高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)向心力 2023版第5章6.向心力學(xué)業(yè)分層測評6_第1頁
高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)向心力 2023版第5章6.向心力學(xué)業(yè)分層測評6_第2頁
高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)向心力 2023版第5章6.向心力學(xué)業(yè)分層測評6_第3頁
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學(xué)業(yè)分層測評(六)(建議用時(shí):45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1.(多選)如圖5-6-7所示,一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn),將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放,則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中小球所需的向心力是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):50152038】圖5-6-7A.繩的拉力B.重力和繩拉力的合力C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力【解析】對小球進(jìn)行受力分析,它受重力和繩子拉力的作用,向心力是指向圓心方向的合力.因此,可以說是小球所受合力沿繩方向的分力,也可以說是各力沿繩方向的分力的合力,選C、D.【答案】CD2.如圖5-6-8所示,某物體沿eq\f(1,4)光滑圓弧軌道由最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)的過程中,物體的速率逐漸增大,則()圖5-6-8A.物體的合力為零B.物體的合力大小不變,方向始終指向圓心OC.物體的合力就是向心力D.物體的合力方向始終與其運(yùn)動(dòng)方向不垂直(最低點(diǎn)除外)【解析】物體做加速曲線運(yùn)動(dòng),合力不為零,A錯(cuò);物體做速度大小變化的圓周運(yùn)動(dòng),合力不指向圓心,合力沿半徑方向的分力提供向心力,合力沿切線方向的分力使物體速度變大,即除在最低點(diǎn)外,物體的速度方向與合力方向間的夾角為銳角,合力方向與速度方向不垂直,B、C錯(cuò),D對.【答案】D3.一輛滿載新鮮水果的貨車以恒定速率通過水平面內(nèi)的某轉(zhuǎn)盤,角速度為ω,其中一個(gè)處于中間位置的水果質(zhì)量為m,它到轉(zhuǎn)盤中心的距離為R,則其他水果對該水果的作用力為()A.mg B.mω2R\r(m2g2+m2ω4R2) \r(m2g2-m2ω4R2)【解析】處于中間位置的水果在水平面內(nèi)隨車轉(zhuǎn)彎,做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),合外力提供水平方向的向心力,則F向=mω2R,根據(jù)平衡條件及平行四邊形定則可知,其他水果對該水果的作用力大小為F=eq\r(mg2+mω2R2),選項(xiàng)C正確,其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤.【答案】C4.質(zhì)量為m的木塊從半球形的碗口下滑到碗底的過程中,如果由于摩擦力的作用,使得木塊的速率不變,那么()A.下滑過程中木塊的加速度為零B.下滑過程中木塊所受合力大小不變C.下滑過程中木塊所受合力為零D.下滑過程中木塊所受的合力越來越大【解析】因木塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故木塊受到的合外力即向心力大小不變,向心加速度大小不變,故選項(xiàng)B正確.【答案】B5.如圖所示,在水平冰面上,狗拉著雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)為圓心.能正確表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的圖是()【解析】由于雪橇在冰面上滑動(dòng),其滑動(dòng)摩擦力方向必與運(yùn)動(dòng)方向相反,即沿圓的切線方向;因雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合力一定指向圓心.由此可知C正確.【答案】C6.質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上,桿端套有一個(gè)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(dòng),角速度為ω,如圖5-6-9所示,則桿的上端受到的作用力大小為()【導(dǎo)學(xué)號(hào):50152039】圖5-6-9A.mω2R \r(m2g2-m2ω4R2)\r(m2g2+m2ω4R2) D.不能確定【解析】小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).這兩個(gè)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的作用力:F=eq\r(mg2+F\o\al(2,向))=eq\r(m2g2+m2ω4R2),根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)U的上端的反作用力F′=F,C正確.【答案】C7.(多選)如圖5-6-10所示,質(zhì)量相等的A、B兩物體緊貼在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒的豎直內(nèi)壁上,隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列關(guān)系中正確的有()【導(dǎo)學(xué)號(hào):50152040】圖5-6-10A.