高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力课后测评

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力课后测评，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
3.2探究向心力练习一、单选题1．如图，物体C放在水平面上，物体B放在C上，小球A和B之间通过跨过定滑轮的细线相连。若B上的线竖直、两滑轮间的线水平，且不计滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦、滑轮与线间的摩擦。把A拉到某位置（低于滑轮）由静止释放使A在竖直平面内摆动，在A摆动的过程中B、C始终不动。下列说法中正确的是（　　）A．地面对C的摩擦力有时不为零B．C对B的摩擦力有时有可能为零C．C对地面的压力有时可以等于B、C重力之和D．C对B的作用力有时竖直向上，有时竖直向下2．如图所示，两根轻细线上端固定在S点，下端分别连一小铁球A、B，使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，的高度为H，不计空气阻力，下列说法中正确的是（    ）A．小球做匀速圆周运动时，受到重力、细线拉力和向心力作用B．如果两个小球的质量相等，则两条细线受到的拉力相等C．A、B作圆周运动的角速度均为D．球A运动的周期小于球B运动的周期3．如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为，b与转轴的距离为2。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）A．a一定比b先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．若时，a所受摩擦力的大小为D．是b开始滑动的临界角速度4．如图所示，在绕中心轴OO′转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动．在圆筒的角速度逐渐增大的过程中，物体相对圆筒始终未滑动，下列说法中正确的是  A．物体所受弹力逐渐增大，摩擦力大小一定不变B．物体所受弹力不变，摩擦力大小减小了C．物体所受的摩擦力与竖直方向的夹角一定为零D．物体所受弹力逐渐增大，摩擦力大小可能不变5．物体做匀速圆周运动时，下列说法中正确的是（　　）A．根据，向心加速度的大小一定跟圆周运动的半径成反比B．根据，向心加速度的大小一定跟圆周运动的半径成正比C．根据，角速度一定跟圆周运动的半径成反比D．根据，角速度一定跟转速成正比6．荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，当秋千荡到最高点时，小孩的加速度方向是图中的：A．a方向 B．b方向 C．c方向 D．d方向7．水流星是一种常见的杂技项目，该项目可近似的简化为一根绳子拉着小球在竖直平面内作圆周运动，则下列说法正确的是（    ）A．小球在最高点可能不受绳子的拉力，此时速度为B．小球在最低点可能不受绳子的拉力，此时速度为C．小球在最高点处于超重状态D．小球在最高点处绳子的拉力随速度增加而减小8．质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋（如图所示），做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则此时空气对飞机的作用力大小为（　　）A．   B．mg C． D． 二、多选题9．如图所示，一可视为光滑的玻璃小球，设其可在碗内不同的水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）A．玻璃球越靠近碗口其对碗的压力越大B．玻璃球越靠近碗口其向心加速度越小C．玻璃球越靠近碗口其线速度一定越大D．玻璃球的重力与碗内壁对它的弹力的合力提供球做圆周运动所需的向心力10．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为rA＝r、rB＝2r。两物体与圆盘间的动摩擦因素μ相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　）A．此时细线张力为FT＝3μmgB．此时圆盘的角速度为C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆心D．此时烧断细线，A仍相对圆盘静止，B将做离心运动11．如图所示，光滑杆偏离竖直方向的夹角为，杆以为支点绕竖直线旋转，质量为的小球套在杆上可沿杆滑动，当杆的角速度为时，小球旋转平面在处，此时球对杆的压力设为；当杆角速度为时，小球旋转平面在处，设此时球对杆的压力为，则有（　　）A． B． C． D．12．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动.现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是（　　）A．细线所受的拉力变小B．小球P运动的角速度变大C．Q受到桌面的静摩擦力变大D．Q受到桌面的支持力变大13．