人教版(2019)高中物理必修二 6.2 向心力 練習(xí)(含答案)

第第頁(yè)，共12頁(yè)第第8頁(yè)，共12頁(yè)根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)=m眸，解得=1mvi="RTOC\o"1-5"\h\zR212E=m埠，解得衛(wèi)廠=丄九必二丄庶42RK2224根據(jù)動(dòng)能定理得，W=Ej^2-Ej^1=-1FR.則克服外力做功為1FR,故D正確，ABCKZK144錯(cuò)誤。故選D?！敬鸢浮緾【解析】解：A、三物都未滑動(dòng)時(shí)，角速度相同，根據(jù)向心加速度公式a=^2r，知a^r，故C的向心加速度最大。故A錯(cuò)誤；B、三個(gè)物體的角速度相同，則根據(jù)牛頓第二定律可知物體受到的靜摩擦力沏=m^2r，即fA=2m^2R，=m^2R，=m^22R=2m^2R.所以物體B受到的摩擦力最小。故B錯(cuò)誤；C、三個(gè)物體受到的最大靜摩擦力分別為：fAm=2^mg，fBm=^mg，fCm=pmg：可見轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速加快時(shí)，角速度e增大，三個(gè)受到的靜摩擦力都增大，三個(gè)物體中，物體C的靜摩擦力先達(dá)到最大值，最先滑動(dòng)起來(lái)。故D錯(cuò)誤，C正確；故選：CA、B、C三個(gè)物體放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨轉(zhuǎn)臺(tái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由靜摩擦力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律分析物體受到的靜摩擦力大小。當(dāng)物體所受的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)開始滑動(dòng)。根據(jù)產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)的條件分析哪個(gè)物體先滑動(dòng)。本題關(guān)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(shí)要抓住三個(gè)物體的角速度相等進(jìn)行。【答案】c【解析】解：A、對(duì)擺球進(jìn)行受力分析，受重力mg和繩子的拉力T作用，故A錯(cuò)誤。BC、在水平方向上，合力提供向心力，有：Fn=mg-tand=m^2R=m4a2rT2有幾何關(guān)系可知：R=LsinO聯(lián)立解得：s=]Q，T=2兀甌忑，故B錯(cuò)誤，C正確；Lcos0gD、根據(jù)e=知e不變，。不變，故D錯(cuò)誤；Lcosd故選：Co根據(jù)力的合成與分解，列式得出向心力，結(jié)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(gè)圓錐擺模型，對(duì)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(jié)合向心力公式求解。11.【答案】2rad/s24N【解析】解：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度^=-，代入數(shù)據(jù)解得^=2rad/s。V向心力F=m^2，代入數(shù)據(jù)解得F=24N。T故答案為：2rad/s；24N。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)e=矩求解角速度，根據(jù)F=m回求解向心力。本題主要考查了勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式、角速度和線速度關(guān)系的直接應(yīng)用，難度不大，屬于基礎(chǔ)題。12?【答案】控制變量法F—2【解析】解：探究向心力大小F與半徑r、角速度e、質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，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e的關(guān)系式為F=m^2r，可作F—曲圖象，該圖象是過(guò)原點(diǎn)的直線，能直觀探究向心力大小F與角速度e的關(guān)系。故答案為：控制變量法，F(xiàn)-G2。該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，向心力大小F與角速度e的關(guān)系式為F=m^2r，可作F—圖象能直觀探究向心力大小F與角速度e的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，即要研究一個(gè)量與另外一個(gè)量的關(guān)系，需要控制其它量不變。13.【答案】叱I亠【解析】解：要使A不下落，則小物塊在豎直方向上受力平衡，有：f=mg.當(dāng)摩擦力正好等于最大靜摩擦力時(shí)，圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度e取最小值，筒壁對(duì)物體的支持力提供向心力，根據(jù)向心力公式得：N=m^2R而f=仏N解得：圓筒對(duì)a物塊的支持力至少為：N=^，圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度最小值為：e=要使A不下落，筒壁對(duì)物體的靜摩擦力與重力相平衡，筒壁對(duì)物體的支持力提供向心力，要使A剛不下落，靜摩擦力達(dá)到最大，根據(jù)向心力公式即可求出角速度的最小值。物體在圓筒內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力是由筒壁對(duì)物體的支持力提供的。找向心力受力分析是關(guān)鍵。14.【答案】摩擦力【解析】解：汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng)，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)受重力、支持力和摩擦力作用，因?yàn)槭撬矫妫云囎鰣A周運(yùn)動(dòng)的向心力由路面給汽車的靜摩擦力提供，設(shè)最大靜摩擦力為f則有：當(dāng)半徑為1R時(shí)，則有:f=詳…②1R由①②解得：,V2V=V2故答案為：摩擦力，龐V。2汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng)，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)受重力、支持力和摩擦力作用，因?yàn)槭撬矫妫云囎鰣A周運(yùn)動(dòng)的向心力由路面給汽車的摩擦力提供，當(dāng)最大靜摩擦力，由f=m遲即可求解。T解決本題的關(guān)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(yùn)動(dòng)的向心力。15.【答案】1.22兀1兀【解析】解：根據(jù)F=mv2得物體的向心力為：Fn=1?2NnRn根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系v=Re可知，物體運(yùn)動(dòng)的角速度為：^=-=2rad/sR根據(jù)T=皿知周期為：T=nsV根據(jù)n=-^知轉(zhuǎn)速為：九=丄r/s2兀n故答案為：1.2,2,兀，1n根據(jù)向心力的表達(dá)式求向心力；根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系，由線速度和半徑求角速度的大小；根據(jù)丁=皿求得周期，根據(jù)n=^求得轉(zhuǎn)速。