物理必修 第二册2 向心力说课课件ppt

6.2 向心力(解析版)

一、单选题（本大题共20小题）

1.[容易]如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上距圆盘中心一定距离处放有一个小木块随圆盘一起转动，木块受哪些力作用

A. 木块受重力、圆盘的支持力和向心力
B. 圆盘对木块的支持力、静摩擦力和重力
C. 圆盘对木块的静摩擦力、支持力和重力以及向心力作用
D. 圆盘对木块的支持力和静摩擦

【答案】B

【解析】解：小木块做匀速圆周运动，合力指向圆心，对木块受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，
重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力．故B正确，A、C、D错误．
故选：B
对小木块进行运动分析和受力分析，做匀速圆周运动，合力等于向心力，指向圆心，结合运动情况，再对木块受力分析即可．
该题主要考查向心力的来源，要明确圆周运动都需要向心力，向心力是由其他的力来充当的，向心力不是一个单独力．
 

2.[容易]张家口和北京正在申办2022年冬奥会冬奥会上冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，运动员在水平冰面上沿半径为R的圆做圆周运动，其安全速度为

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

运动员在水平面上做圆周运动的向心力是由运动员受到的冰给运动员的最大静摩擦力提供的，根据向心力的公式可以计算出此时的最大速度。
本题找到向心力的来源，能够提供的最大的向心力就是最大静摩擦力，此时的速度就是最大的速度。
【解答】
由题意可知，最大静摩擦力为重力的k倍，所以最大静摩擦力等于kmg 
设运动员的最大的速度为v，则：
解得：，所以安全速度，故B正确，ACD错误。
故选：B。
 

3.[容易]如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动若忽略摩擦，对这时球的受力情况正确的是

A. 重力和向心力
B. 重力和支持力
C. 合力指向水平方向
D. 合力指向碗底

【答案】C

【解析】

解：玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动，受到重力和支持力作用，合力沿水平方向，提供向心力，故ABD错误，C正确．
故选：C
向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力．
本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤．
 

4.[容易]汽车在某一水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车做圆周运动的轨道半径约为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的倍，则运动的汽车

A. 所受的合力可能为零
B. 只受重力和地面支持力作用
C. 所需的向心力由重力和支持力的合力提供
D. 最大速度不能超过 

【答案】D

【解析】

解：A、汽车做匀速圆周运动，根据可知，汽车受到的合力不可能为零，故A错误；
B、在竖直方向没有运动，故重力和地面支持力合力为零，汽车受到的摩擦力提供向心力，故BC错误：
D、最大静摩擦力提供向心力时，汽车的速度最大，根据解得，故D正确
故选：D。
对汽车受力分析，受到重力。支持力和静摩擦力，三者的合力提供向心力，根据牛顿第二定律即可求得
本题主要考查了汽车匀速圆周运动的受力，正确的受力分析，明确向心力的来源是解决问题的关键
 

5.[较易]如图所示，一个水平圆盘绕中心竖直轴匀速转动，角速度是，盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体，与圆盘相对静止随圆盘一起转动。小物体与圆盘间的动摩擦因数为，小物体所受摩擦力大小是

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

解：根据牛顿第二定律得，，故B正确，A、C、D错误。
故选：B。
小物体随圆盘一起做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，结合牛顿第二定律求出小物体所受的摩擦力大小。
解决本题的关键知道物体做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，注意不能通过滑动摩擦力公式求解摩擦力。
 

6.[较易]如图所示，一辆汽车在公路上转弯，沿曲线由M向N行驶、速度逐渐增大，下面四幅图中分别画出了汽车转弯时所受合力f的四种方向，你认为正确的是

A.  B.
C.  D.

【答案】B

【解析】

汽车在水平的公路上转弯，所做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；又是做减速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相反，分析这两个力的合力，即可看出那个图象时对的。
解决此题关键是要沿半径方向上和切线方向分析汽车的受力情况，在水平面上，减速的汽车受到水平的力的合力在半径方向的分力使汽车转弯，在切线方向的分力使汽车减速，知道了这两个分力的方向，也就可以判断合力的方向了。
【解答】
解：汽车从M点运动到N，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车同时加速，所以沿切向方向有与速度相同的合力；向心力和切线合力与速度的方向的夹角要小于，故ACD错误，B正确。
故选：B。
 

