人教版 (2019)必修 第二册2 向心力综合训练题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 向心力综合训练题，共4页。试卷主要包含了50，90等内容，欢迎下载使用。

A.两球受到的向心力大小相等
B.P球受到的向心力大于Q球受到的向心力
C.两球均受到重力、支持力和向心力三个力的作用
D.当ω增大时,Q球将沿杆向外运动
【解析】选A。两球均受到重力、支持力和绳子的拉力作用,向心力是三个力的合力;两球的重力均与支持力平衡,由绳的拉力提供向心力,则P球受到的向心力等于Q球受到的向心力,所以A选项是正确的,B、C错误;根据向心力大小相等得mPrP=mQrQ,因为角速度相同,此方程与角速度无关,所以当ω增大时,两球半径不变,P球不会沿杆向外运动,Q球也不会沿杆向外运动,故D错误。
2.如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①、②分别放在转盘A、B上,它们到所在转盘转轴的距离之比为2∶1。a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a、b的轮半径之比为1∶2,用皮带连接a、b两轮转动时,钢球①、②所受的向心力之比为( )
A.8∶1 B.4∶1 C.2∶1 D.1∶2
【解析】选A。皮带传动,边缘上的点线速度大小相等,所以va=vb,a轮、b轮半径之比为1∶2,所以由v=rω得:==,共轴的点角速度相等,两个钢球的角速度分别与共轴轮的角速度相等,则=。根据向心加速度a=rω2,则知=。钢球的质量相等,由F=ma得,向心力之比为=,所以A正确,B、C、D错误。
3.用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢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钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持____________相同。
A.ω和rB.ω和mC.m和rD.m和F
(2)如图中所示,两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与____________的关系。
A.质量mB.半径rC.角速度ω
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶9,与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为____________。
A.1∶3B.3∶1C.1∶9D.9∶1
【解析】在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。
(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半径r,即保持角速度与半径相同,故选A。
(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r可知研究的是向心力与角速度的关系,故选C。
(3)根据F=mω2r可知,两球的向心力之比为1∶9,半径和质量相等,则转动的角速度之比为1∶3,因为靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等,根据v=rω可知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3∶1,故选B。
答案:(1)A (2)C (3)B
4.如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置,做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆盘上,力传感器测量向心力F,速度传感器测量圆柱体的线速度v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变,来探究向心力F与线速度v的关系:
(1)该同学采用的实验方法为____________。
A.等效替代法B.控制变量法
C.理想化模型法D.比值法
(2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了五组F、v数据,如表所示:
该同学对数据分析后,在图乙坐标纸上描出了五个点。
①作出F-v2图线;
②若圆柱体运动半径r=0.2 m,由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m=____________kg(保留两位有效数字)。
【解析】(1)实验中研究向心力和线速度的关系,保持圆柱体质量和运动半径不变,采用的实验方法是控制变量法,所以B选项是正确的。
(2)①作出F-v2图线,如图所示:
②根据F=知,图线的斜率k=,则有:=,代入数据计算得出:m=0.18 kg。
答案:(1)B (2)①见解析图 ②0.18
v/(m·s-1)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
F/N
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90