物理必修 第二册第六章 圆周运动2 向心力习题

这是一份物理必修 第二册第六章 圆周运动2 向心力习题，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．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
2．如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．仅受重力和台面的支持力
B．受重力、台面的支持力、静摩擦力和向心力
C．受重力、台面的支持力、沿切线与速度方向相反的静摩擦力
D．受重力、台面的支持力、指向圆心的静摩擦力
3．关于物体做曲线运动的条件，以下说法中正确的是（ ）
A．物体在恒力作用下，不可能做曲线运动
B．物体在变力作用下，不可能做匀速圆周运动
C．物体在变力作用下，一定做曲线运动
D．物体在受到与速度不在同一直线上合外力的作用下，一定做曲线运动
4．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0
5．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
6．如图所示，质量为m1的球1与质量为m2的球2放置在“J2130向心力演示仪”上。该演示仪可以巧妙地将向心力转化为竖直方向的效果进行显示，左边立柱可显示球1所受的向心力F1的大小，右边立柱可显示球2所受的向心力F2的大。皮带与轮A、轮B有多种组合方式，图示为其中的一种组合，此时连接皮带的两轮半径。图中两球距离立柱转轴中心的距离，下列说法正确的是（ ）
A．若，转动手柄，则立柱上应显示
B．若，仅将球1改放在N位置，转动手柄，则立柱上应显示
C．若，仅调整皮带位置使，则立柱上应显示
D．若，既调整皮带位置使，又将球1改放在N位置，则立柱上应显示
7．物理的学习除了知识外，更重要的是领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，下列关于思想与方法的说法中不正确的是（ ）
A．如图甲，根据速度定义，当非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想
B．如图乙，利用蜡块和玻璃管研究合运动和分运动时应用了等效的思想
C．如图丙，在“探究平抛运动的在竖直方向上的分运动”的实验中，应用了比较研究法
D．如图丁，在“探究向心力大小的表达式的实验中”应用了微元法
8．物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受合力必须等于零B．物体所受合力的大小不变，方向不断改变
C．物体所受合力的大小可能变化D．物体所受合力不变
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，一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个木块，当圆盘匀角速度转动时，木块随圆盘一起运动，那么（ ）
A．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心
B．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心
C．当圆盘的角速度超过一定数值时，木块将滑动
D．因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
11．如图所示，质量不计的轻质弹性杆插入桌面上的小孔中，杆的另一端固定一质量为m的小球，今使小球在水平面内作半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，则下列说法正确的是 ( )

A．小球所受的合外力大小为mω2R
B．小球所受的合外力大小为
C．小球对杆作用力的大小为
D．小球对杆作用力的大小为
12．如图所示，一辆汽车正通过一段弯道公路，视汽车做匀速圆周运动，则（ ）
A．该汽车向心力恒定不变
B．汽车左右两车灯的角速度大小相等
C．若速率不变，则跟公路外道相比，汽车在内道行驶时所受的向心力较大
D．若速率不变，则跟晴天相比，雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所受的向心力较小
三、解答题
13．物体做匀速圆周运动时，下列说法是否正确?为什么?
（1）物体一定受到恒力的作用。
（2）物体所受合外力必须等于零。
（3）物体所受合外力的大小可能变化。
（4）物体所受合外力的大小不变，方向不断改变。
14．用绳子拴一个物体，在竖直平面内做圆周运动，当物体到达最高点时，有人说：
（1）这时物体受到三个力作用：重力、绳子拉力以及向心力；
（2）因为上述三个力的方向都是向下的，但物体不下落，可见物体还受到一个方向向上的力和这些力平衡着。
以上说法正确吗？为什么？
15．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。
参考答案：
1．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.