7.[较易]让矿泉水瓶绕自身中心轴转动起来，带动瓶中水一起高速稳定旋转时，水面形状接近图

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

解：随矿泉水瓶转动的水做圆周运动时，需要合外力提供向心力，当水受到的合外力不足以提供需要的向心力时，水将做离心运动，逐渐离开矿泉水瓶的中心，所以水面的中心处将凹一些，而四周将高一些。所以四个图中，ABC与实际不符，只有D是正确的
故选：D。
当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动。
此题只要知道离心现象的定义以及条件，结合生活实例进行理解和记忆即可。
 

8.[较易]关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是

A. 物体由于做匀速圆周运动而产生了一个向心力
B. 做匀速圆周运动的物体所受的合外力提供了向心力
C. 对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力
D. 向心力的效果是改变质点的线速度大小

【答案】B

【解析】

解：A、向心力是物体所受的合外力，不是物体由于做匀速圆周运动而产生的．故A错误．
B、对于匀速圆周运动，合外力指向圆心，提供向心力．故B正确．
C、对稳定的圆周运动，向心力是变力，因为其方向时刻在变化．故C错误．
D、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D错误．
故选B
匀速圆周运动的物体由所受的合外力提供向心力，不是物体产生的向心力．对于圆周运动，向心力方向时刻在变化，向心力是变化的．向心力与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小．
本题考查对向心力的来源及作用的理解能力．对于匀速圆周运动，是由合外力提供向心力．
 

9.[较易]如图，游客坐在水平转盘上随转盘一起转动。当转盘加速转动时，游客

A. 质量越大越容易被甩出
B. 质量越小越容易被甩出
C. 距离转盘中心越近越容易被甩出
D. 距离转盘中心越远越容易被甩出
 

【答案】D

【解析】

人在转盘上属于同轴转动，具有相同的角速度，根据摩擦力提供向心力可知，当半径越大，所需的摩擦力越大，相同转速下，距离转盘中心越远所需向心力越大，越容易被甩出，故D正确，ABC错误。
故选：D。
人在转盘上属于同轴转动，具有相同的角速度，线速度、向心力和向心加速度都与半径有关。根据比较向心力大小。
掌握皮带传动时的线速度相同，同轴转动的角速度相同，结合向心力公式判断。
 

10.[较易]两列列车相撞事故，造成了大量人员伤亡和财产损失．引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶．如图所示，是一种新型高速列车，当它转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以的速度在水平面内转弯，弯道半径为，则质量为的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为
 

A. 0 B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

列车拐弯时做圆周运动，根据求出乘客所受的合力．
解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力由合力提供，知道，难度不大，属于基础题．
【解答】
由得，，故D正确，ABC错误。
故选：D。
 

11.[较易]做圆周运动的两个物体M和N，它们所受的向心力F与轨道半径间的关系如图所示，其中N的图线为双曲线的一支，则由图象可知

A. 物体M、N的线速度大小均不变
B. 物体M、N的角速度均不变
C. 物体M的角速度不变，N的线速度大小不变
D. 物体N的角速度不变，M的线速度大小不变

【答案】C

【解析】解：A、M为过原点的倾斜直线，说明M的向心力与半径成正比，根据知，M的角速度不变；
N为双曲线的一个分支，知N的向心力与半径成反比，根据知，N的线速度大小不变．故C正确，ABD错误．
故选：C
根据知，线速度不变，向心力与r成反比；根据知，角速度不变，向心力与r成正比．运用控制变量法进行分析．
解决本题的关键掌握向心力的不同表达形式，知道线速度一定，向心力与半径成反比，角速度一定，向心力与半径成正比．
 

12.[一般]如图所示，半径为的圆筒绕竖直中心轴转动，小物块A靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为，现要使A不下落，则圆筒转动的角速度至少为小物块A与筒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力  

