高中物理第3章圓周運(yùn)動(dòng)第2節(jié)科學(xué)探究：向心力課后練習(xí)含解析魯科版必修第二冊(cè)

科學(xué)探究：向心力考點(diǎn)一向心力1．(2020·遼寧阜新第二高級(jí)中學(xué)月關(guān)于向心力的下列說法正確的( A．物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)向心力B．向心力只能改變做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向，不能夠改變速度的大小C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力指向圓心，所以是恒力D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力可以改變線速度的大小[物體做圓周運(yùn)動(dòng)就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體本身產(chǎn)生的，故A向，故BC2.(2020·A．受到4個(gè)力的作用B．所需的向心力由重力提供C．所需的向心力由彈力提供D．所需的向心力由靜摩擦力提供3A受的重力與摩擦力平衡，彈力提供向心力，故選項(xiàng)C、D3．如圖所示，在水平轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤上，兩個(gè)完全一樣的木塊A、B一起隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，已知木塊B到圓盤中心O的距離為rA

r，則兩木塊的向心力B之比( )A．r∶r B．r∶rA B B AC．2∶2 ．∶2A B B AA[木塊B在繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，是木塊與圓盤間的靜摩擦力提供了向心力，因兩木塊旋轉(zhuǎn)的角速度ω等大，質(zhì)量一樣，由向心力公式＝mr2得F＝mr，F(xiàn)mr，解F∶F＝r∶r，故A

A A B BA B A B-1-考點(diǎn)二向心加速度4．(2020·黑龍江哈爾濱三十二中期一小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑為向心速度為則( )R小球的角速度aR小球運(yùn)動(dòng)的周期a小球在時(shí)間t內(nèi)通過的路程aRtR小球在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度ta2

a得小球在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度

aRa4π2

R 2D錯(cuò)誤；由

＝2，得小球運(yùn)動(dòng)的周期＝2π

a，B正確；由a＝R，得小球的線速度大小v＝aR，所以時(shí)間t內(nèi)通過的路程s＝taR，C錯(cuò)誤。]5．如圖所示，兩輪壓緊，通過摩擦傳動(dòng)(不打滑)，已知大輪半徑是小輪半徑的2倍，E為大輪半徑的中點(diǎn)、D分別是大輪和小輪邊緣的一點(diǎn)，則、D三點(diǎn)向心加速度大小系正確的( )A．a(chǎn)＝a＝2a B．a(chǎn)＝2a＝2aC D EaC．a(chǎn)＝D＝2a

C D EaD．a(chǎn)＝D＝aC 2 E

C 2 EaE兩點(diǎn)的角速度相等，由2，有＝，即a＝2a；兩輪邊緣點(diǎn)a C EE2 a1 1的線速度大小相等，由a＝r，有a＝a，故Ca2 C 2D6.如圖所示，四輛相同的小“自行車”固定在四根水平橫桿上，四根桿子間的夾角均保持90°不變，且可一起繞中間的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)小“自行車”的座位上均坐上小孩并一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，他們的()A．角速度相同 B．線速度相同-2-C．向心加速度相同 D．所需向心力大小相同[小自行車在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等，因此角速度相同，選項(xiàng)A正確；根據(jù)v＝rω可知，線速度大小相等，但方向不同，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)＝r2可知，向心加速度大小相等，但是方向不同，在時(shí)刻變化，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于不知道小朋友的質(zhì)量關(guān)系，所以根據(jù)F＝mr2可知，向心力大小關(guān)系不確定，選項(xiàng)D向7．(2020·全國卷Ⅰ)如圖所示，一同學(xué)表演蕩秋千，已知秋千的兩根繩長均為10m，該同學(xué)和秋千踏板的總質(zhì)量約為50kg。繩的質(zhì)量忽略不計(jì)。當(dāng)該同學(xué)蕩到秋千支架的正下時(shí)，速度大小為8m/s，此時(shí)每根繩子平均承受的拉力約( )A．200NC．600N

