2022-2022學年新教材高中物理第六章圓周運動第2節(jié)向心力練習含解析新人教版必修第二冊

PAGEPAGE5第2節(jié)向心力(建議用時：30分鐘)A組學業(yè)達標練1．(2022·西藏昌都期中)關(guān)于曲線運動，以下說法正確的選項是()A．如果物體所受的合力是變力，那么物體一定做曲線運動B．做曲線運動的物體的加速度一定是變化的C．做圓周運動的物體其合力一定指向圓心D．曲線運動一定是變速運動解析：選D.如果物體所受的合力是變力，物體不一定做曲線運動，例如非勻變速直線運動，選項A錯誤；做曲線運動的物體的加速度不一定是變化的，例如平拋運動，選項B錯誤；只有做勻速圓周運動的物體其合力才指向圓心，選項C錯誤；曲線運動的速度方向一定變化，那么一定是變速運動，選項D正確．2．(2022·湖南長沙期末)以下說法中正確的選項是()A．只要物體做圓周運動，它所受的合外力一定指向圓心B．做曲線運動的物體，受到的合外力方向一定在不斷改變C．勻速圓周運動是勻速運動D．向心力只能改變做圓周運動的物體的速度方向，不能改變速度的大小解析：選D.只有做勻速圓周運動的物體合外力才指向圓心提供向心力，故A錯誤；物體做曲線運動的條件是合力的方向與速度方向不在同一條直線上，但合外力方向不一定變化，如平拋運動，故B錯誤；勻速圓周運動速度大小不變，方向沿圓周的切線方向，時刻在變化，所以速度是變化的，是變速運動，故C錯誤；向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小，故D正確．3．(多項選擇)關(guān)于勻速圓周運動的向心力，以下說法正確的選項是()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．向心力可以是多個力的合力，也可以是其中的一個力或某一個力的分力C．對穩(wěn)定的圓周運動，向心力是一個恒力D．向心力的效果是改變質(zhì)點的線速度大小和方向解析：選AB.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，選項A正確；向心力可以是多個力的合力，也可以是其中的一個力或某一個力的分力，選項B正確；向心力的方向總是指向圓心，那么方向不斷變化，是一個變力，選項C錯誤；向心力的效果是改變質(zhì)點的線速度方向，不改變線速度的大小，選項D錯誤．4．(2022·廣西桂林期末)一個在水平面上做勻速圓周運動的物體，如果半徑不變，而速率增加為原來速率的3倍時，其向心力是36N，那么物體原來受到的向心力的大小是()A．2N B．4NC．6N D．8N解析：選B.根據(jù)向心力公式得：F1＝meq\f(v2,r)；當速率為原來的3倍時有：F2＝meq\f(〔3v〕2,r)＝36N，解得：F1＝4N，選項B正確．5．如下圖，圓盤上疊放著兩個物塊A和B，當圓盤和物塊繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動時，物塊與圓盤始終保持相對靜止，那么()A．物塊A不受摩擦力作用B．物塊B受5個力作用C．當轉(zhuǎn)速增大時，A受摩擦力增大，B受摩擦力減小D．A對B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸解析：選B.物塊A受到的摩擦力充當其向心力，故A錯誤；物塊B受到重力、支持力、A對物塊B的壓力、A對物塊B的沿半徑向外的靜摩擦力和圓盤對物塊B的沿半徑向里的靜摩擦力，共5個力的作用，故B正確；當轉(zhuǎn)速增大時，A、B所受摩擦力都增大，故C錯誤；A對B的摩擦力方向沿半徑向外，故D錯誤．6．(2022·河北永清期中)質(zhì)量為1kg的小球做勻速圓周運動，10s內(nèi)沿半徑為20m的圓周運動了100m，小球做勻速圓周運動時，以下選項正確的選項是()A．線速度的大小為5m/sB．向心力的大小為5NC．角速度大小為5rad/sD．周期大小為4s解析：選B.線速度的大小為v＝eq\f(s,t)＝eq\f(100,10)m/s＝10m/s，選項A錯誤；向心力的大小為F＝meq\f(v2,r)＝1×eq\f(102,20)N＝5N，選項B正確；角速度大小為ω＝eq\f(v,r)＝eq\f(10,20)rad/s＝0.5rad/s，選項C錯誤；周期大小為T＝eq\f(2π,ω)＝4πs，選項D錯誤．7．(多項選擇)(2022·廣西柳江中學期中)汽車以恒定的速率繞圓形廣場一周用時2min，以下說法正確的選項是()A．汽車每行駛半周速度方向改變90°B．汽車每行駛30s速度方向改變60°C．汽車行駛過程中速度方向時刻在改變，且速度變化方向總指向圓心D．如果再知道圓形廣場的半徑，利用題中數(shù)據(jù)可以計算出汽車行駛速率的大小解析：選CD.汽車勻速圓周運動半周，轉(zhuǎn)動了180°，那么速度的方向改變了180°，故A錯誤；汽車每行駛30s速度方向改變Δθ＝eq\f(360°,2×60)×30＝90°，故B錯誤；向心加速度的特點是與速度垂直，它不改變速度的大小，只改變速度的方向使其總是沿著圓周的切線方向，那么向心加速度總是指向圓心，故C正確；據(jù)題意知勻速圓周運動的周期為T＝120s，由線速度的定義可知v＝eq\f(2πr,T)，故測出半徑r可求出線速度的大小，故D正確．8．(2022·四川瀘州期末)如下圖，是用來研究向心力與轉(zhuǎn)動物體的半徑、質(zhì)量以及角速度之間關(guān)系的向心力演示器．