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 新人教版必修2.doc

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fnmmr2mv，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fmgm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 bmcm 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行四边形定则可得：fm，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.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()a乘客受到的向心力大小约为200 nb乘客受到的向心力大小约为539 nc乘客受到的向心力大小约为300 nd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fm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fm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 .答案： 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，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，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 mc0.16 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rmax0.32 m，当m有靠近轴心运动的趋势时，有mgfmaxm2rmin，解得rmin0.08 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)()a11b12c13d14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，famgm，可得fa3mg，故fbfa13.12(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，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()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fn，向心力fn，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，m2rm.所以，小球的线速度v，角速度，周期t2 .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，由牛顿第二定律得fnmg，得fnmg，则滑动摩擦力为fffnm.答案：m14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)