B．400ND．800N[該同學(xué)身高相對(duì)于秋千的繩長可忽略不計(jì)，可以把該同學(xué)看成質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)該同學(xué)蕩到m2LB如圖質(zhì)量相同的鋼球①②分別放在B盤的邊緣B兩盤的半徑之比為、b分別是與A盤、B盤同軸的輪、b輪半徑之比為1∶2。當(dāng)、b兩輪在同一皮帶帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼球①、②受到的向心力大小之比( )A．2∶1 B．4∶1 D、Brrωωb輪的半A B A Brr，這兩個(gè)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω、ω、bAB盤同軸的a b a b輪，所以有ω＝ω＝ω，又因?yàn)閎兩輪在同一皮帶帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以兩輪的線A a B

ωr2 ω2

m2rr＝ωr

＝根據(jù)公式m2r可得1＝ AAaa bb

ωr1 ω1

2rr8

b a B

2 BB＝A，故選Dr1BB某同學(xué)做驗(yàn)證向心力與線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖所示，一輕質(zhì)細(xì)線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時(shí)剛好位于光電門中央。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：-3-①用游標(biāo)卡尺測出鋼球直徑d；②將鋼球懸掛靜止不動(dòng)，此時(shí)力傳感器示數(shù)為F，用米尺量出線長1③將鋼球拉到適當(dāng)?shù)母叨忍庒尫牛怆婇T計(jì)時(shí)器測出鋼球的遮光時(shí)間為t，力傳感器示數(shù)的最大值為F；2已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請(qǐng)用上述測得的物理量表示：鋼球經(jīng)過光電門時(shí)的線速度表達(dá)式向心力表達(dá)式

2＝m＝ ；向 R鋼球經(jīng)過光電門時(shí)的所受合力的表達(dá)式F＝ ；合[解析](1)鋼球的直徑為d，銅球通過光電門時(shí)間為t，故鋼球經(jīng)過光電門的線速度vd d 2 F2＝。，半徑，所以F＝m＝ 1 。t 1 2

向 R 2g＋2(2)根據(jù)受力分析，F(xiàn)，當(dāng)鋼球到達(dá)光電門時(shí)，鋼球所受的合力等于－F。1

1 2 2d F2[答案](1) 1 (2)F－Ft 2 12g2＋2多選)(2019·江蘇高)如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周動(dòng)。座艙的質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)半徑為角速度大小為重力加速度為則座( )2πRA．運(yùn)動(dòng)周期為ωΒ.線速度的大小為ωRC．受摩天輪作用力的大小始終為D．所受合力的大小始終為mRBD[本題考查勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量的計(jì)算。根據(jù)角速度的定義式ωΔθ＝Δt可知，-4-ω2π

T2π

v＝T＝ωA＝所以座艙的線速度大小為v＝ωR，選項(xiàng)B正確；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度始終指向圓心，座艙在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度豎直向上，座艙超重，所受摩天輪作用力大于重力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力提供向心力，即座艙所受合力的大小始終為Fn選項(xiàng)D正確。]11．LOL2釘子后的瞬間，( )A．小球的角速度突然增大B．C．D．小球的向心加速度不變AC2倍，A正確，2錯(cuò)誤；由a＝r知，小球的向心加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，C正確，D錯(cuò)誤。]飛機(jī)起飛時(shí)，飛行員處于超重狀態(tài)，即飛行員對(duì)座位的壓力大于他所受的重力，這甚至?xí)炟?，飛行員可以通過加強(qiáng)訓(xùn)練來提高自己的抗荷能力，如圖所示是離心實(shí)驗(yàn)器的原理圖，可以用離心實(shí)驗(yàn)器來研究過荷對(duì)人體的影響，測試人的抗荷能力。離心實(shí)驗(yàn)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被測試者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若被測試者所受重力為，現(xiàn)觀察到圖中的直線30°角。求：(1)被測試者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需向心力為多大？(2)被測試者對(duì)座位的壓力為多大？[解析]被測試者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由他受的重力和座位對(duì)他的支持力的合-5-力提供，對(duì)其受力分析如圖所示。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力為F＝Gcot30°＝。向G座位對(duì)他的支持力為sin30°由牛頓第三定律可知他對(duì)座位的壓力大小也為[答案](1)3G(2)2Gcm處放置一小物塊其質(zhì)量為kg，A與圓盤間相互作用的靜摩擦力的最大值為其重力的k何？

ω＝2rad/sA與圓盤間的靜摩擦力為多大？方向如1欲使物塊A與圓盤間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則