高中物理必修二新人教版課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)5-6向心力

課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)六向心力(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.(多選)關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,下列說(shuō)法正確的是 ()A.向心力是指向圓心方向的合力,是根據(jù)力的作用效果命名的B.向心力可以是多個(gè)力的合力,也可以是其中一個(gè)力或一個(gè)力的分力C.對(duì)穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng),向心力是一個(gè)恒力D.向心力的效果是改變質(zhì)點(diǎn)的線速度大小【解析】選A、B。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力指向圓心,向心力是指向圓心方向的合力,是根據(jù)效果命名的,故A正確;向心力可以是多個(gè)力的合力,也可以是其中一個(gè)力或一個(gè)力的分力,故B正確;對(duì)于穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng),向心力大小不變,但向心力的方向始終指向圓心,方向時(shí)刻在變化,所以向心力一定是變力,故C錯(cuò)誤;向心力始終與線速度方向垂直,只改變線速度的方向,不改變線速度的大小,故D錯(cuò)誤。2.把一個(gè)小球放在光滑的球形容器中,使小球沿容器壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,關(guān)于小球的受力情況,下列說(shuō)法正確的是 ()A.小球受到的合力為零B.重力、容器壁的支持力和向心力C.重力、向心力D.重力、容器壁的支持力【解析】選D。小球沿光滑的球形容器壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)小球受力分析,小球受重力,支持力,合力指向圓心,提供向心力,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。3.如圖所示,物體A、B隨水平圓盤繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),物體B在水平方向所受的作用力有 ()A.圓盤對(duì)B及A對(duì)B的摩擦力,兩力都指向圓心B.圓盤對(duì)B的摩擦力指向圓心,A對(duì)B的摩擦力背離圓心C.圓盤對(duì)B及A對(duì)B的摩擦力和向心力D.圓盤對(duì)B的摩擦力和向心力【解析】選B。A和B一起隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由B對(duì)A的靜摩擦力提供,所以B對(duì)A的摩擦力方向指向圓心,則A對(duì)B的摩擦力背離圓心;B做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由A對(duì)B的摩擦力和圓盤對(duì)B的摩擦力的合力提供,B的向心力指向圓心,A對(duì)B的摩擦力背離圓心,則圓盤對(duì)B的摩擦力指向圓心,故B正確。4.如圖所示,在洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),衣服緊貼在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上隨圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)而不掉下來(lái),則衣服 ()A.所需向心力由摩擦力提供B.所需的向心力由彈力提供C.只受重力、摩擦力的作用D.只受重力、彈力、摩擦力和向心力的作用【解析】選B。衣服受到重力、筒壁的彈力和靜摩擦力的作用,共3個(gè)力作用,由于衣服在圓筒內(nèi)壁上不掉下來(lái),豎直方向上沒(méi)有加速度,重力與靜摩擦力二力平衡,靠彈力提供向心力。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。故選B。二、計(jì)算題(10分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)5.有一種叫飛椅的游樂(lè)項(xiàng)目,示意圖如圖所示。長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣,轉(zhuǎn)盤可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼繩與轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ。不計(jì)鋼繩的重力,求:(1)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω與夾角θ的關(guān)系。(2)此時(shí)鋼繩的拉力多大?【解析】(1)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω時(shí),鋼繩與豎直方向的夾角為θ座椅到中心軸的距離:R=r+Lsinθ對(duì)座椅分析有:F向=mgtanθ=mRω2聯(lián)立兩式得:ω=QUOTE。(2)設(shè)鋼繩的拉力為T,則由:QUOTE=cosθ得T=QUOTE。答案:(1)ω=QUOTE(2)QUOTE【加固訓(xùn)練】1.如圖所示,一半徑為r的圓筒繞其中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)質(zhì)量為m的物體與圓筒一起運(yùn)動(dòng),相對(duì)筒無(wú)滑動(dòng)。若已知筒與物體之間的摩擦因數(shù)為μ,試求:(1)物體所受到的摩擦力大小。(2)筒內(nèi)壁對(duì)物體的支持力?！