2021高一物理-2.2-勻速圓周運動的向心力和向心加速度-每課一練2(-教科版必修2)

2.2勻速圓周運動的向心力和向心加速度每課一練（教科版必修2）(40分鐘50分)一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分)1.由上海飛往美國洛杉磯的飛機在飛越太平洋上空的過程中,假如保持飛行速度的大小和距離海面的高度均不變,則以下說法正確的是(提示：飛機繞地球做什么運動)()A.飛機做的是勻速直線運動B.飛機上的乘客對座椅的壓力略大于重力C.飛機上的乘客對座椅的壓力略小于重力D.飛機上的乘客對座椅的壓力為零2.如圖所示為在空中某一水平面內做勻速圓周運動的圓錐擺,關于擺球A的受力狀況,下列說法中正確的是()A.受重力、拉力和向心力的作用B.受拉力和向心力的作用C.受拉力和重力的作用D.受重力和向心力的作用3.如圖所示為一皮帶傳動裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的一點,左側是一輪軸,大輪的半徑為4r,小輪的半徑為2r,b點在小輪上,到小輪中心的距離為r,c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動過程中,皮帶不打滑,則()A.a點與b點的線速度大小相等B.a點與b點的角速度大小相等C.a點與c點的角速度大小相等D.a點與d點的向心加速度大小相等4.如圖所示,一偏心輪繞垂直紙面的軸O勻速轉動,a和b是輪上質量相等的兩個質點,則偏心輪轉動過程中a、b兩質點()A.角速度大小相同B.向心力大小相同C.線速度大小相同D.向心加速度大小相同5.如圖所示,用材料和粗細相同、長短不同的兩段繩子,各拴一個質量相同的小球在光滑水平面上做勻速圓周運動,那么()A.兩個球以相同的線速度運動時,長繩易斷B.兩個球以相同的角速度運動時,長繩易斷C.兩個球以相同的角速度運動時,短繩易斷D.不管怎樣,都是短繩易斷6.如圖所示,用同樣材料做成的A、B、C三個物體放在勻速轉動的水平轉臺上隨轉臺一起繞豎直軸轉動。已知三物體質量間的關系mA=2mB=3mC,轉動半徑之間的關系是rC=2rA=2rB,那么以下說法中錯誤的是()A.物體A受到的摩擦力最大B.物體B受到的摩擦力最小C.物體C的向心加速度最大D.轉臺轉速加快時,物體B最先開頭滑動二、計算題(本大題共2小題,共20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)7.(8分)如圖所示,壓路機大輪的半徑R是小輪半徑r的2倍,壓路機勻速行進時,大輪邊緣上A點的向心加速度是0.12m/s2,那么小輪邊緣上的B點向心加速度是多少?大輪上距軸心的距離為QUOTE的C點的向心加速度是多大?8.(12分)(力氣挑戰(zhàn)題)如圖所示,水平轉盤上放有質量為m的物體(可視為質點),連接物體和轉軸的繩子長為r,物體與轉盤間的最大靜摩擦力是其壓力的μ倍,轉盤的角速度由零漸漸增大,求：(1)繩子對物體的拉力為零時的最大角速度；(2)當角速度為QUOTE時,繩子對物體拉力的大小。答案解析1.【解析】選C。地球表面近似為圓球面,飛機圍繞地球保持距離海面高度不變的飛行是圓周運動,A錯誤；乘客做圓周運動的向心力由重力和支持力的合力供應,且重力與支持力的合力沿半徑指向圓心,重力應大于支持力,而支持力與乘客對座椅的壓力是一對相互作用力,因此,重力大于壓力,C正確,而B、D錯誤。2.【解析】選C。