人教版 (2019)必修 第二册2 向心力综合训练题

6.2向心力同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使得摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球的受力情况，（不计空气阻力）下列说法中正确的是（　　）

A．摆球受重力、拉力和向心力的作用 B．摆球受拉力和向心力的作用

C．摆球受重力和拉力的作用 D．摆球受重力和向心力的作用

2．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供（　　）

A．重力 B．弹力 C．静摩擦力 D．滑动摩擦力

3．关于力与运动，下列说法正确的是（　　）

A．若物体受到恒力作用，则物体一定做直线运动

B．若物体受到变力作用，则物体一定做曲线运动

C．若物体做匀速圆周运动，则物体受到的合力一定为变力

D．若物体做匀变速曲线运动，则物体受到的合力一定为变力

4．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（　　）

A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了

C．物体所受弹力和摩擦力都减小了 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变

5．如图，小明在游乐园乘坐摩天轮。已知摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动。当小明从最低点a处转动到水平位置d处的过程中，小明（　　）

A．对座舱的压力大小不变

B．所受合外力的大小逐渐变大

C．在水平方向的受力大小逐渐变大

D．在水平方向的受力大小保持不变

6．飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，严重时会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100m/s时，圆弧轨道的最小半径为（取）（   ）

A．100m B．111m C．125m D．250m

7．如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是（　　）

A．螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡

B．螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外，背离圆心

C．此时手转动塑料管的角速度

D．若杆的转动加快，螺丝帽有可能相对杆发生运动

8．关于曲线运动和运动合成的下列说法中正确的是（　　）

A．匀速圆周运动是匀加速曲线运动

B．做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的

C．做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比

D．做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比

9．关于曲线运动，下列说法正确的是(     )

A．做曲线运动的物体，加速度可能不变

B．做曲线运动的物体，速度也可以保持不变

C．做曲线运动的物体，它受到的合外力方向可能与速度方向相同

D．只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心

10．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A和挡板C处

B．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

C．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，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处

D．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

11．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

12．在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，且m1=2m2，用细线把两球连起来，当盘架匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动。如图所示，此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为（          ）

A．1∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2

13．如图所示，是某课外研究小组设计的可以用来测量转盘转速的装置．该装置上方是一与转盘固定在一起有横向均匀刻度的标尺，带孔的小球穿在光滑细杆与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在转动轴上，小球可沿杆自由滑动并随转盘在水平面内转动．当转盘不转动时，指针指在O处，当转盘转动的角速度为时，指针指在A处，当转盘转动的角速度为时，指针指在B处，设弹簧均没有超过弹性限度，则与的比值为

A． B． C． D．

14．甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力之比为（　　）

A．1∶4 B．2∶3 C．4∶9 D．9∶16

15．关于向心力，下列说法正确的是（　　）

A．做圆周运动的物体所受的合力一定是向心力

B．向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小

C．物体除受其他的力外还要受到一个向心力的作用

D．做匀速圆周运动的物体所受向心力不变

二、填空题（共4题）

16．中国航天员首次进行太空授课，通过趣味实验展示了物体在完全失重状态下的一些物理现象。其中一个实验如图所示，将支架固定在桌面上，细绳一端系于支架上的O点，另一端拴着一颗钢质小球。现将细绳拉直但未绷紧，小球被拉至图中a点或b点并进行以下操作，在a点轻轻放手，小球将________（填写“竖直下落”或“静止不动”）；在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球，小球将________（填写“做匀速圆周运动”或“沿圆弧做往复摆动”）。

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．如图所示，在轮B上固定一同轴小轮A，轮B通过皮带带动轮C，皮带和两轮之间没有滑动，A、B、C三轮的半径依次为r1、r2和r3.绕在A轮上的绳子，一端固定在A轮边缘上，另一端系有重物P，当重物P以速度v匀速下落时，C轮转动的角速度__________  

19．如图所示为向心力演示装置，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板（即挡板、、C）对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。利用此装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。已知小球在挡板、、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。

（1）要探究向心力与轨道半径的关系时，把皮带套在左、右两个塔轮的半径相同的位置，把两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球放置在挡板______和挡板______位置（选填“A”、“B”或“C”）。

（2）把两个质量不同的小球分别放在挡板A和C位置，皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为1∶2，则放在挡板A处的小球与C处的小球角速度大小之比为______。

（3）把两个质量相同的小球分别放在挡板B和C位置，皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为3∶1，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为______。

三、综合题（共4题）

20．某游乐设施如图所示，由半圆形APB和直线BC组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道内壁光滑。已知APB部分的半径，BC段长。弹射装置将一质量的小球（可视为质点）以水平初速度从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道水平抛出，落地点D离C点的水平距离为，桌子的高度，不计空气阻力，取，求：

(1)小球水平初速度的大小；

(2)小球在半圆形轨道上运动时的角速度以及从A点运动到C点的时间t；

(3)小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力F的大小。

21．如图所示，一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演，若摩托车运动的速率恒为，人和车的总质量为，摩托车受到的阻力是摩托车对轨道压力的k倍，且。摩托车通过与圆心O在同一水平面上的B点向下运动时牵引力恰好为零，摩托车车身的长度不计，g取，试求：

(1)运动员完成一次圆周运动所需的时间；（取3.14）

(2)摩托车通过最低点A时牵引力的大小；

(3)摩托车通过最高点C时牵引力的大小。

22．长为L的细线，拴一质量为m的小球，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.求摆线L与竖直方向的夹角为α时：

(1)线的拉力F；

(2)小球运动的线速度的大小；

(3)小球运动的角速度及周期．

23．如图所示为一皮带传动装置，、分别为大轮和小轮的圆心。请在图上标出点的线速度方向和质点的向心力方向___________。

参考答案：

1．C

2．B

3．C

4．D

5．C

6．C

7．A

8．D

9．A

10．B

11．D

12．D

13．C

14．C

15．B

16．     静止不动     做匀速圆周运动

17．     =         

18．

19．     相同     C     B（或者B   C）     2∶1     2∶9

20．(1)；(2)25rad/s，；(3)

21．(1)(2)(3)

22．（1）   ； （2）；（3） ；

23．