高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力综合训练题，共12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。

一、单选题
1．在物理学的探索和发展过程中，关于物理概念的建立和物理规律的形成，科学家们运用了许多研究方法。以下叙述中正确的是（ ）
A．在建立“质点”和“点电荷”的概念时，运用的是理想模型的方法
B．在建立“合力与分力”的概念时，运用的是极限法
C．根据速度定义式，当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义用的是控制变量法
D．在探究向心力大小与质量、运动半径、角速度之间的关系时，分别保持某两个量不变，研究向心力大小与另一个量之间的关系，这里运用的是等效替代的方法
2．下列关于向心力的论述中，正确的是（ ）
A．物体做圆周运动后，过一段时间后就会受到向心力
B．向心力与重力、弹力、摩擦力一样是一种特定的力，它只有物体做圆周运动时才产生
C．向心力既可能改变物体运动的方向，又可能改变物体运动的快慢
D．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一种力，也可以是这些力中某几个力的合力
3．用如图所示的装置做“探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系”实验，采用的物理方法是（ ）
A．理想实验法B．等效替代法
C．控制变量法D．演绎推理法
4．“擒贼先擒王”是《三十六计》中的一计，启示人们做事要抓住主要因素，忽略次要因素。理想化模型就是这种思想的具体应用，以下研究能突出体现这一思想方法的是（ ）
A．质点模型的建立
B．探究力的合成规律
C．卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量
D．探究向心力大小与物体质量、角速度及运动半径的关系
5．如图所示为教材中的实验装置图，把两个质量相等的小钢球分别放在A、C两处，由此可以探究（ ）

A．向心力的大小与转动半径的关系B．向心力的大小与角速度大小的关系
C．向心力的大小与线速度大小的关系D．线速度的大小与角速度大小的关系
6．下列说法正确的是（ ）
A．物体受到变力作用时，不可能做直线运动
B．物体受到恒力作用，有可能做匀速圆周运动
C．物体所受的合力方向与速度方向不在一条直线上时，则其一定做曲线运动
D．物体所受的合力方向与速度方向在同一直线上时物体的速度方向一定不会改变
7．两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上的同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则关于a、b两小球说法正确的是( )
A．a球角速度大于b球角速度
B．a球线速度大于b球线速度
C．a球向心力等于b球向心力
D．a球向心加速度小于b球向心加速度
8．下列关于圆周运动说法中正确的是（ ）
A．匀速圆周运动是速度不变的匀速运动
B．向心力不能改变圆周运动物体速度的大小
C．做圆周运动的物体除受其它力外，还要受个向心力作用
D．做匀速圆周运动的物体的向心加速度方向不变
二、多选题
9．如图所示为向心力演示器，探究向心力大小与物体的质量、角速度和轨道半径的关系，可得到的结论为（ ）
A．在轨道半径和角速度一定的情况下，向心力大小与物体质量成正比
B．在物体质量和轨道半径一定的情况下，向心力大小与角速度成反比
C．在物体质量和轨道半径一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比
D．在物体质量和角速度一定的情况下，向心力大小与轨道半径成反比
10．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱

