高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力课时训练，共16页。试卷主要包含了单选题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
6.2向心力同步测试（含答案）一、单选题1．关于做匀速圆周运动的物体，下列说法中正确的是（　　）A．相等的时间内通过的位移相等B．物体所受合外力为零C．角速度一定，半径越大周期越长D．线速度一定，半径越大，角速度一定越小2．下列关于向心力的叙述中，不正确的是（　　）A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用C．向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小D．向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者由某一个力的分力来提供3．如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球在细线的拉力作用下，以速度v做半径为r的匀速圆周运动。小球所受向心力的大小为（　　）A． B． C．mυ2r D．mυr4．如图，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A盘的边缘，钢球②放在B盘的边缘，A，B两盘的半径之比为2∶1。a，b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2，当a，b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为（　　）A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶15．如图所示，质量为m的鹰，以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对鹰作用力的大小等于(　　) A．m B．m C．m D．mg6．长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一螺旋引桥，供行人上下桥。假设一行人沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该行人的运动，下列说法正确的是(　　)A．行人运动的线速度越来越大B．行人所受的合力大小不变C．行人运动的角速度越来越小D．行人所受的向心力越来越大7．如图所示，在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐增大。在此过程中“神舟十一号”所受合力F的方向可能是（　　）A． B． C． D． 8．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴一定距离处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。下列说法正确的是（　　） A．物体在最高点时静摩擦力的方向一定指向圆心B．物体在最低点时静摩擦力的方向可能背向圆心C．物体在最高点时静摩擦力可能是运动过程中的最大值D．物体在最低点时静摩擦力一定是运动过程中的最大值9．辽宁舰质量为，如图是辽宁舰在海上转弯时的照片，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运动的速度大小为，圆周运动的半径为1000m，下列说法正确的是（　　） A．在A点时水对舰的作用力指向圆心B．在A点时水对舰的作用力大小约为C．在A点时水对舰的作用力大小约为D．在A点时水对舰的作用力大小为010．如图所示，长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在水平转轴O上，杆随转轴O在竖直平面内匀速转动，角速度为，某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角是（重力加速度为）（　　）A． B． C． D．11．如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N12．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。则（　　）A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与角速度的关系C．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系D．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与角速度的关系二、解答题13．如图所示，一个小球可以绕O点在竖直面内做圆周运动。B点是圆周运动的最低点，不可伸长的悬线的长为L。现将球拉至A点，悬线刚好拉直，悬线与竖直方向的夹角θ=53°，给小球一个水平向右的初速度，结果小球刚好平抛到B点，小球的质量为m。重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）小球的初速度大小；（2）小球在B点开始做圆周运动时悬线的张力。14．如图是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为m＝50 kg的重锤（重锤可视为质点）绕转轴O匀速运动，重锤转动半径为R＝0.5 m。