高中物理人教版第五章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)向心力 第6節(jié)（綜）

第6節(jié)向心力（滿(mǎn)分100分，60分鐘完成）班級(jí)_______姓名_______目的要求：1．掌握向心力和向心加速度的概念；2．知道向心力與哪些因素有關(guān)，理解公式的確切含義，會(huì)用它進(jìn)行計(jì)算。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得6分，對(duì)而不全得3分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．質(zhì)量為m的飛機(jī)，以速率v在水平面上做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，空氣對(duì)飛機(jī)的作用力的大小等于（） A． B． C． D．mg2．小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（） A．向心加速度與半徑成反比，因?yàn)閍＝ B．向心加速度與半徑成正比，因?yàn)閍＝ω2r C．角速度與半徑成反比，因?yàn)棣兀?D．角速度與轉(zhuǎn)速成正比，因?yàn)棣兀?πn3．下列說(shuō)法正確的是（） A．向心加速度描述的是線(xiàn)速度大小變化快慢的物理量 B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力不變 C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng) D．物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其合力垂直于速度方向，不改變線(xiàn)速度大小4．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩物體甲和乙，它們的向心加速度分別為a1和a2，且a1＞a2，下列判斷正確的是（） A．甲的線(xiàn)速度大于乙的線(xiàn)速度 B．甲的角速度比乙的角速度小 C．甲的軌道半徑比乙的軌道半徑小 D．甲的速度方向比乙的速度方向變化得快5．如圖1所示，小物體A與圓盤(pán)保持相對(duì)靜止，跟著圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則A的受力情況是（）圖1 A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和指向圓心的摩擦力 C．受重力、支持力、向心力、摩擦力 D．以上均不正確6．一物塊沿著圓弧下滑，由于摩擦作用，它的速率恰好保持不變，那么在下滑過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是（） A．物體的加速度為零，合外力為零 B．物塊所受的合外力的大小越來(lái)越大 C．物塊有大小不變的向心加速度 D．物塊所受的摩擦力大小不變7．汽車(chē)駛過(guò)一凸形橋，為使在通過(guò)橋頂時(shí)，減小車(chē)對(duì)橋的壓力，汽車(chē)應(yīng)（） A．以較慢的速度通過(guò)橋頂 B．以較快的速度通過(guò)橋頂 C．以較大的加速度通過(guò)橋頂 D．以較小的加速度通過(guò)橋頂8．一重球用細(xì)繩懸掛在勻速前進(jìn)中的車(chē)廂天花板上，當(dāng)車(chē)廂突然制動(dòng)時(shí)，則（） A．繩的拉力突然變小 B．繩的拉力突然變大 C．繩的拉力沒(méi)有變化 D．無(wú)法判斷拉力有何變化第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫(xiě)在題中橫線(xiàn)上或按要求作答。9．一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若保持其半徑不變，角速度增加為原來(lái)的2倍時(shí)，所需要的向心力比原來(lái)增加了60N，物體原來(lái)所需要的向心力是______N。10．一質(zhì)量為m的小物體在豎直平面內(nèi)沿半徑為r的圓狀軌道運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度是v。已知軌道與小物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)是μ，則此物體經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力大小為_(kāi)__________。11．如圖2所示，工廠(chǎng)中的水平天車(chē)吊起質(zhì)量為t的鑄件，以2m/s的速度勻速行駛，鋼繩長(zhǎng)3m。當(dāng)天車(chē)突然剎車(chē)時(shí)，鋼繩所受的拉力為_(kāi)__________。圖212．汽車(chē)在半徑為R的水平彎道上轉(zhuǎn)彎，車(chē)輪與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則汽車(chē)行駛的最大速率是___________。m1m2O圖313．如圖3所示，一根原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的輕質(zhì)彈簧，勁度系數(shù)為k，兩端固定質(zhì)量分別為m1、m2的小球，且m2＝2m1＝2m。當(dāng)此系統(tǒng)在光滑的水平面上繞O點(diǎn)以角速度ωm1m2O圖3三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)27分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。