2020版新教材高中物理3.2.1向心力与向心加速度课堂检测（含解析）鲁教版.docx

向心力与向心加速度1.关于向心加速度,下列说法中正确的是()A.向心加速度是描述线速度变化快慢的物理量B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小C.向心加速度大小恒定,方向时刻改变D.向心加速度的大小也可以用a=来计算【解析】选B。加速度是描述速度变化快慢的物理量,而向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,故A错误,B正确。根据向心加速度的计算公式a=可知,只有匀速圆周运动的向心加速度大小才恒定,故C错误。圆周运动的加速度是时刻改变的,向心加速度是瞬时加速度而不是平均加速度,故不能用a=来计算,只能用a=或a=r2=r=(2f)2r来计算,故D错误。2.如图所示,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受合力F的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是()【解析】选C。橡皮块做加速圆周运动,合力不指向圆心,但一定指向圆周的内侧;由于做加速圆周运动,速率不断增加,故合力与速度的夹角小于90,选项C正确。3.如图所示,在水平转动的圆盘上,两个完全一样的木块A、B一起随圆盘做匀速圆周运动,旋转的角速度为,已知A、B木块所在的两点到圆盘中心O的距离为rA和rB,则两木块的向心力之比为()A.rArBB.C.D.【解析】选A。木块A、B在绕O点旋转的过程中,是木块与圆盘间的静摩擦力提供了向心力,因两木块旋转的角速度等大,质量一样,由向心力公式F=mr2得FA=mrA2FB=mrB2由两式得FAFB=rArB,故答案应选A。4.儿童乐园中,一个质量为15 kg的小孩骑在旋转木马上随木马一起在水平面内匀速转动。已知转轴距木马5 m远,每10 s转1圈,把小孩的转动看作匀速圆周运动。(2取10)求:(1)小孩转动的角速度的大小。(2)小孩转动的向心加速度的大小。(3)小孩转动的向心力的大小。【解析】(1)小孩转动的角速度为:= rad/s=0.2 rad/s(2)根据a=2r得小孩转动的向心加速度为:a=(0.2)25 m/s2=2 m/s2(3)根据F=m2r得,F=15(0.2)25 N=30 N答案:(1)0.2 rad/s(2)2 m/s2(3)30 N情境:太空探索是当前各大国都在花重金打造的项目,但在星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,从而导致宇航员身体不适,为缓解这种不适,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,可以感受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。问题:(1)为达到上述目的,如果使转动角速度小一些,对旋转舱的半径有什么要求?(2)旋转舱大小的设计与宇航员的质量有无关系?为什么?【解析】(1)宇航员在舱内受到的支持力与他站在地球表面时受到的支持力大小相等,mg=mr2,即g=r2,可见越小,r就应越大;(2)从(1)结果可知宇航员随舱旋转角速