2019-2020学年高中物理第5章曲线运动第6节向心力课时分层训练511575.pdf

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1、 1 第 6 节 向心力 课时分层训练 基础达标练 1以下关于向心力及其作用的说法中正确的是()A向心力既改变圆周运动物体速度的方向，又改变速度的大小 B在物体所受力中，只有指向圆心的力才是向心力 C向心力是按照力的性质命名的 D做匀速圆周运动的物体所受的合外力即为物体的向心力 解析：选 D 向心力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，故 A 错误；向心力是效果力，不是物体做圆周运动受到的力，匀速圆周运动的物体向心力由合力提供，故 B、C 错误，D 正确 2一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做加速圆周运动(如图所示)，则关于

2、木块A的受力，下列说法正确的是()A木块A受重力、支持力和向心力 B木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心 C木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反 D木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力沿半径方向的分力提供向心力 解析：选 D 木块A受重力、支持力和静摩擦力，木块随圆盘做加速圆周运动，摩擦力沿半径方向的分力提供向心力，摩擦力沿切线方向的分力改变速度的大小 所以两个分力合成后的合力不沿半径方向，不指向圆心，故 D 选项正确 3如图所示，在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心能正确表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的图是()解析：选 C 由于雪

3、橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即沿圆的切线方向；因雪橇做匀速圆周运动，合力一定指向圆心故 C 选项正确 4做匀速圆周运动的物体，它所受的向心力的大小必定与()A线速度平方成正比 B角速度平方成正比 2 C运动半径成反比 D线速度和角速度的乘积成正比 解析：选 D 因做匀速圆周运动的物体满足关系Fnmv2RmR2mv，由此可以看出在R、v、是变量的情况下，Fn与R、v、是什么关系不能确定，只有在R一定 的情况下，向心力才与线速度的平方、角速度的平方成正比；在v一定时，Fn与R成反比；一定时，Fn与R成正比故选项 A、B、C 错误，而从Fnmv看，因m是不变的，故选项 D 正确

4、 5秋千的吊绳有些磨损在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千()A在下摆过程中 B在上摆过程中 C摆到最高点时 D摆到最低点时 解析：选 D 当秋千摆到最低点时速度最大，由Fmgmv2l知，吊绳中拉力F最大，吊绳最容易断裂，选项 D 正确 6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，如图所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为()Am2R Bm g24R2 Cm g24R2 D不能确定 解析：选 C 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，两个力的合力充当向心力由平

5、行四边形定则可得：Fm g24R2，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为Fm g24R2.故选项 C 正确 7(多选)如图所示，上海磁浮线路的最大转弯处半径达到 8 000 m，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1 300 m 一个质量为50 kg的乘客坐在以360 km/h的不变速率行驶的车里，随车驶过半径为 2 500 m 的弯道，下列说法正确的是()3 A乘客受到的向心力大小约为 200 N B乘客受到的向心力大小约为 539 N C乘客受到的向心力大小约为 300 N D弯道半径设计特别长可以使乘客在转弯时更舒适 解析：选 AD 根据向心力公式Fmv2r

6、可计算出乘客受到的向心力大小约为 200 N，A 正确，B、C 错误；根据Fmv2r可知，在m、v保持不变的情况下，r越大，乘客所受的向心力越小，在转弯时乘客更舒适，D 正确 8有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘 转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为.不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度与夹角的关系 解析：设转盘角速度为，钢绳与竖直方向夹角为，座椅到中心轴的距离：RrLsin，对座椅分析有：Fnmgtan mR2，联立两式得 gtan rLsin.答案：gta

7、n rLsin 能力提升练 9未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力为达到上述目的，下列说法正确的是()A旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大 B旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小 4 C宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大 D宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小 解析：选 B 旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mgm2r，解得gr，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航

8、员的质量无关，选项 B 正确 10(多选)如图所示，在水平转台上放一个质量M2 kg 的木块，它与转台间的最大静摩擦力为Fmax6.0 N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O(孔光滑)悬挂一个质量m1.0 kg 的物体，当转台以角速度5 rad/s 匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取 10 m/s2，M、m均视为质点)()A0.04 m B0.08 m C0.16 m D0.32 m 解析：选 BCD 当M有远离轴心运动的趋势时，有mgFmaxM2rmax，解得rmaxmgFmaxM20.32 m，当M有靠近轴心运动的趋势时，有mgFmaxM2rmin，解得

9、rminmgFmaxM20.08 m，则 0.08 mr0.32 m故选项 B、C、D 正确，A 错误 11如图所示，将完全相同的两小球A、B，用长为L0.8 m 的细绳悬于以v4 m/s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，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FBFA为(g取 10 m/s2)()A11 B12 C13 D14 解析：选 C 当车突然停下时，B球不动，绳对B球的拉力仍为小球的重力，A球向右摆动做圆周运动，则突然停止时A球所处的位置为圆周运动的最低点，根据牛顿第二定律得，FAmgmv2L，可得FA3mg，故FBFA13.12(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴

10、线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则()5 AA球的角速度必小于B球的角速度 BA球的线速度必小于B球的线速度 CA球的运动周期必大于B球的运动周期 DA球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 解析：选 AC 两个小球均受到重力mg和筒壁对它的弹力FN的作用，其合力必定在水平面内时刻指向圆心由图可知，筒壁对球的弹力FNmgsin，向心力Fnmgtan，其中为圆锥顶角的一半对于A、B两球因质量相等，角也相等，所以A、B两小球受到筒壁的弹力大小相等，A、B两小球对筒壁的压力大小相等，D 错误；由牛顿第二定律知，mgtan

11、 mv2rm2rm42rT2.所以，小球的线速度vgrtan，角速度grtan，周期T2 rtan g.由此可见，小球A的线速度必定大于小球B的线速度，B 错误；小球A的角速度必小于小球B的角速度，小球A的周期必大于小球B的周期，A、C 正确 13如图所示，质量为m的物体，沿半径为r的圆轨道自A点滑下，A与圆心O等高，滑至B点(B点在O点正下方)时的速度为v.已知物体与轨道间的动摩擦因数为，求物体在B点所受的摩擦力 解析：物体由A滑到B的过程中，受到重力、轨道弹力及摩擦力的作用，做圆周运动 物体在B点的受力情况如图所示，其中轨道弹力FN与重力Gmg的合力提供物体做圆周运动的向心力，由牛顿第二定

12、律得FNmgmv2r，得FNmgmv2r，则滑动摩擦力为FfFN 6 mgv2r.答案：mgv2r 14如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的倍，转盘的角速度由零逐渐缓慢增大，求：(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为 3g2r时，绳子对物体拉力的大小 解析：(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零且角速度达到最大，设转盘转动的角速度为0，则mgm02r，得0 gr.(2)当 3g2r时，0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，Fmgm2r 即Fmgm3g2rr，得F12mg.答案：(1)gr(2)12mg