14．（12分）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量為2.0kg，如果物體的速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則所需的向心力就比原來(lái)的向心力大15N。試求： （1）物體原來(lái)所受向心力的大??； （2）物體后來(lái)的向心加速度。15．（15分）如圖4所示，在光滑的水平面上釘兩個(gè)釘子A和B，相距20cm。用一根長(zhǎng)1m的細(xì)繩，一端系一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的小球，另一端固定在釘子A上。開(kāi)始時(shí)球與釘子A、B在一直線(xiàn)上，然后使小球以2m/s的速率開(kāi)始在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若繩子能承受的最大拉力為4N，那么從開(kāi)始到繩斷所經(jīng)歷的時(shí)間是多少圖圖4參考答案一、選擇題：1．【答案】A【點(diǎn)撥】空氣對(duì)飛機(jī)作用力的豎直分量用于克服飛機(jī)的重力，大小為mg?？諝鈱?duì)飛機(jī)作用力的水平分量用于提供向心力，大小為，故空氣對(duì)飛機(jī)作用力為。2．【答案】D【點(diǎn)撥】A、B、C的說(shuō)法不完整，缺少條件，故不正確，只有在v不變的條件下，才能說(shuō)a與r成反比，ω與r成反比，在ω不變的條件下，a與r成反比，故D正確。3．【答案】C【點(diǎn)撥】勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，速度和加速度方向時(shí)刻在變，故A、B錯(cuò)，C選項(xiàng)正確；物體只有做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其合力才垂直于速度，不改變線(xiàn)速度大小，D錯(cuò)。4．【答案】D【點(diǎn)撥】向心加速度不改變速度大小，只改變速度方向，所以，a1＞a2意味著甲的速度方向比乙的速度方向變化得快，故D選項(xiàng)正確。5．【答案】B【點(diǎn)撥】物體A在水平臺(tái)上，受重力G豎直向下，支持力FN豎直向上，且兩力是一對(duì)平衡力，至于物體A是否受摩擦力，方向如何，由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析才知道，由于A隨圓盤(pán)做圓周運(yùn)動(dòng)，所以必須受到向心力作用，G與FN不能提供向心力，只有A受摩擦力F′且指向圓心充當(dāng)向心力，才能使物體有向心力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故B正確。6．【答案】C【點(diǎn)撥】物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有大小不變的向心加速度和向心力，即合外力的大小不變，且指向圓弧的圓心，這個(gè)合力是由重力、彈力和摩擦力合成的，其中重力不變，彈力和摩擦力都相應(yīng)地發(fā)生變化，故C正確。7．【答案】B【點(diǎn)撥】汽車(chē)過(guò)凸形橋，在橋頂時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力為：F＝mg－m，R為橋的曲率半徑是固定的，可是v越大，F(xiàn)越小，所以為了減小車(chē)對(duì)橋的壓力，應(yīng)以較快的速度通過(guò)橋頂。8．【答案】B【點(diǎn)撥】車(chē)廂突然制動(dòng)時(shí)，重球由于慣性，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，而懸線(xiàn)欲使它改變運(yùn)動(dòng)方向則沿圓弧運(yùn)動(dòng)，所以拉力變大，即B正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：9．【答案】20【點(diǎn)撥】由向心力公式F＝mω2R得：，；解聯(lián)立方程得：F＝20N。10．【答案】μm(g+)【點(diǎn)撥】在最低點(diǎn)時(shí)FN－mg＝m，得FN＝m(g+)，所以Ff＝μFN＝μm(g+)。11．【答案】×104N【點(diǎn)撥】天車(chē)突然剎車(chē)時(shí)，由于慣性，重物仍具有原來(lái)的速度，并做圓周運(yùn)動(dòng)，則T－mg＝，得到T＝mg＋＝×103×（10＋）N＝×104N。12．【答案】【點(diǎn)撥】最大靜摩擦力提供向心力，則有，解得。13．【答案】【點(diǎn)撥】設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)中彈簧的伸長(zhǎng)量為Δl，m1距O點(diǎn)的距離為x，則kΔl＝m1xω2，kΔl＝m2(L0＋Δl－x)ω2，解得。三、計(jì)算題：14．【答案】（1）5N；（2）10m/s2【解析】（1）根據(jù)向心力公式有，結(jié)合已知條件得：F2＝4F又F2＝F1＋15所以，物體原來(lái)所受的向心力大小：F1＝5N（2）物體后來(lái)的向心力F2＝4F1＝20N，設(shè)后來(lái)的向心加速度為a2F2＝ma2解得：a2＝10m/s2。15．【答案】【解析】球每轉(zhuǎn)半圈，繩子就碰到不作為圓心的另一顆釘子，然后再以這顆釘子為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的半徑就減少0