电动机连同打夯机底座的质量为M＝25 kg，重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度g取10 m/s2.。求：(1)重锤转动的角速度为多大时，才能使重锤通过最高点时打夯机底座刚好离开地面？(2)若重锤以上述的角速度转动，当打夯机的重锤通过最低位置时，打夯机对地面的压力为多大？15．如图所示是一游乐转筒的模型图，它是一个半径约为2 m的直圆筒，可绕中间的竖直轴转动，里面的乘客背靠圆筒壁站立。当转筒转速达到至少每分钟30圈时，乘客脚下的踏板突然脱落，乘客随筒一起转动而不掉下来。要保证乘客的安全，乘客与转筒之间的动摩擦因数至少为多大？（g取10 m/s2，π2＝10） 16．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球的质量m，细线AC长为l，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g，求(1)当细线AB拉力的大小等于小球重力的一半时，该装置绕OO′转动的角速度的大小.(2)当细线AB的拉力为零时，该装置绕OO′轴转动的角速度的最小值.三、填空题17．如图所示，图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为其俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时，（1）两槽转动的角速度______（填“>”“=”或“<”）．（2）现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为2∶1．则钢球1、2的线速度之比为______；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为______时，向心力公式得到验证。18．为验证向心力与物体所受合力的关系，某学习小组设计了如图所示的实验装置。一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：①用游标卡尺测得钢球直径为d；②将钢球静止悬挂，此时力传感器的示数为F1，用毫米刻度尺量得细线长为L；③将钢球拉到适当的高度处由静止释放，光电门计时器测得钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；已知当地的重力加速度大小为g，钢球遮光长度近似为d。回答下列问题。(1)钢球的质量m＝____。(2)钢球经过光电门时的线速度大小v=_____。(3)若满足F2-F1=____，则说明钢球的向心力与钢球受到的合力相等。19．现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施（如下图）.“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处（盘半径大于 1 m ）随盘一起转动（没有滑动）.这个小孩受到的向心力的大小为______________N，这个向心力是由________________力提供的？ 20．如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动。（1）关于小强的受力，下列说法正确的是________；A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力C．小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力D．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变（2）如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力是否仍指向圆心___________？
参考答案1．D【详解】A．做匀速圆周运动的物体，相等的时间内通过的弧长相等，A错误；B．物体所受合外力作为向心力，大小恒定，方向始终指向圆心，B错误；C．由可知，角速度一定，周期一定，与半径无关，C错误；D．由可知，线速度一定，半径越大，角速度一定越小，D正确。故选D。2．B【详解】A．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以是一个变力，故A正确，不符合题意；BD．向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意；C．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，故C正确，不符合题意。故选B。3．A【详解】根据牛顿第二定律得，小球的向心力由细线的拉力提供，则有F＝m故A正确。4．D【详解】皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以va＝vba轮、b轮半径之比为1∶2，所以共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则根据向心力F＝mrω2故选D。5．A【详解】空气对鹰的作用力有两个作用效果，其一：竖直方向的分力与鹰受到的重力平衡；其二：水平方向的分力提供向心力，使鹰可在水平面内做匀速圆周运动。对鹰的受力情况进行分析，如图所示。鹰受到重力mg、空气对鹰的作用力F，两力的合力为Fn，方向沿水平方向指向圆心。由题意可知，重力mg与Fn垂直，故又联立解得，故BCD错误，A正确。故选A。 6．D【详解】依题意tA．可知该行人运动的线速度大小不变，故A错误；BD．