(1)這個實驗所用的主要研究方法是________．A．控制變量法 B．等效代替法C．理想實驗法 D．假設法(2)圖中兩個相同的鋼球位置距各自轉(zhuǎn)軸的距離相等，由此可推測出是在研究向心力的大小F與________的關(guān)系．A．質(zhì)量mB．角速度ωC．半徑r解析：(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法，A正確；(2)圖中兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動的半徑相同，那么研究的是向心力與角速度的關(guān)系，B正確．答案：(1)A(2)B9．(2022·內(nèi)蒙古包頭期中)如下圖，小球通過細線繞圓心O在光滑水平面上做勻速圓周運動．小球質(zhì)量m＝0.40kg，線速度大小v＝1.0m/s，細線長L＝0.25m.(1)求小球的角速度大小ω；(2)求細線對小球的拉力大小F；(3)假設細線最大能承受6.4N的拉力，求小球運行的最大線速度．解析：(1)小球的角速度大小為：ω＝eq\f(v,L)＝eq\f(1.0,0.25)rad/s＝4.0rad/s；(2)細線對小球的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：F＝eq\f(mv2,L)＝0.40×eq\f(1.02,0.25)N＝1.6N；(3)細線對小球的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：Fm＝meq\f(veq\o\al(2,m),L)，解得：vm＝eq\r(\f(FmL,m))＝2.0m/s.答案：(1)4.0rad/s(2)1.6N(3)2.0m/sB組素養(yǎng)提升練10．(多項選擇)在光滑的水平面上，用長為l的細線拴一質(zhì)量為m的小球，使小球以角速度ω做勻速圓周運動．以下說法中正確的選項是()A．l、ω不變，m越大線越易被拉斷B．m、ω不變，l越小線越易被拉斷C．m、l不變，ω越大線越易被拉斷D．m不變，l減半且角速度加倍時，線的拉力不變解析：選AC.在光滑的水平面上細線對小球的拉力提供小球做圓周運動的向心力．由Fn＝mω2r知，在角速度ω不變時，F(xiàn)n與小球的質(zhì)量m、半徑l都成正比，A正確，B錯誤；質(zhì)量m不變時，F(xiàn)n又與l和ω2成正比，C正確，D錯誤．11．未來的星際航行中，宇航員長期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙〞，如下圖．當旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球外表時相同大小的支持力．為到達上述目的，以下說法正確的選項是()A．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越大B．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越小C．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越大D．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越小解析：選B.旋轉(zhuǎn)艙對宇航員的支持力提供宇航員做圓周運動的向心力，即mg＝mω2r，解得ω＝eq\r(\f(g,r))，即旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，角速度越小，而且與宇航員的質(zhì)量無關(guān)，選項B正確．12．如下圖，一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(俯視為逆時針)．某段時間圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大，但橡皮塊仍相對圓盤靜止，在這段時間內(nèi)，關(guān)于橡皮塊所受合力F的方向的四種表示(俯視圖)中，正確的選項是()解析：選C.橡皮塊做加速圓周運動，合力不指向圓心，但一定指向圓周的內(nèi)側(cè)；合力的徑向分力提供向心力，切向分力產(chǎn)生切向加速度．由于做加速圓周運動，轉(zhuǎn)速不斷增加，故合力與速度的夾角小于90°，應選C.13.長為L的細繩，一端拴一質(zhì)量為m的小球，另一端固定于O點，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(圓錐擺)，擺線與豎直方向的夾角為α，求：(1)細繩的拉力F；(2)小球運動的線速度的大??；(3)小球運動的角速度及周期．解析：做勻速圓周運動的小球受力如下圖，小球受重力mg和細繩的拉力F的作用．(1)因為小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，所以小球受到的合力沿水平方向指向圓心O′.由平行四邊形定那么得小球受到的合力大小為mgtanα，細繩對小球的拉力大小為F＝eq\f(mg,cosα).(2)由牛頓第二定律得mgtanα＝eq\f(mv2,r)由幾何關(guān)系得r＝Lsinα所以，小球做勻速圓周運動的線速度的大小為v＝eq\r(gLtanα·sinα).(3)小球運動