—2兀掌握線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系，掌握向心力的表達(dá)式是正確解題的關(guān)鍵?！敬鸢浮緾BB【解析】解：(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度e和半徑r之間的關(guān)系時(shí)，需先控制某些量不變，研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法。故選：Co圖中兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑相同，則研究的是向心力與角速度的關(guān)系。故選：Bo根據(jù)Fn=mr^2，兩球的向心力之比為1：9,半徑和質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為1：3，因?yàn)榭科鲃?dòng)，變速輪塔的線速度大小相等，根據(jù)—=r^，知與皮帶連接的變速輪塔對(duì)應(yīng)的半徑之比為3：1o故選：Bo故答案為：(1)C；(2)B；(3)Bo該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，圖中抓住質(zhì)量不變、半徑不變，研究向心力與角速度的關(guān)系，根據(jù)向心力之比求出兩球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比，結(jié)合v=r^，根據(jù)線速度大小相等求出與皮帶連接的變速輪塔對(duì)應(yīng)的半徑之比。本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，即要研究一個(gè)量與另外一個(gè)量的關(guān)系，需要控制其它量不變。知道靠皮帶傳動(dòng)，變速輪塔的線速度大小相等?！敬鸢浮?1)'；

‘小、liR⑶■-：7=半徑R比較難準(zhǔn)確測(cè)量.小球是否做圓周運(yùn)動(dòng)等【解析】【分析】該題主要考查“用圓錐擺驗(yàn)證向心力公式”的實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，熟知實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作方法和步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解決本題的關(guān)鍵。本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)粗略驗(yàn)證向心力表示式，培養(yǎng)學(xué)生善于分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，同時(shí)運(yùn)用力的合成尋找向心力的來(lái)源。周期等于做圓周運(yùn)動(dòng)一圈的時(shí)間，結(jié)合轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)和時(shí)間求出周期。根據(jù)周期，結(jié)合向心力公式求出向心力的大小。對(duì)小球受力分析，結(jié)合平行四邊形定則求出合力的大小。【解答】小鋼球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)間t,則鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期廠=；n根據(jù)向心力公式得，小鋼球所需的向心力F.=m(2^)2R=———向T八則合力工■-則合力工■-■■-一:;⑶小鋼球的受力如圖所示,(4)可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)成功的因素：半徑R比較難準(zhǔn)確測(cè)量.小球是否做圓周運(yùn)動(dòng)等.故答案為：(1)-;(2)"；(3)‘；?，十y；(4)半徑R比較難準(zhǔn)確測(cè)量?小球是否做圓周運(yùn)動(dòng)等【答案】解：(1)當(dāng)繩子拉力達(dá)到最大時(shí)，在豎直方向上有：Ftcos6=mg,代入數(shù)據(jù)解得：0=37°.根據(jù)牛頓第二定律得：mgtanO=m厶sine-e2，代入數(shù)據(jù)解得：e=5rad/s；(2)小球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為:v0=sLsin37°=5x0.5x0.6m/s=1.5m/s，落地時(shí)豎直位移為：y=h—LcosG=丄饑2，2水平位移為：X=V0t，小球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離為：d二V厶2sin2。+X2,代入數(shù)據(jù)解得：d=0.6m.答:(1)當(dāng)小球的角速度為5rad/s時(shí)，細(xì)線將斷裂；(2)線斷裂后小球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離為0.6m.【解析】(1)根據(jù)繩子的最大承受拉力，結(jié)合豎直方向上平衡求出繩子與豎直方向的夾角，結(jié)合合力提供向心力求出小球的角速度大小.(2)根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的高度求出繩斷裂后小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，結(jié)合初速度和時(shí)間求出平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，根據(jù)幾何關(guān)系求出線斷裂后小球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離.本題考查了平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的綜合運(yùn)用，知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源是解決本題的關(guān)鍵.【答案】解：(1)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)："-解得：u=3V2m/s。2(2)小球在豎直方向上靜止：Tcos37°—mg=0解得：T=25N；4答：(1)小球的線速度v=342m/s；(2)擺線的拉力T=25NO24【解析】小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，靠重力和拉力的合力提供向心力，抓住小球在豎直方向上合力為零求出擺線的拉力，根據(jù)合力提供向心力，求出小球的線速度。解決本題的關(guān)鍵是知道小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解。20.【答案】解：(1)根據(jù)4=出小球的角速度大小為：e=遼=皿=4.0md/sr厶0.25細(xì)線對(duì)小球的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：mv21.02F==0.40X=1.6N厶0.25細(xì)線對(duì)小球的拉力提供向心力，始終與小球運(yùn)動(dòng)的方向垂直，所以細(xì)線的拉力做的功為0。答:(1)