高中物理 2.2《圆周运动的向心力》知能优化训练（含解析） 教科版必修2.doc

高中物理教科版必修二：2.2圆周运动的向心力知能优化训练（含解析）1下列各种运动中，不属于匀变速运动的是()a斜抛运动b匀速圆周运动c平抛运动 d竖直上抛运动解析：选b.匀变速运动指的是加速度不变的运动，据斜抛运动、平抛运动及竖直上抛运动的定义可知，三种运动中均是只有重力作用，运动的加速度都是重力加速度，即这三种运动都是匀变速运动，而匀速圆周运动的加速度方向指向圆心，故此加速度方向时刻在变化，匀速圆周运动属于变加速运动，符合题意的选项为b.2(2011年山西大学附中高一月考)荡秋千是儿童喜爱的运动，当秋千荡到最高点时小孩的加速度方向可能是图229中所示的()图229a1方向b2方向c3方向 d4方向解析：选b.小孩在最高点时速度为零，由a可知，此时的向心加速度为零，小孩只沿切线方向加速，切向加速度不为零，所以在最高点时小孩的加速度方向为2方向，b选项正确3如图2210所示，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则()图2210a物体的合外力为零b物体的合力大小不变，方向始终指向圆心oc物体的合外力就是向心力d物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)解析：选d.物体做加速曲线运动，合力不为零，a错物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力等于向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合外力的方向夹角为锐角，合力与速度不垂直，b、c错，d对4(2011年洛阳高一检测)如图2211所示，将一质量为m的摆球用长为l的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球的受力情况，下列说法中正确的是()图2211a摆球受重力、拉力和向心力的作用b摆球受拉力和向心力的作用c摆球受重力和拉力的作用d摆球受重力和向心力的作用解析：选c.我们在进行受力分析时，“物体受到哪几个力的作用”中的力是指按照性质命名的力，显然，物体只受重力g和拉力t的作用，而向心力f是重力和拉力的合力，如图所示也可以认为向心力就是t沿水平方向的分力t2，显然，t沿竖直方向的分力t1与重力g平衡所以，本题正确选项为c.5.图2212有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图2212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：对座椅进行受力分析，如图所示y轴上：fcosmg，x轴上 ：fsinm2(rlsin)，则由得：tan，因此 .答案： 一、选择题1在地球上，赤道附近的物体a和北京附近的物体b，随地球的自转而做匀速圆周运动，可以判断()a物体a与物体b的向心加速度都指向地心b物体a的线速度的大小小于物体b的线速度的大小c物体a的角速度的大小小于物体b的角速度的大小d物体a的向心加速度的大小大于物体b的向心加速度的大小解析：选d.a、b均做匀速圆周运动，合外力提供向心力指向圆周运动的圆心，a错；vara，vbrb，b错；ab，c错；aa2ra，ab2rb，d对2.图2213图2213为质点p、q做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图线，表示质点p的图线是双曲线，表示质点q的图线是过原点的一条直线由图线可知()a质点p的线速度大小不变b质点p的角速度大小不变c质点q的角速度随半径变化d质点q的线速度大小不变解析：选a.根据图像提供的曲线的性质建立起质点做匀速圆周运动的向心加速度a随半径r变化的函数关系，再根据这个函数关系，结合向心加速度的计算公式作出判断3小球做匀速圆周运动的半径为r，向心加速度为a，则()a小球的角速度b小球的运动周期t2c小球在时间t内通过的路程std小球在时间t内通过的路程st解析：选bd.由ar2可得到，故a错，由t可得t2，b正确，小球在时间t内路程srtrtt，c错、d对4(2011年南京高一检测)甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为12，转动半径之比为12，在相等时间里甲转过60，乙转过45，则它们所受的合外力之比为()a14 b23c49 d916解析：选c.由得甲乙604543，由fm2r，得.c正确5我们经常在电视中看到男、女花样滑冰运动员手拉手在冰面上旋转并表演各种优美的动作现有甲、乙两名花样滑冰运动员，m甲80 kg，m乙40 kg，他们面对面拉着弹簧测力计各自以他们连线上某一点为圆心做匀速圆周运动，若两人相距0.9 m，弹簧测力计的示数为600 n，则()a两人的线速度相同，为0.4 m/sb两人的角速度相同，为5.0 rad/sc两人的运动半径相同，都是0.45 md两人的运动半径不同，甲的半径是0.3 m、乙的半径是0.6 m解析：选bd.甲、乙两人绕共同的圆心做匀速圆周运动，角速度相同，半径之和为两人间的距离，向心力为彼此间的拉力故有f向m甲2r甲m乙2r乙600 n，r甲r乙0.9 m解上述两式得b、d正确6质量分别为m和m的两个小球，分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，拴m和m的悬线与竖直方向夹角分别为和，如图2214所示，则()图2214acos bcos2cosctan dtantan答案：a7如图2215所示，天车下吊着两个质量都是m的工件a和b，整体一起向左匀速运动，系a的吊绳较短，系b的吊绳较长，若天车运动到p处突然静止，则两吊绳所受拉力fa、fb的大小关系是()图2215afafbmg bfafbmgcfafbmg dfafbmg解析：选a.当天车突然停止时，a、b两物体将做圆周运动，在最低点时，向心力由吊绳的拉力与重力的合力提供，即fmgm，故fmgm，所以有fafbmg.8如图2216所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为g的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30，重力加速度为g，估算该女运动员()图2216a受到的拉力大小为gb受到的拉力大小为2gc向心加速度大小为gd向心加速度大小为2g解析：选bc.女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动时受到重力g和拉力f的作用，合力沿水平方向指向圆心，拉力f2g，由mgcot30ma得向心加速度为ag，故本题正确选项为bc.9如图2217所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比()图2217a线速度之比为14b角速度之比为41c向心加速度之比为81d向心加速度之比为18解析：选d.由题意知2va2v3v2vc，其中v2、v3为轮2和轮3边缘的线速度，所以vavc12，a错设轮4的半径为r.则aaac，即aaac18，c错、d对，b错二、非选择题10如图2218所示，甲、乙两物体自同一水平线上同时开始运动，甲沿顺时针方向做匀速圆周运动，圆半径为r；乙做自由落体运动，当乙下落至a点时，甲恰好第一次运动到最高点b，求甲物体做匀速圆周运动的向心加速度的大小图2218解析：若设乙下落到a点所用时间为t，则t这段时间内甲运动了t，即t又由于ar2r解得a2g.答案：2g11.图2219(2011年长沙一中高一测试)如图2219所示，半径为r的半球形碗内表面光滑，一质量为m的小球以角速度在碗内一水平面做匀速圆周运动，求小球所做圆周运动的轨道平面离碗底的距离h.解析：设小球与半球形碗球心的连线与竖直方向夹角为，对小球受力分析如图所示由牛顿第二定律知，mgtanmrsin2得：cos由几何知识知，小球做圆周运动的轨道平面距离碗底的高度hrrcosr.答案：r12.图2220如图2220所示，水平转盘的中心有一竖直的小圆筒，质量为m的物体a放在转盘上，a到竖直筒中心的距离为r.物体a通过轻绳跨过无摩擦的滑轮与物体b相连，b与a的质量相同物体a与转盘间的最大静摩擦力是正压力的(1)倍，则