擺球A受拉力和重力的作用,拉力和重力的合力沿水平方向指向圓心,供應向心力,C正確?！咀兪絺溥x】(2021·汕尾高一檢測)如圖所示,有一貼著圓錐面做勻速圓周運動的光滑小球,那么,它()A.確定受到重力、彈力、細線拉力三個力的作用B.確定受到重力、彈力、細線拉力和向心力四個力的作用C.可能受到重力、細線拉力和向心力三個力的作用D.可能受到重力、細線拉力兩個力的作用【解析】選D。小球繞圓錐轉速較小時,小球受重力、彈力和細線拉力三個力,轉速較大時,小球會離開圓錐表面,此時小球只受重力和拉力兩個力,A錯、D對；向心力是效果力,由其他力或其他力的合力(分力)供應,實際物體不單獨受向心力,B、C錯。3.【解析】選D。皮帶不打滑,則va=vc,由于b、c、d三點同軸轉動,角速度相等,即ωb=ωc=ωd,由關系式v=ωr得,ωar=2ωcr,則A、B、C均錯；由向心加速度的計算式a=ω2r得,aa=QUOTEr=4QUOTEr,ad=QUOTE·4r=4QUOTEr,D正確。4.【解析】選A。O點為圓心,a和b兩質點與O點的距離不相等,即圓周運動的半徑不相等,但兩質點與圓心連線在相等時間內轉過的圓心角相等,因此,兩質點的角速度大小相同,線速度大小不相同,A正確、C錯誤；向心力為F=mRω2,兩質點的質量與角速度都相等,半徑不相等,則向心力與向心加速度不相同,B、D均錯。5.【解析】選B。由F=mQUOTE知,兩個球以相同的線速度運動時,短繩受力較大,簡潔斷裂,A錯；由F=mω2r知,兩個球以相同的角速度運動時,長繩受力較大,簡潔斷裂,B對,C、D錯。6.【解題指南】解答本題時留意以下三點：(1)靜摩擦力供應了物體隨轉臺轉動需要的向心力；(2)所需要的向心力大于最大靜摩擦力時,物體相對轉臺滑動；(3)三個物體做勻速圓周運動的角速度相等?！窘馕觥窟xD。A、B、C三個物體放在勻速轉動的水平轉臺上隨轉臺一起繞豎直軸轉動,三者的角速度相等,由于a=ω2r,且rC=2rA=2rB,則aC=2aA=2aB,C正確；物體受到的靜摩擦力供應物體隨盤勻速轉動需要的向心力,因此,物體A受到的摩擦力為fA=mAaA=2mBaB=QUOTEmCaC,物體A受到的摩擦力最大,物體B受到的摩擦力最小,A、B正確；物體受到的最大靜摩擦力與正壓力有關,物體C的質量最小,所能供應的最大靜摩擦力最小,且fmaxB=QUOTEfmaxC,但物體B所需的向心力F向=mBω2rB=QUOTEmCω2(QUOTErC)=QUOTEmCω2rC,物體C最先滑動,D錯誤。【總結提升】相關聯(lián)物體做圓周運動的分析方法兩個或兩個以上的相互聯(lián)系的物體同時做勻速圓周運動時(1)可先找出它們相同的物理量,例如線速度、角速度、受力等,再確定其他物理量的關系。(2)對每個物體進行受力分析,列出向心力的表達式,進行求解。7.【解析】由于vB=vA,由a=QUOTE,得QUOTE=QUOTE=2,所以aB=0.24m/s2,由于ωA=ωC,由a=ω2r,得QUOTE=QUOTE=QUOTE,所以aC=0.04m/s2答案：0.24m/s20.04m/s28.【解題指南】明確角速度由零漸漸增大時,摩擦力及繩子拉力的變化；恰好達到最大靜摩擦力時,繩子的受力有何特點?！窘馕觥?1)當恰由最大靜摩擦力供應向心力時,繩子拉力為零且轉速達到最大,設轉盤轉動的角速度為ω0,則μmg=mωQUOTEr,得ω0=QUOTE(2)當ω=QUOTE時,ω>ω0,所以繩子的拉力F和最大靜摩擦力共同供應向心力,此時,F+μmg=mω2r即F+μmg=m·QUOTE·r,得F=QUOTE