線速度vA>vBB.運(yùn)動(dòng)周期TA>TBC.它們受到的摩擦力FfA>FfBD.筒壁對它們的彈力FNA>FNB【解析】由于兩物體角速度相等,而rA>rB,所以vA=rAω>vB=rBω,A項(xiàng)對;由于ω相等,則T相等,B項(xiàng)錯(cuò);因豎直方向受力平衡,F(xiàn)f=mg,所以FfA=FfB,C項(xiàng)錯(cuò);彈力等于向心力,所以FNA=mrAω2>FNB=mrBω2,D項(xiàng)對.【答案】AD8.長為L的細(xì)線,拴一質(zhì)量為m的小球,細(xì)線上端固定,讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖5-6-11所示,求細(xì)線與豎直方向成θ角時(shí):圖5-6-11(1)細(xì)線中的拉力大小;(2)小球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小.【解析】(1)小球受重力及繩子的拉力兩力作用,如圖所示,豎直方向FTcosθ=mg,故拉力FT=eq\f(mg,cosθ).(2)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=Lsinθ,向心力Fn=FTsinθ=mgtanθ,而Fn=meq\f(v2,r),故小球的線速度v=eq\r(gLsinθtanθ).【答案】(1)eq\f(mg,cosθ)(2)eq\r(gLsinθtanθ)[能力提升]9.(多選)球A和球B可在光滑桿上無摩擦滑動(dòng),兩球用一根細(xì)繩連接如圖5-6-12所示,球A的質(zhì)量是球B的兩倍,當(dāng)桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),兩球剛好保持與桿無相對滑動(dòng),那么()圖5-6-12A.球A受到的向心力大于球B受到的向心力B.球A轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑是球B轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的一半C.當(dāng)A球質(zhì)量增大時(shí),球A向外運(yùn)動(dòng)D.當(dāng)ω增大時(shí),球B向外運(yùn)動(dòng)【解析】因?yàn)闂U光滑,兩球的相互拉力提供向心力,所以FA=FB,A錯(cuò)誤;由F=mω2r,mA=2mB,得rB=2rA,B正確;當(dāng)A球質(zhì)量增大時(shí),球A向外運(yùn)動(dòng),C正確;當(dāng)ω增大時(shí),球B不動(dòng),D錯(cuò)誤.【答案】BC10.長度不同的兩根細(xì)繩懸于同一點(diǎn),另一端各系一個(gè)質(zhì)量相同的小球,使它們在同一水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng),如圖5-6-13所示,則有關(guān)于兩個(gè)圓錐擺的物理量相同的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):50152041】圖5-6-13A.周期 B.線速度C.向心力 D.繩的拉力【解析】擺動(dòng)過程中繩子的拉力和重力的合力充當(dāng)向心力,設(shè)繩與豎直方向間的夾角為θ,如圖所示根據(jù)幾何知識(shí)可得F=mgtanθ,r=htanθ,根據(jù)公式F=mω2r可得ω=eq\r(\f(g,h)),又知道T=eq\f(2π,ω),所以兩者的周期相同,A正確;根據(jù)公式v=ωr可得線速度不同,B錯(cuò)誤;由于兩者與豎直方向的夾角不同,所以向心力不同,C錯(cuò)誤;繩子拉力:T=eq\f(mg,cosθ),故繩子拉力不同,D錯(cuò)誤.【答案】A11.如圖5-6-14所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合.轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi),經(jīng)過一段時(shí)間后,小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對罐壁靜止,它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°,重力加速度大小為g.若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,求ω0.圖5-6-14【解析】對小物塊受力分析如圖所示,由牛頓第二定律知mgtanθ=mω2·Rsinθ得ω0=eq\r(\f(g,Rcosθ))=eq\r(\f(2g,R)).【答案】eq\r(\f(2g,R))12.如圖5-6-15所示,置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí),物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開始做平拋運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R=m,離水平地面的高度H=m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=m.設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度g=10m/s2.求:圖5-6-15(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0;(2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.【導(dǎo)學(xué)號(hào):50152042】【解析】(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上有H=eq\f(1,2)gt2 ①在水平方向上

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