2019-2020学年新教材高中物理 课时分层作业10 科学探究：向心力（含解析）鲁科版必修第二册

课时分层作业(十)(时间：40分钟分值：100分)合格基础练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.如图所示，一小球用细绳悬挂于o点，将其拉离竖直位置一定角度后释放，让小球以o点为圆心做圆周运动，则运动中小球所需的向心力是()a绳的拉力b重力和绳子拉力的合力c重力和绳子拉力的合力沿绳方向的分力d重力沿绳方向分力c如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力作用，向心力是指向圆心方向的合外力因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力，故c正确，a、b、d错误2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是()a物体所受弹力增大，摩擦力也增大了b物体所受弹力增大，摩擦力减小了c物体所受弹力增大，摩擦力不变d物体所受弹力和摩擦力都减小了c物体受力如图所示，由牛顿第二定律得，水平方向nm2r，竖直方向fmg0，故当角速度增大时，物体所受弹力增大，摩擦力不变，选项c正确3(多选)如图所示，一小物块以大小为a4 m/s2的向心加速度做匀速圆周运动，半径r1 m，则下列说法正确的是()a小物块运动的角速度为2 rad/sb小物块做圆周运动的周期为 sc小物块在t s内通过的位移大小为 md小物块在 s内通过的路程为零ab因为a2r，所以小物块运动的角速度为2 rad/s，周期t s，选项a、b正确；小物块在 s内转过，通过的位移为 m，在 s内转过一周，通过的路程为2 m，选项c、d错误4如图所示，两轮压紧，通过摩擦传动(不打滑)，已知大轮半径是小轮半径的2倍，e为大轮半径的中点，c、d分别是大轮和小轮边缘的一点，则e、c、d三点向心加速度大小关系正确的是()aacad2aebac2ad2aecac2aedacaec同轴转动，c、e两点的角速度相等，由a2r，有2，即ac2ae；两轮边缘点的线速度大小相等，由a，有，即acad，故选c.5.如图所示为质点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的线速度不变b质点p的角速度不变c质点q的角速度不变d质点q的线速度不变c质点p的ar图线是双曲线的一支，即a与r成反比，由a知质点p的线速度v的大小是定值，但方向变化，a错误；根据知角速度是变量，所以b错误；质点q的ar图线是一条直线，表示ar，由ar2知角速度是定值，c正确；根据vr，线速度v是变量，所以d错误6如图所示，一只质量为m的老鹰，以速率v在水平面内做半径为r的匀速圆周运动，则空气对老鹰作用力的大小等于 ()ambmcmdmga对老鹰进行受力分析，其受力情况如图所示，老鹰受到重力mg、空气对老鹰的作用力f.由题意可知，力f沿水平方向的分力提供老鹰的向心力，且其沿竖直方向的分力与重力平衡，故f1，f2mg，则fm，a正确二、非选择题(14分)7.如图所示，一位链球运动员在水平面内旋转质量为4 kg的链球，链球每1 s转一圈，转动半径为1.5 m，求：(1)链球旋转的线速度大小；(2)链球做圆周运动需要的向心力的大小解析(1)vr m/s9.42 m/s.(2)根据向心力公式f可得f n236.6 n.答案(1)9.42 m/s(2)236.6 n等级过关练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1.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，转动的角速度为，已知木块a、b到圆盘中心o的距离为ra和rb，则两木块的向心力之比为()ararbbrbracrrdrra木块a、b在绕o点转动的过程中，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fmr2得famra2，fbmrb2，解得fafbrarb.2如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中轮上有a、b、c三点，这三点所在处的半径rarbrc，则这三点的向心加速度aa、ab、ac的关系是()aaaabacbacaaabcacaaabdacabaac在题图中，a、b两点在同一条皮带上，线速度大小相等，即vavb，因为rarb，a，所以可得到：aaab；因为a、c在同一个轮子上，具有相同的角速度，因为rarc，ac，所以acaa，综上所述，a、b、c三点的向心加速度的大小关系为：acaaab.3(多选)如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球a和b紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ()a球a的线速度必定大于球b的线速度b球a的角速度必定小于球b的角速度c球a的运动周期必定小于球b的运动周期d球a对筒壁的压力必定大于球b对筒壁的压力ab两球均贴着圆锥筒的内壁，在水平面内做匀速圆周运动，它们均受到重力和筒壁对它们的弹力作用，其合力必定在水平面内时刻指向圆心，如图所示由图可知，筒壁对球的弹力为，对于a、b两球，因质量相等，角也相等，所以a、b两球受到筒壁的弹力大小也相等，由牛顿第三定律知，a、b两球对筒壁的压力大小也相等，d错误对球运用牛顿第二定律得mmr2mr，可解得球的线速度v，角速度，周期t2.由此可见，球的线速度随轨道半径的增大而增大，所以a球的线速度必定大于b球的线速度，a正确球的角速度随半径的增大而减小，周期随半径的增大而增大，所以a球的角速度小于b球的角速度，a球的周期大于b球的周期，b正确，c错误4(多选)一小球质量为m，用长为l的悬绳(不可伸长，质量不计)固定于o点，在o点正下方处钉有一颗钉子如图所示，将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间，则()a小球的角速度突然增大b小球的线速度突然减小到零c小球的向心加速度突然增大d小球的向心加速度不变ac由于悬线与钉子接触时小球在水平方向上不受力，故小球的线速度不能发生突变，由于做圆周运动的半径变为原来的一半，由vr知，角速度变为原来的2倍，a正确，b错误；由a知，小球的向心加速度变为原来的2倍，c正确，d错误二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)飞机起飞时，飞行员处于超重状态，即飞行员对座位的压力大于他所受的重力，这种现象叫过荷，这时会造成飞行员大脑贫血，四肢沉重，过荷过大时，飞行员还会暂时失明，甚至晕厥，飞行员可以通过加强训练来提高自己的抗荷能力，如图所示是离心实验器的原理图，可以用离心实验器来研究过荷对人体的影响，测试人的抗荷能力离心实验器转动时，被测试者做匀速圆周运动，若被测试者所受重力为g，现观察到图中的直线ab(即垂直于座位的直线)与水平杆成30角求：(1)被测试者做匀速圆周运动时所需向心力为多大？(2)被测试者对座位的压力为多大？解析被测试者做匀速圆周运动所需的向心力由他受的重力和座位对他的支持力的合力提供，对其受力分析如图所示(1)做匀速圆周运动需要的向心力为：f向gcot 30g.(2)座位对他的支持力为：f2g由牛顿第三定律可知他对座位的压力大小也为2g.答案(1)g(2)2g6.(14分)如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，离轴心r20 cm处放置一小物块a，其质量为m2 kg，a与圆盘间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍(k0.5)(1)当圆盘转动的角速度12 rad/s时，物块a与圆盘间的静摩擦力为多大？方向如何？(2)欲使物块a与圆盘间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大角速度为多大？(取g10 m/