2018_2019学年高中物理第五章曲线运动课时自测(4).docx

5.6 向心力课时自测基础达标1.(多选)(2018宁德高一检测)对于做匀速圆周运动的物体所受的合力,下列判断正确的是()A.大小不变,方向一定指向圆心B.大小不变,方向也不变C.产生的效果既改变速度的方向,又改变速度的大小D.产生的效果只改变速度的方向,不改变速度的大小【解析】选A、D。做匀速圆周运动的物体所受合外力提供向心力,合力的大小不变,方向始终指向圆心,方向时刻改变,故A项正确,B项错误;做匀速圆周运动的物体所受合外力提供向心力,合力只改变速度的方向,不改变速度的大小,故C项错误,D项正确。2.(2018大连高一检测)系在细线上的小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动。若小球做匀速圆周运动的轨道半径为R,细线的拉力等于小球重力的n倍,则小球的()A.线速度v=B.线速度v=C.角速度=D.角速度=【解析】选C。细线的拉力等于小球重力的n倍,即为:nmg=m,解得:v=,故A、B项错误;根据拉力提供向心力可得:nmg=mR2,解得:=,故C项正确、D项错误。【补偿训练】如图所示,小球在一细绳的牵引下,在光滑水平桌面上绕绳的另一端O做匀速圆周运动。关于小球的受力情况,下列说法中正确的是()A.只受重力和支持力的作用B.只受重力和向心力的作用C.只受重力、支持力和拉力的作用D.只受重力、支持力、拉力和向心力的作用【解析】选C。小球受到重力、桌面的支持力和绳的拉力,竖直方向小球没有位移,重力和支持力平衡,绳的拉力提供向心力,故A、B、D项错误,C项正确。3.(多选)(2018黄冈高一检测)如图所示,置于竖直面内的光滑金属圆环半径为r,质量为m的带孔小球穿于环上,同时有一长为r的细绳一端系于圆环最高点,当圆环以角速度(0)绕竖直直径转动时()A.细绳对小球的拉力可能为零B.细绳和金属圆环对小球的作用力大小可能相等C.细绳对小球拉力与小球的重力大小不可能相等D.当=时,金属圆环对小球的作用力为零【解析】选C、D。以小球为研究对象,可能受到重力、支持力和拉力作用,受力情况如图所示。如果细绳对小球的拉力为零,则小球受到的重力与支持力的合力不可能提供向心力,故A项错误;细绳和金属圆环对小球的作用力大小如果相等,二者在水平方向的合力为零,则向心力为零,故B项错误;将拉力F和支持力N进行正交分解,根据平衡条件可得:竖直方向:Fcos60+Ncos60=mg,水平方向:Fsin60-Nsin60=mR2,其中R=rsin60=r,联立解得:F=mg+mr2,N=mg-mr2,所以细绳对小球拉力与小球的重力大小不可能相等,故C项正确;当=时,N=mg-mr2=0,所以此时金属圆环对小球的作用力为零,故D项正确。4.如图所示,半球形金属壳竖直固定放置,开口向上,半径为R,质量为m的物块,沿着金属壳内壁滑下,滑到最低点时速度大小为v,若物块与球壳之间的动摩擦因数为,则物块在最低点时,下列说法正确的是()A.受到向心力为mg+mB.受到的支持力为mg+mC.受到的摩擦力为mgD.受到的摩擦力方向为水平向右【解析】选B。向心力的大小为 Fn=m,故A项错误;物块在最低点时,根据牛顿第二定律得:N-mg=m,则有:N=mg+m,所以滑动摩擦力为:f=N=(mg+m),故B项正确,C项错误;物块相对于金属壳向右,则物块受到的滑动摩擦力方向水平向左,故D项错误。5.(2018滨州高一检测)利用如图实验装置可验证做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”关系,启动小电动机带动小球做圆锥摆运动,不计一切阻力,移动水平圆盘,当盘与球恰好相切时关闭电动机,让球停止运动,悬线处于伸直状态。利用弹簧秤水平径向向外拉小球,使小球恰好离开圆盘且处于静止状态时,测出水平弹力的大小F。(1)为算出小球做匀速圆周运动时所需的向心力,还应该进行的操作有_。A.用秒表测出小球运动周期TB.用刻度尺测出小球做匀速圆周运动半径rC.用刻度尺测出小球到绳的悬点的竖直高度hD.用天平测出小球质量m(2)小球做匀速圆周运动时,所受重力与绳拉力的合力大小_(选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧秤测出F大小。(3)当所测物理量满足_关系式时,则做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡。【解析】(1)选A、B、D。根据向心力公式Fn=mr分析知,为算出小球做匀速圆周运动时所需的向心力,需要测出小球的运动周期T、小球做匀速圆周运动的半径r和小球的质量m,故A、B、D项正确,C项错误。(2)据题,小球静止时,F等于绳拉力的水平分力,即有F=mgtan,是小球做匀速圆周运动时绳与竖直方向的夹角,由重力与绳拉力的合力提供向心力,重力与绳拉力的合力大小 F合=mgtan ,则 F合=F。(3)当Fn=F合,即mr=F时,做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡。答案:(1)A、B、D(2)等于(3)mr=F【补偿训练】(2018眉山高一检测)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。(1)在该实验中应用了_(选填“演绎法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。(2)如图是探究过程中某次实验时装置的状态,若皮带连接的两轮半径之比R1R2=31,则这两轮边缘的线速度大小之比为v1v2=_,两轮塔的角速度之比为12=_,标尺1和标尺2显示的向心力之比应为F1F2=_ _。(已知两钢球质量相等,运动半径相等)【解析】(1)根据F=mr2知,要研究小球受到的向心力大小与角速度