窘馕觥课矬w做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合力指向圓心;對(duì)物體受力分析,受重力、向上的靜摩擦力、指向圓心的支持力,如圖其中重力mg與靜摩擦力f平衡,故有:f=mg支持力N提供向心力,由牛頓第二定律可得:N=mω2r。答案:(1)mg(2)mω2r2.一個(gè)人用一根長(zhǎng)1m,只能承受35N拉力的繩子,拴著一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球,在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),已知轉(zhuǎn)軸O離地6m,如圖所示。(1)小球在最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度v達(dá)到多少時(shí)方能使小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)繩子拉斷?(2)此時(shí)繩斷后,小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離多大?【解析】(1)設(shè)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度為v時(shí),繩子剛好被拉斷則由牛頓第二定律得:Tmg=mQUOTE解得:v=QUOTE=QUOTEm/s=5m/s。(2)小球脫離繩子的束縛后,將做平拋運(yùn)動(dòng),其豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng),即hR=QUOTEgt2,則飛行時(shí)間為t=QUOTE=QUOTEs=1s所以,小球的水平位移為:x=vt=5×1m=5m。答案:(1)5m/s(2)5m(10分鐘·20分)6.(6分)(多選)如圖所示,倒置的光滑圓錐面內(nèi)側(cè),有質(zhì)量相同的兩個(gè)小球A、B沿錐面在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于A、B兩球的角速度、線速度和向心加速度的說(shuō)法中,正確的是 ()A.它們的角速度A的比B的大B.它們的向心加速度相等C.它們的線速度A的比B的大D.A球的向心加速度大于B球的向心加速度【解析】B、C。對(duì)A、B兩球分別受力分析,如圖由圖可知F合=F′合=mgtanθ,根據(jù)向心力公式有mgtanθ=ma=mω2R=mQUOTE,解得a=gtanθ,v=QUOTE,ω=QUOTE。故向心加速度一樣大,由于A球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大,故A球的線速度較大,角速度較小,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。7.(14分)水上摩天輪上架設(shè)70個(gè)轎廂,可同時(shí)容納384個(gè)人觀光,如圖所示。設(shè)摩天輪的半徑為R,一質(zhì)量為m的游客乘摩天輪勻速旋轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間為T,重力加速度為g。求:(1)摩天輪旋轉(zhuǎn)的角速度大小。(2)該游客在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)轎廂的壓力大小?！窘忸}指南】根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的周期求出旋轉(zhuǎn)的角速度大小,根據(jù)牛頓第二定律求出游客在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)轎廂的壓力?！窘馕觥?1)根據(jù)T=2πω,代入數(shù)據(jù)可得:ω=QUOTE。(2)根據(jù)牛頓第二定律:mgFN=mQUOTER。由牛頓第三定律可知:FN′=FN=mgmQUOTER。答案:(1)QUOTE(2)mgQUOTE?！炯庸逃?xùn)練】在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上開(kāi)有一小孔O,一根輕繩穿過(guò)小孔,一端拴一小物體A,另一端連接到拉力傳感器,O與A間的距離為0.2m,如圖甲所示。設(shè)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的角速度為ω,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中物體A始終與轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)靜止,物體A受到的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,現(xiàn)測(cè)得轉(zhuǎn)臺(tái)以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)拉力傳感器的讀數(shù)F與對(duì)應(yīng)的ω2圖象如圖乙所示。求:(1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度ω=3rad/s旋轉(zhuǎn)時(shí),物體A的向心加速度的大小。(2)物體A的質(zhì)量和物體與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?！窘馕觥?1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度ω=3rad/s旋轉(zhuǎn)時(shí),物體A的向心加速度的大小an=ω2r=32×0.2m/s2=1.8m/s2。(2)當(dāng)A所受的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí),A有向外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),繩子才有拉力,根據(jù)牛頓第二定律得F+μmg=m