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图，则此时（　　）A．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大B．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由于摩擦的作用C．筒壁的弹力随筒的转速增大而增大D．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用14．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的圆台上，它们由相同的材料制成，A的质量为2m，B、C的质量均为m，如果，当圆台匀速旋转时，三物体均没有滑动，下列结论正确的是（    ）A．C物体向心加速度最大B．B物体的静摩擦力最小C．三个物体都受重力、支持力、摩擦力和向心力D．当圆台转速增大时，A比B先滑动 三、解答题15．如图所示，圆盘中心放一质量为M的物块，一根细绳一端连接物块，绕过光滑的圆盘边缘后另一端连接一个质量为m的小球，圆盘以角速度ω匀速转动时，小球随着一起转动时，距圆盘中轴线的距离是r，此时物块恰好没有在圆盘上滑动，求：（1）题目中“物块恰好没有在圆盘上滑动”，意味着什么？（2）求圆盘与物块M的动摩擦因数μ是多大？   16．如图所示，一条不可伸长的轻绳长为L，A、B为绳子的两端点，其中A端系在一半径为R的圆盘边缘，B端系着一质量为m的小球。圆盘和小球都紧贴在地面上，当圆盘绕O点匀速转动时，小球也跟着做匀速圆周运动，运动过程中绳子始终与圆盘边缘A点相切。已知圆盘在时间t内转动了n圈。求：(1)小球运动的速度多大；(2)小球受到的摩擦力大小。  
 17．一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙物体质量分别为M和m（M＞m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍，两物体用一根长为L（L＜R）的轻绳连在一起．如图所示，若将甲物体放在转轴的位置上，甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，求转盘旋转的角速度取值范围（两物体均看做质点）．             参考答案1．B【详解】A．以BC为对象，受到重力支持力和绳子的拉力，由于力都在竖直方向，所以地面对C的摩擦力为零，故A错误；B小球A在最低点时，绳子的拉力和重力提供向心力，当绳子的拉力正好等于B的重力时，BC之间没有弹力，此时BC间摩擦力等于零，对C进行受力分析可知，C所示重力和地面的支持力平衡，不受摩擦力，故B正确；C. 以BC为对象，受到重力支持力和绳子的拉力，由于绳子的拉力不可能为零，所以C对地面的压力不可能等于B、C重力之和，故C错误；D.由于地面没有摩擦力，所以B对C的作用力只能在竖直方向，C对B的作用力可以竖直向上，但不会竖直向下，故D错误； 故选B．2．C【详解】A．向心力是效果力，则小球做匀速圆周运动时，受到重力、细线拉力两个力的作用，故A错误；BC．对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，则有由于两绳与竖直方和夹角不同，所以两条细线受到的拉力不相等，小球做匀速圆周运动则有由几何关系有解得故B错误，C正确；D．由于两球的角速度相同，由可知，两球的周期也相同，故D错误。故选C。3．D【详解】A．小木块a和b所受到的摩擦力为可知小木块的最大静摩擦力相等，根据静摩擦力提供向心力可知做圆周运动时b需要更大的静摩擦力，故b先开始滑动，A错误；B．小木块a和b所受到的摩擦力为各自的圆周运动提供向心力可知做圆周运动时b受到的静摩擦力较大，故B错误；C．假设小木块a未发生滑动，其所需的向心力由静摩擦力来提供，可得由于，假设成立，故C错误；D．根据静摩擦力提供向心力可得，故D正确。4．D【详解】ABD．物体受重力、弹力和静摩擦力大小，指向圆心的合力提供向心力，可知弹力提供向心力，角速度增大，则弹力逐渐增大；摩擦力在竖直方向上的分力等于重力，摩擦力沿运动方向上的分力产生切向加速度，若切向加速度不变，则切向方向上的分力不变，若切向加速度改变，则切向方向的分力改变，则摩擦力的大小可能不变，可能改变，故AB 错误，D 正确；C．因为摩擦力在竖直方向和圆周运动的切线方向都有分力，可知摩擦力与竖直方向的夹角不为零，故C错误；故选D．【点睛】物体随圆筒一起做圆周运动，指向圆心的合力提供向心力，向心力只改变速度的方向，切向的合力产生切向加速度．根据牛顿第二定律进行分析求解．5．D【详解】A．因在半径变化时，线速度也在变化，故不能说向心加速度与圆周运动的半径成反比，A错误；B．因在半径变化时，角速度也在变化，故不能说a与半径成正比，B错误；C．因在半径变化时，线速度也在变化，故不能说角速度与半径成反比，C错误；D．根据，因公式中为定值，只有两个变量，故可以明确角速度一定跟转速成正比，D正确。故选D。6．B【详解】当秋千荡到最高点时，小孩的速度为零，沿半径方向加速度为零，加速度方向沿圆弧的切线方向，即是图中的b方向，选项B正确．故选B．【点睛】此题考查曲线运动及其相关知识，知道在最高点时，小孩的速度为零，沿半径方向加速度为零，难度不大，属于基础题．