩個小球繞o點(diǎn)在光滑水平桌面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動,若ob繩上的拉力為f1,ab繩上的拉力為f

12、2,ob=ab,則()a.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.f1f2=32【解析】選c、d。小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動,設(shè)角速度為,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=mr22,對b球有f1-f2=mr12,已知r2=2r1,各式聯(lián)立解得f1=f2,故c、d正確,a、b錯誤。12.(22分)如圖,置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時,物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運(yùn)動。現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑r=0.5 m,離水平地面的高度h=0.8 m,物塊平拋落地過程水平位