A.
B.
C.
D.

【答案】D

【解析】

要使A不下落，筒壁对物体的静摩擦力与重力相平衡，筒壁对物体的支持力提供向心力，要使A刚不下落，静摩擦力达到最大，根据向心力公式即可求出角速度的最小值。
物体在圆筒内壁做匀速圆周运动，向心力是由筒壁对物体的支持力提供的。而物体放在水平圆盘上随着圆盘做匀速圆周运动时，此时的向心力是由圆盘的静摩擦力提供的。
【解答】
要使A不下落，则小物块在竖直方向上受力平衡，有：。
当摩擦力正好等于最大静摩擦力时，圆筒转动的角速度取最小值，筒壁对物体的支持力提供向心力，
根据向心力公式得：
而
解得：圆筒转动的角速度最小值，故ABC错误，D正确。
故选：D。
 

13.[一般]一质量为的小球，以的速度在半径1m的轨道上做匀速圆周运动时，所需的向心力为

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

小球做匀速圆周运动，已知小球的质量、线速度和轨道半径，根据向心力公式求解。
匀速圆周运动向心力公式形式较多，关键要能根据已知条件灵活选择。
【解答】
解：小球做匀速圆周运动时，所需的向心力为：
，故A正确，BCD错误。
故选A。
 

14.[一般]如图所示为工厂中的行车示意图，设钢丝长为3m，用它吊着质量为的铸件，行车以的速度匀速行驶，当行车突然刹车时，钢丝中受到的拉力

A.
B.
C.
D.

【答案】C

【解析】

行车突然停车的瞬间，铸件由于惯性，绕行车做圆周运动，在最低点时，重力和拉力的合力提供向心力。
本题关键要分析求出钢材的运动情况和受力情况，然后根据牛顿第二定律列式求解。
【解答】
由题意知，行车突然停车的瞬间，铸件开始做圆周运动，其所受合力提供向心力，
即：
解得：
根据牛顿第三定律可知，钢丝中受到的拉力为：。
故选C。
 

15.[一般]绳子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是

A. 若每秒转数相同，则绳短时易断
B. 若线速度大小一定，则绳短时易断
C. 若运动周期相同，则绳短时易断
D. 若线速度大小一定，则绳长时易断

【答案】B

【解析】

绳子的一端拴一重物，以手握住绳子另一端，使重物在水平面内做匀速圆周运动，靠拉力提供向心力，根据进行判断。

解决本题的关键知道重物做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行分析。

【解答】

A.每秒转数相同，知角速度相等，根据知，绳越短向心力越小，绳的拉力越小，越不容易断，故A错误；

线速度大小相等，根据知，绳越短，向心力越大，则绳子的拉力越大，绳子越容易断，故B正确，D错误；
C.转动的周期相同，则角速度相等，根据知，绳越短向心力越小，绳的拉力越小，越不容易断，故C错误。
故选B。
 

16.[较难]关于向心力的下列说法正确的是

A. 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B. 向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，但不能够改变速度的大小
C. 做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是不变的
D. 做圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力

【答案】B

【解析】

解：A、物体做圆周运动时就需要有向心力，向心力是由外界提供的，并不是物体本身产生的。故A错误。
B、向心力只改变使得的方向，不改变速度的大小，故B正确。
C、匀速圆周运动的物体向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，故C错误。
D、做匀速圆周运动的物体向心力由合力提供，变速圆周运动的物体向心力不一定由合力提供，而是由指向圆心方向的合力提供，故D错误。
故选：B。
物体做圆周运动时就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小．向心力的方向时刻改变，向心力也改变
本题考查对向心力的理解能力．关键要知道向心力不是什么特殊的力，其作用产生向心加速度，改变速度的方向，不改变速度的大小．
 

