高中物理第2章圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度学业分层测评教科版必修2.pdf

精品教案可编辑2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度(建议用时：45 分钟)学业达标 1(多选)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是()A因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C物体所受的合外力D向心力和向心加速度的方向都是不变的【解析】做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合外力，由于指向圆心，且与线速度垂直，不能改变线速度的大小，只用来改变线速度的方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生的向心加速度也是变化的，所以A、D 错误，B、C正确【答案】BC2在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的选项是()【解析】由于雪橇在冰面上滑动，故滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即方向应为圆的切线方向，因做匀速圆周运动，合外力一定指向圆心，由此可知C 正确【答案】C3(2016广安市期中)关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向，下列说法中正确的是()A与线速度的方向始终相同B与线速度的方向始终相反C始终指向圆心精品教案可编辑D始终保持不变【解析】向心加速度的方向始终与线速度垂直，A、B、D 错误始终指向圆心，C正确【答案】C4如图 2-2-9为A、B两物体做匀速圆周运动的向心加速度a的大小随半径r变化的图象，其中A为双曲线的一个分支，由图可知()图 2-2-9AA物体运动的线速度大小不变BA物体运动的角速度不变CB物体运动的角速度不变DB物体运动的线速度大小不变【解析】由av2r知，做匀速圆周运动的物体线速度大小不变时，向心加速度与半径成反比，故A 正确，B 错误；由a2r知，角速度不变时，向心加速度与半径成正比，故C 正确，D 错误【答案】AC5质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为，如图 2-2-10所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为()图 2-2-10精品教案可编辑Am2RBmg24R2Cmg24R2D不能确定【解析】对小球进行受力分析，小球受两个力：一个是重力mg，另一个是杆对小球的作用力F，两个力的合力提供向心力由平行四边形定则可得：Fmg24R2，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为Fmg24R2.故选项 C 正确【答案】C6.如图 2-2-11所示，质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是()【导学号：67120026】图 2-2-11A线速度vAvBB运动周期TATBC它们受到的摩擦力FfAFfBD筒壁对它们的弹力FNAFNB【解析】由于两物体角速度相等，而rArB，所以vArAvBrB，A 项对；由于相等，则T相等，B 项错；因竖直方向受力平衡，Ffmg，所以FfAFfB，C 项错；弹力等于向心力，所以FNAmrA2FNBmrB2，D 项对【答案】AD7.(2014安徽高考)如图 2-2-12所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，盘面上离转轴距离2.5 m 处有一小物体与圆盘始终保持相对静止物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30，g取 10 m/s2.则的最大值是()精品教案可编辑图 2-2-12A.5 rad/s B3 rad/sC1.0 rad/s D0.5 rad/s【解析】当物体转到圆盘的最低点恰好不滑动时，受到的摩擦力最大，其受力如图所示(其中O为对称轴位置)由沿斜面的合力提供向心力，有 mgcos 30mgsin 30m2R得g4R1.0 rad/s，选项 C 正确【答案】C8.如图 2-2-13所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中轮上有A、B、C三点，这三点所在处的半径rArBrC，则这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是()图 2-2-13AaAaBaCBaCaAaBCaCaAaBDaCaBaA【解析】在题图中，A、B两点都在皮带上，线速度相等，即vAvB，因为rArB，av2r，所以可得到：aAaB；因为A、C在同一个轮子上，同一个轮子上的点具有相同的角速度，因为rArC，AC，所以aCaA，综上所述，A、B、C三点的向心加速度的大小关系为：aCaAaB.精品教案可编辑【答案】C能力提升 9.(多选)球A和球B可在光滑杆上无摩擦滑动，两球用一根细绳连接如图2-2-14所示，球A的质量是球B的两倍，当杆以角速度匀速转动时，两球刚好保持与杆无相对滑动，那么()图 2-2-14A球A受到的向心力大于球B受到的向心力B球A转动的半径是球B转动半径的一半C当A球质量增大时，球A向外运动D当增大时，球B向外运动【解析】因为杆光滑，两球的相互拉力提供向心力，所以FAFB，A 错误；由Fm2r，mA2mB，得rB2rA，B 正确；当A球质量增大时，球A向外运动，C 正确；当增大时，球B不动，D 错误【答案】BC10.(多选)如图 2-2-15所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是()图 2-2-15精品教案可编辑AQ受到桌面的支持力变大BQ受到桌面的静摩擦力变大C小球P运动的角速度变大D小球P运动的周期变大【解析】根据小球做圆周运动的特点，设绳与竖直方向的夹角为，故FTmgcos，对物体受力分析由平衡条件FfFTsin mgtan，FNFTcos MgmgMg，故在增大时，Q受到的支持力不变，静摩擦力变大，A 选项错误，B 选项正确；由mgtan m2Lsin，得gLcos，故角速度变大，周期变小，故C 选项正确，D 选项错误【答案】BC11 (2016资阳市期末)如图 2-2-16所示，水平转盘上放有质量为m的物块，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳中张力为零)，物块与转盘间最大静摩擦力是其重力的k倍，求：图 2-2-16(1)转盘的角速度为1kg2r时绳中的张力T1.精品教案可编辑(2)转盘的角速度为23kg2r时绳中的张力T2.【解析】设角速度为0时绳刚好被拉直且绳中张力为零，则由题意有：kmgm20r解得：0kgr.(1)当转盘的角速度为1kg2r时，有：10，物体所受最大静摩擦力不足以提供物体随转盘做圆周运动所需向心力则：kmgT2m22r解得：T212kmg.【答案】(1)0(2)12kmg12.如图2-2-17所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动现测得转台半径R0.5 m，离水平地面的高度H0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s0.4 m 设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g10 m/s2.求：图 2-2-17(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；精品教案可编辑(2)物块与转台间的动摩擦因数.【导学号：67120027】【解析】(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H12gt2在水平方向上有sv0t由式解得v0sg2H代入数据得v01 m/s.(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有fmmv20RfmN mg由式解得v20gR代入数据得0.2.【答案】(1)1 m/s(2)0.2