由微元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分，轨道半径逐渐减小，其向心力Fn＝m向心力越来越大，线速度大小不变，在沿轨迹切线方向的分力为0，故所受合力即为向心力，也越来越大，故B错误，D正确；C．运动的角速度ω＝越来越大，故C错误。故选D。7．B【详解】AD．做曲线运动的物体所受合力的方向总是指向曲线凹侧，故AD错误；BC．由于速度逐渐增大，故合力F的方向沿切线方向的分力与速度方向相同，故B正确，C错误。故选B。8．D【详解】A．物体在最高点时由重力沿盘面向下的分力和静摩擦力f的合力提供向心力，所以静摩擦力的方向不一定指向圆心，也可能背向圆心，A错误；B．物体在最低点时重力的分力和静摩擦力的合力沿盘面向上，摩擦力的方向一定指向圆心，B错误；CD．物体在最低点时，有式中为圆盘与水平面的夹角，为圆盘的角速度，r为物体的转动半径，可知此时静摩擦力是运动过程中的最大值，C错误，D正确。故选D。9．B【详解】舰在运动的过程中受到重力与水的作用力，合力的方向沿水平方向，提供向心力，则合力由于合力的方向指向圆心，所以水的作用力的方向为斜向上大小为代入数据可得故选B。10．A【详解】小球所受重力和轻杆的作用力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有解得故选A。11．B【详解】在最低点由知T=410N即每根绳子拉力约为410N，故选B。12．D【详解】A．研究向心力与线速度的关系时要使得两球的质量和半径相等；则当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，但是由于放在B、C的两球转动半径不等，则线速度不等，则质量相等的小球分别放在B、C时不可以探究向心力大小与线速度的关系，选项A错误；B．研究向心力与角速度的关系时要使得两球的质量和半径相等；则当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，放在B、C的两球转动半径不等，角速度相等，则质量相等的小球分别放在B、C时不可以探究向心力大小与角速度的关系，选项B错误；C．研究向心力与线速度的关系时要使得两球的质量和半径相等；当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时半径不相等，则不可以探究向心力大小与线速度的关系，选项C错误；D．研究向心力与角速度的关系时要使得两球的质量和半径相等；当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时，半径相等，角速度不等，则可以探究向心力大小与角速度的关系，选项D正确。故选D。13．（1）；（2）1.8mg【详解】（1）小球从A到B做平抛运动，设运动的时间为t，则根据运动学公式有联立上述两式解得小球的初速度大小为（2）小球运动到B点时，由于绳子绷紧，小球竖直方向的分速度可视为瞬间变为零，因此小球在B点开始做圆周运动的线速度大小为v0，设此时悬线的张力大小为F，则由牛顿第二定律可得解得F=1.8mg14．(1)rad/s；(2)1 500 N【详解】(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面有FT＝Mg对重锤有mg＋FT＝mω2R解得ω＝ ＝ rad/s(2)在最低点，对重锤有FT′－mg＝mω2R则FT′＝Mg＋2mg对打夯机有FN＝FT′＋Mg＝2（M＋m）g＝1500 N由牛顿第三定律得FN′＝FN＝1 500 N。15．0.5【详解】乘客随转筒旋转时受三个力：重力mg、筒壁对他的支持力FN和静摩擦力Ff，要使乘客随筒一起转动而不掉下来，筒壁对他的最大静摩擦力应至少等于重力，乘客做圆周运动的向心力由筒壁对他的支持力FN来提供。 转筒的角速度为ω＝2nπ＝π rad/s由牛顿第二定律可得FN＝mrω2Ff＝μFN＝mg联立解得μ＝0.516．(1)；(2) 【详解】(1) 根据牛顿第二定律得： 解得：；(2) 由题意，当ω最小时，绳AC与竖直方向的夹角受力分析，如图，则有 解得：．17．=            【详解】（1）因a、b两轮通过皮带相连，且a、b两轮半径相同，故两轮角速度相同；而A、B槽分别与a、b轮同轴固定，故两槽的角速度分别与两轮的角速度相等．综上可知两槽转动的角速度相等，即。（2）钢球1、2的角速度相同，做匀速圆周运动的半径之比为，根据可知，钢球1、2的线速度之比为。根据向心力公式可知，钢球1、2受到的向心力之比为，则当它们各自对应的标尺露出的格数之比为2∶1时，向心力公式得到验证。18．            【详解】(1)静止时，对钢球受力分析故钢球质量为(2)钢球经过光电门时的线速度大小(3)对钢球受力分析联立解得所以，当F2-F1=则说明钢球的向心力与钢球受到的合力相等。19．11.8 N    小孩与盘之间的静摩擦力    【详解】小孩随“魔盘”转动做匀速圆周运动，其向心力由小孩与盘之间的静摩擦力提供，向心力的大小为：20．C    不指向圆心    【详解】（1）ABC．由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力的方向均在竖直方向上，它们不能充当向心力，因而他会受到摩擦力作用，且摩擦力充当向心力，AB错误、C正确；D．由于小强随圆盘转动时，做圆周运动的半径不变，当圆盘转速变小时，角速度变小，由可知，小强所需向心力变小，摩擦力变小，D错误。故选C。（2）由于小强在水平面内运动，小强在竖直方向上受力必平衡，在水平方向上，当小强随圆盘一起做变速圆周运动时，合力有沿平行切线方向的分力，不再指向圆心，即摩擦力不再指向圆心。