A．运动周期为
B．线速度的大小为ωR
C．受摩天轮作用力的大小始终为mg
D．所受合力的大小始终为mω2R
11．用如图所示的向心力演示器探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板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相对大小。关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处
B．探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
C．探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
D．探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处
12．如图所示，放于水平面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点，绳上的最大拉力为2mg，当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，发现小球收到3个力的作用，则ω可能为（ ）
A．B．C．D．
三、解答题
13．做匀速圆周运动的物体，质量为1kg，10s内沿半径为20m的圆周运动100m，试求物体做匀速圆周运动时；
（1）线速度的大小；
（2）向心力的大小；
14．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，cs37°=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。
15．如图所示，轻线一端系一质量为的小球，另一端套在图钉A上，此时小球在光滑的水平平台上做半径为、角速度为的匀速圆周运动。现拔掉图钉A让小球飞出，此后细绳又被A正上方距A高为的图钉B套住，达到稳定后，小球又在平台上做匀速圆周运动。求：
（1）图钉A拔掉前，细绳对小球的拉力大小；
（2）从拔掉图钉A到细绳被图钉B套住前小球做什么运动？所用的时间为多少。
参考答案：
1．A
【详解】A．在建立“质点”和“点电荷”的概念时，运用的是理想模型的方法，故A正确；
B．在建立“合力与分力”的概念时，运用的是等效替代法，故B错误；
C．根据速度定义式，当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义用的是极限法，故C错误；
D．在探究向心力大小与质量、运动半径、角速度之间的关系时，分别保持某两个量不变，研究向心力大小与另一个量之间的关系，这里运用的是控制变量法的方法，故D错误；
故选A。
2．D
【详解】向心力可以是某一个力，也可以是几个力的合力，也可以是某一个力的分力，它是效果力，向心力方向始终与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故ABC错误，D正确，故选D.
3．C
【详解】探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系时，每次只改变一个变量，控制其它因素不变，运用了控制变量法，ABD错误，C正确。
故选C。
4．A
【详解】A．质点是理想化的物理模型，即质点的建立体现了理想化模型的思想，故A正确；
B．探究力的合成规律体现的是等效的思想，故B错误；
C．卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量体现的是放大的思想，故C错误；
D．探究向心力大小与物体质量、角速度及运动半径的关系体现的是控制变量的思想，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】该实验探究向心力的大小与质量，半径，角速度之间的关系，实验采用的是控制变量法，将两个质量相等的小钢球分别放在A、C两处时，质量，半径都相同，因此该过程探究向心力的大小与角速度大小的关系。
故选B。
6．C
【详解】A．做直线运动的条件是合力为零或合力方向与速度方向在同一直线上，可知物体做直线运动不取决于是恒力还是变力，物体受变力可做直线运动，A错误；
B．物体做恒力作用时，恒力不能提供始终指向圆心的力，故物体不可能做圆周运动，B错误；
C．物体做曲线运动的条件是物体所受合力方向与速度方向不在同一条直线上时，一定做曲线运动，C正确；
D．物体沿着斜面向上运动到最高点在返回的过程中，物体所受的合力方向与速度方向始终在同一直线上，但是物体的速度方向发生了变化，D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故合力提供向心力；
将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，合力
F=mgtanθ
由向心力公式得到
F=mω2r
设球与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得
r=htanθ
由三式得
与绳子的长度和转动半径无关，与高度h有关；而两球圆周运动到悬点的高度相同，则有
故A错误；
B．因两球角速度相等，由
v=ωr
两球转动半径，则线速度
故B正确；
C．由F=mω2r，两球转动半径，而质量m和角速度相等，则向心力
故C错误；
D．由a=ω2r，角速度相等而转动半径，则向心加速度
故D错误；
故选B。
8．B
【详解】A．匀速圆周运动的速度方向时刻改变，A错误；
B．向心力不能改变圆周运动物体速度的大小，只能改变速度的方向，B正确；
C．向心力是物体做圆周运动所需要的力，不能说物体除了受其它力以外，还受到向心力，C错误；
D．做匀速圆周运动的物体的向心加速度方向时刻指向圆心，方向时刻变化，D错误。
故选B。
9．AC
【详解】A．由
可知，在轨道半径和角速度一定的情况下，向心力大小与物体质量成正比，A正确；
BC．在物体质量和轨道半径一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比，B错误，C正确；
D．在物体质量和角速度一定的情况下，向心力大小与轨道半径成正比，D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】由于座舱做匀速圆周运动，由公式，解得：，故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，，故B正确；由于座舱做匀速圆周运动，所以座舱受到摩天轮的作用力是变力，不可能始终为，故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得：，故D正确．
11．ACD
【详解】AB．探究向心力和角速度的关系时，要保持质量和半径相同，角速度不同；即应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处，选项A正确，B错误；
C．探究向心力和半径的关系时，要保持质量和角速度相同，半径不同；应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处，选项C正确；
D．探究向心力和质量的关系时，要保持半径和角速度相同，质量不同；应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处，选项D正确。
故选ACD。
12．BC
【详解】因为圆环光滑，所以小球受到重力mg、环对球的弹力N、绳子的拉力T，因此绳处于伸直状态，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60°，当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动
根据几何关系
因此当角速度越大时，所需要的向心力越大，绳子拉力越大，当时角速度最小
解得
当绳子拉力达到时，此时角速度最大
解得
故选BC。
【名师点睛】本题主要考查了圆周运动向心力公式的应用以及同学们受力分析的能力，要求同学们能找出临界状态并结合几何关系解题，难度适中。
13．（1）10m/s；（2）5N
【详解】
（1）线速度大小为
（2）向心力的大小为
14．（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=1.8mg
15．（1）；（2）匀速直线运动，
【详解】（1）图钉A拔掉前，细绳对小球的拉力提供向心力，大小为
（2）从拔掉图钉A到细绳被图钉B套住前小球所受合外力为零，做匀速直线运动；小球沿轨迹切线飞出时的速度大小为
飞出后当小球到圆心的距离变为h+a时细绳被图钉B套住，根据几何关系可知小球的位移大小为
所以从拔掉图钉A到细绳被图钉B套住所用的时间为