17.[较难]如图，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是

A. 小球受到重力、漏斗壁的支持力和向心力
B. 小球受到的重力大于漏斗壁的支持力
C. 小球受到的重力小于漏斗壁的支持力
D. 小球所受的合力的大小等于0

【答案】C

【解析】解：A、小球受到重力、支持力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力，故A错误。
B、小球靠重力和支持力的合力提供向心力，合力的方向沿水平方向，如图所示，可知支持力大于重力，故B错误，C正确。
D、小球所受的合力提供向心力，合力不为零，故D错误。
故选：C。
小球受重力和支持力作用，靠这两个力的合力提供向心力，由此分析即可．
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，注意受力分析，不能说小球受到向心力．
 

18.[较难]如图所示，有一种娱乐设施“魔盘”当“魔盘”高速旋转时，下列说法正确的是

A. 当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心
B. 当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时，人会逐渐靠近圆心
C. 人受到的向心力的作用应该向中心靠拢
D. 人受到的向心力的作用应该向边缘运动

【答案】A

【解析】

解：人随圆盘做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，当转速较大时，静摩擦力不够提供向心力，人将做离心运动．向心力不是物体受到的力．故A正确，BCD错误．
故选：A
人做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，当提供的力小于所需要的力，做离心运动，当提供的力大于所需要的力，做近心运动．
解决本题的关键搞清人随圆盘做圆周运动向心力的来源，知道向心力是物体做圆周运动所需要的力．
 

19.[困难]甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为，运动轨道半径之比为，当甲转过时，乙转过了，则它们的合外力大小之比为

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

根据甲乙的角度大小得出角速度之比，再根据得出合外力大小之比。
解决本题的关键知道物体做匀速圆周运动，合力等于向心力，掌握向心力大小的关系公式。
【解答】
当甲转过时，乙转过了，根据知，角速度之比为4：3，根据得，甲乙的质量比为1：2，轨道半径比为1：角速度之比为4：3，知所受的合外力之比为4：9，故D正确，ABC错误。 
故选D。
 

20.[困难]如图所示，将完全相同的两小球A，B均用长为的细绳悬于以速度向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触．由于某种原因，小车突然停止，此时细绳中张力之比为取

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

本题主要考查牛顿第二定律，向心力，小车突然停止运动，A球由于惯性，会向前摆动，将做圆周运动，B球受到小车前壁的作用停止运动，在竖直方向上拉力等于重力，根据牛顿第二定律求出A球绳的拉力，从而求出两悬线的拉力之比．
【解答】小车突然停止，B球也随之停止运动，故；A球开始从最低点向右摆动，由牛顿第二定律得 ，则 ，所以，C正确．
 

二、计算题（本大题共3小题）

21.[较易]一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示，已知小物块与盘面的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，求：
 

小物体的线速度大小；

小物体的向心力大小；

当圆盘的角速度增加到多大时，小物体会相对圆盘滑动？

【答案】

解：根据可得小物体的线速度大小为：
；
根据向心力公式可得小物体的向心力大小为：
；
最大静壁擦力
则
解得

【解析】略
 

22.[较易]长为的细线，拴一质量为的小球看作质点，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动这种运动通常称为圆锥摆运动，如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为时，g取；求：


线的拉力F；
小球运动的线速度的大小；
小球运动的角速度。

【答案】

解：小球受重力和拉力作用，两个力的合力提供向心力，根据合成法
根据牛顿第二定律得，，又
解得
小球的角速度

【解析】小球在重力和拉力合力作用下做圆周运动，靠两个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出拉力F、角速度、线速度和周期的大小。
解决本题的关键搞清小球做圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。
 

23.[较易]汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。如图所示，一辆质量的汽车可视为质点在水平公路的弯道上行驶，速度的大小，其轨迹可视为半径的圆弧。
 

求这辆汽车转弯时需要向心力的大小F；

请你从道路设计者或驾驶员的角度，提出一条可避免汽车在弯道处侧滑的措施。

【答案】

解：
需要向心力的大小；
从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需得向心力，而发生侧滑，转弯时要减速慢行。

【解析】直接考查向心力公式，很简单；
在水平公路的弯道上行驶，从驾驶员的角度，提出一条可避免汽车在弯道处侧滑的措施，就是减速慢行。