高中物理人教版第五章曲線運動向心力 第6節(jié)（高）

第6節(jié)向心力（滿分100分，60分鐘完成）班級_______姓名______目的要求：1．掌握向心力和向心加速度的概念；2．掌握向心力和向心加速度公式，理解公式的確切含義，會用它進行計算。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確，選對的得8分，對而不全得4分。選錯或不選的得0分。1．若車輛在行進中，要研究車輪的運動，下列說法中正確的是（） A．車輪只做平動 B．車輪只做轉動 C．車輪的平動可以用質點模型分析 D．車輪的轉動可以用質點模型分析2．質點P、Q做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖線如圖1所示，表示質點P的圖線是雙曲線，表示質點Q的圖線是過原點的直線，由圖可知（）PQar圖1PQar圖1O B．質點P的角速度大小不變 C．質點Q的角速度隨半徑變化 D．質點Q的線速度大小不變3．關于向心力的說法中正確的是（） A．物體由于做圓周運動而產生了一個指向圓心的力就是向心力 B．向心力不能改變做圓周運動物體的速度大小 C．做勻速圓周運動的物體，其向心力是不變的 D．做圓周運動的物體，其所受外力的合力的方向一定指向圓心4．在粗糙水平木板上放一物塊，使之沿如圖2所示的逆時針方向在豎直平面內做勻速圓周運動，圓半徑為R，速率v＜，ab為水平直徑，cd為豎直直徑。設運動中木板始終保持水平，物塊一直相對于木板靜止，則（） A．物塊始終受到四個力作用 B．從a運動到b，物塊處于超重狀態(tài)（不包括a、b兩點） C．從b運動到a，物塊處于超重狀態(tài)（不包括a、b兩點） D．只有在a、b、c、d四點，物塊受到的合力才指向圓心圖25．如圖3所示，質量不計的輕質彈性桿的一端P插在桌面上，另一端套有一個質量為m的小球，今使小球在水平面內做半徑為R的勻速圓周運動，角速度為ω，則桿的上端受到的作用力大小是 （）OP圖3 OP圖3 B． C． D．不能確定6．一種玩具的結構如圖4所示，豎直放置的光滑鐵圓環(huán)的半徑為R＝20cm，環(huán)上有一個穿孔的小球m，僅能沿環(huán)做無摩擦滑動。如果圓環(huán)繞著通過環(huán)心的豎直軸O1O2以10rad/s的角速度旋轉，g取10m/s2，則小球相對環(huán)靜止時與環(huán)心O的連線與O1O2的夾角θ可能是（） A．30° B．45° C．60° D．75°圖4 第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實驗題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。7．中型拖拉機后輪直徑是前輪直徑的2倍，勻速行駛時，對于前輪邊緣上的A點和后輪邊緣上的B點，它們的線速度大小之比為vA∶vB＝_______，角速度大小之比為ωA∶ωB＝_______，向心加速度大小之比為aA∶aB＝_______。8．A、B兩質點均做勻速圓周運動，mA∶mB＝RA∶RB＝1∶2，當A轉60轉時，B正好轉45轉，則兩質點所受向心力之比為。9．質量相等的小球A和B分別固定在輕桿的中點及端點，如圖5所示，當桿在光滑水平桌面上繞O點勻速轉動時，則桿OA段及AB段對球的拉力之比。圖5三、計算題：本大題共2小題，計28分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。10．（12分）如圖6所示，半徑為R的半球形碗內，有一個具有一定質量的物體A，A與碗壁間的動摩擦因數為μ，當碗繞豎直軸OO′勻速轉動時，物體A剛好能緊貼在碗口附近隨碗一起勻速轉動而不發(fā)生相對滑動，求碗轉動的角速度。圖611．（16分）如圖7所示，質量為100g的小球在一豎直平面內的圓軌道上做圓周運動，軌道半徑R＝m，A、B、C是軌道上三個特殊點，已知小球通過三點的速度分別為vA＝5m/s，vB＝6m/s，vC＝6.5m/s，則球對A、B、C三點的壓力大小分別是多少？（g＝10m/s2圖7參考答案一、選擇題：1．【答案】C【點撥】（略）2．【答案】A【點撥】質點P的圖線是雙曲線，由知線速度大小不變；質點Q的圖線是過原點的直線，由知，質點Q的角速度大小不變。3．【答案】B【點撥】向心力不是由于物體做圓周運動才產生的，而是由于物體受到指向圓心的向心力的作用才做圓周運動的，選項A錯誤；凡向心力總與做圓周運動物體的速度方向垂直，因而不改變速度的大小，只改變速度的方向，選項B正確；做勻速圓周運動的物體的向心力的大小保持不變，而方向時刻在改變，向心力是一個變力，選項C錯誤；做勻速圓周運動的物體，其合力就是向心力，所以所受外力的合力一定指向圓心；但做變速率圓周運動的物體所受外力的合力并不一定指向圓心；一般地說，其合力的一個分力指向圓心，充當向心力，而另一個分力沿圓軌道的切線方向，用來改變速度的大小，選項D錯誤。4．【答案】B【點撥】物塊最多受三個力的作用，即重力、支持力、摩擦力，故A錯誤；從a逆時針運動到b，其加速度始終指向圓心，此時加速度有一向上的分量，故此過程中物體處于超重狀態(tài),故B正確；同理可以判斷出C錯誤；在任何時刻物塊受到的合外力均指向圓心，故D錯誤。5．【答案】C【點撥】小球受重力mg、桿的彈力FN兩個力作用，桿的彈力FN的豎直分量與重力平衡，水平分量提供提供向心力，Fy＝mg，，則。mgTFθmgTFθ【點撥】小球受重力mg和指向圓環(huán)環(huán)心方向的彈力T作用，如圖所示。兩力合力方向指向小球做圓周運動的圓軌道的圓心，據向心力公式有：mgtanθ＝mRω2sinθ，解得θ＝60°。二、填空、實驗題：7．【答案】1∶1；2∶1；2∶1【點撥】因前后輪緣在相同時間內要通過相等的距離，故前后輪緣的線速度大小相等，vA＝vB，即vA∶vB＝1∶1；由v＝rω知，ωA∶ωB＝RB∶RA＝2∶1；由a＝得：aA∶aB＝RB∶RA＝2∶1。8．【答案】【點撥】設在時間t內，nA＝60轉，nB＝45轉，質點所受的向心力F＝mω2R＝m()2R，故。9．【答案】3∶2【點撥】設OA長為L，則OB長為2L，OA對A球的拉力F1減去AB桿對A球的拉力等于A球運動的向心力，即F1－F2＝mω2L，AB桿對B球的拉力等于BF2＝2mω2L，兩式相除可得F1∶F2＝3∶2三、計算題：10．【答案】ω＝【解析】物體A做勻速圓周運動，其向心力為：FN＝m