2．D
【详解】在竖直方向上，硬币受重力和台面的支持力；在水平方向上，硬币受指向圆心的静摩擦力，从而提供向心力，向心力是效果力，分析受力个数时不能将其与其他性质力放在一起，故ABC错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】A．物体在受到与速度方向不在一条直线上的恒力作用下，做匀变速曲线运动，故A项错误；
B．物体做匀速圆周运动时，受到方向始终指向圆心的变力作用，故B项错误；
C．物体在大小改变、方向始终与速度共线的力作用下，一定做直线运动，故C项错误；
D．物体在受到与速度不在同一直线上合外力的作用下，一定做曲线运动，故D项正确。
故选D。
4．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。
5．B
【详解】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体进行受力分析，如图所示
物体受重力G、向上的静摩擦力和指向圆心的弹力，其中重力G与静摩擦力平衡，弹力提供向心力，ACD错误，B正确。
故选B。
6．C
【详解】转动过程中两轮盘边缘靠同一根皮带传动，皮带不打滑，则边缘的点线速度相等，由于皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而
根据
可知，若且，撬动手柄，则
故A错误；
B．仅将球1改放在N位置，则，根据
可知，若，则
故B错误；
C．仅调整皮带位置使，两轮边缘线速度相等，根据
可知
根据
可知，若，则
故C正确；
D．调整皮带位置使，两轮边缘线速度相等，根据
可知
根据
可知，将球1改放在N位置，则
则F1与F2不确定，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】A．根据速度定义式
非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想，故A正确，不符合题意；
B．通过蜡块的运动探究合运动和分运动之间的关系，体现了等效的思想， 故B正确，不符合题意；
C．在“探究平抛运动的在竖直方向上的分运动”的实验中，判断竖直方向上的运动是否是自由落体运动，运用了类比法，即比较研究法，故C正确，不符合题意；
D．在“探究向心力大小的表达式的实验中”应用了控制变量法，故D错误，符合题意。
故选D。
8．B
【详解】A．物体做匀速圆周运动时，需要物体受到的合力提供向心力，因此物体所受合力不等于零，A错误；
B．物体所受合力一直与速度方向垂直，速度大小不变，可方向时刻在改变，所以合力方向时刻在改变，B正确；
C．因为物体做匀速圆周运动时，所受合力一直与速度方向垂直，合力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以当速度大小不变时，所受合力大小不变，C错误；
D．物体所受合力的大小不变，方向时刻改变，物体所受合力是变力，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．BC
【详解】ABD．对木块受力分析可知，木块受到重力、支持力和摩擦力的作用，重力是竖直向下的，支持力是竖直向上的，重力和支持力都在竖直方向上，这两个力为平衡力，只有摩擦力作为了物体做圆周运动的向心力，所以摩擦力的方向应该是指向圆心的，AD错误B正确；
C．当圆盘的角速度超过一定数值时，最大静摩擦力不足以提供向心力，则木块将滑动，做离心运动，故C正确。
故选BC。
11．AD
【详解】AB．小球所受合力提供匀速圆周运动的向心力，即
F合=mRω2
故A正确，B错误；
CD．小球受重力和杆子对它的作用力F，根据力的合成有
F2-（mg）2=（F合）2
所以
故C错误，D正确。
故选AD。
【点睛】解决本题的关键知道小球匀速圆周运动的向心力由重力和杆子对它作用力的合力提供．根据向心力求出合力，根据力的合成求出杆子的作用力。
12．BC
【详解】A．向心力是矢量，方向时刻变化，A错误；
B．汽车整体的角速度相等，左右两个灯的角速度相同，B正确；
C．若汽车以恒定的线速度大小转弯，根据
在内轨道时转弯半径小，故在内轨道时向心力大，C正确；
D．根据
知向心力不会因为天气而变化，只是雨天路面较滑，最大静摩擦力减小，D错误。
故选BC。
13．综上所述可知（1）（2）（3）说法错误，（4）说法正确。理由见解析
【详解】物体做匀速圆周运动时，运动状态不断变化，所受合外力不可能为零，并且合外力的大小不变但方向不断变化，所以物体所受合外力不是恒力。综上所述可知（1）（2）（3）说法错误，（4）说法正确。
14．不正确，理由见解析
【详解】（1）说法不正确，这时物体可能受到重力和绳子拉力的作用，此时重力和绳子拉力的合力提供向心力；也可能只受到重力的作用，即重力恰好能够提供物体在最高点的向心力。向心力是根据作用效果命名的力，它是由其它力（或其它力的合力）所提供的，受力分析时不能把向心力单独作为一个力来分析。
（2）说法不正确，物体在最高点时并不处于平衡状态，因此没有受到一个竖直向上的力，之所以不下落是因为物体具有惯性，在运动过程中有沿切线方向飞出的离心趋势，在通过最高点后物体在向心力的作用下仍不断改变速度方向。
15．(1)(2)(3)
【详解】(1)车速率恒定，摩托车通过与圆心O在同一水平面上的B点时牵引力恰好为零，此时摩托车所受摩擦阻力f与重力平衡，所以有
而根据向心力公式有
解得：
运动员完成一次圆周运动所需的时间
(2)在A点由向心力公式得
而
所以有
(3)在C点由向心力公式得
而
所以有