7．A【详解】A．在最高点，若绳子的拉力为零，根据牛顿第二定律得解得故A正确；B．小球在最低点，靠拉力和重力的合力提供向心力，合力方向向上，拉力不可能为零，故B错误；C．在最高点，小球的加速度方向向下，处于失重状态，故C错误；D．小球在最高点处，根据牛顿第二定律得绳子的拉力随速度增加而增大，故D错误；故选A．【点睛】细线拉着小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的临界情况是绳子的拉力为零，靠重力提供向心力，结合牛顿第二定律求出最高点的临界速度，在最高点，根据加速度的方向确定小球处于超重还是失重状态．8．C【详解】飞机做水平面内的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知对飞机受力分析，飞机受重力和空气的作用力，如图所示则空气对飞机的作用力为故C正确，ABD错误。故选C。9．ACD【详解】A．以球为研究对象，受力情况如图， 由图得到轨道对小球的支持力，玻璃球越靠近碗口，则θ越大，故小球对碗的压力越大，选项A正确；BD．小球受重力mg和内壁的支持力N，由两力合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：mgtanθ=ma，玻璃球越靠近碗口，则θ越大，则向心加速度越大，选项B错误，D正确；C．由可知玻璃球越靠近碗口，则r越大，则线速度v也大，选项C正确；故选ACD。10．AB【详解】ABC．两物块A和B随着圆盘转动时，合外力提供向心力，则：B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律得：联立解得：故A正确、B正确、C错误；D．此时烧断绳子，A的最大静摩擦力不足以提供向心力，则A做离心运动，B仍相对圆盘静止，故D错误。故选AB。11．BD【详解】AB．对小球受力分析，如图所示根据平行四边形定则知可知支持力大小相等，则压力大小相等，故A错误，B正确；CD．根据得由于，所以故C错误，D正确。故选BD。12．BC【详解】AB．设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T，细线的长度为L，P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有，得角速度使小球改到一个更高的水平面上作匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，则得到细线拉力T增大，角速度ω增大，故A错误，B正确；CD．对Q球，由平衡条件得知，Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小，Q受到桌面的支持力等于重力，则静摩擦力变大，Q所受的支持力不变，故C正确，D错误。故选BC。13．CD【详解】AD．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用，在竖直方向上，衣服所受的重力和摩擦力平衡，所以摩擦力不变，A错误，D正确。B．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是弹力提供的，故B错误。C．根据向心力计算公式可得弹力T=mrω2，所以筒壁的弹力随筒的转速增大而增大，C正确；故选CD。【点睛】本题主要是考查了向心力的概念；知道做匀速圆周运动的物体受到的合力提供向心力，且向心力的方向一定指向圆心，始终与速度方向垂直，不会改变速度大小，只会改变速度方向，所以向心力始终对物体不做功！注意向心力不是物体实际受到的力。14．AB【详解】A．三个物体都做匀速圆周运动，角速度相等，则向心加速度可知半径越大，向心加速度越大，所以C物的向心加速度最大，A正确。B．三个物体的合力都指向圆心，对任意一个受力分析，如图

支持力与重力平衡，由静摩擦力f提供向心力，得根据题意有：由向心力公式有：得三个物体所受的静摩擦力分别为：故B物受到的静摩擦力最小，B正确。
C．受力分析时，不能分析向心力，三个物体都受重力、支持力、摩擦力，由摩擦力提供向心力，C错误；D．当变大时，所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动。当转速增加时，A、C所需向心力同步增加，且保持相等。B所需向心力也都增加，A和C所需的向心力与B所需的向心力保持2：1关系。由于B和C受到的最大静摩擦力始终相等，都比A小，所以C先滑动，A和B后同时滑动，D错误。故选AB。15．（1）见解析所示；（2）【详解】（1）题目中“物块恰好没有在圆盘上滑动”，意味着物块受到的最大静摩擦力等于物块受到的拉力。（2）对小球受力分析如图所示由牛顿第二定律可知小球的重力和拉力的合力提供向心力， 则联立解得16．(1)；(2)【详解】(1)圆盘及小球的运动周期小球运动半径小球运动的速度(2)小球所需的向心力代入T、r得又小球受到的摩擦力17．【解析】【详解】当绳子的拉力等于甲的最大静摩擦力时，角速度达到最大，有T+μmg=mω2l，T=μMg．
所以ω=．【点睛】解决本题的关键知道当角速度达到最大时，绳子的拉力等于甲的最大静摩擦力，乙靠拉力和乙所受的最大静摩擦力提供向心力．