2020高中物理 第六章 圆周运动 2向心力练习（含解析）新人教版第二册

第六章 2向心力a组：合格性水平训练1(对向心力的理解)(多选)关于向心力，下列说法正确的是()a做匀速圆周运动的物体一定受到一个向心力的作用b向心力是指向圆心方向的合外力，它是根据力的作用效果命名的c向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是某个力的分力d向心力只能改变物体的运动方向，不能改变物体运动的快慢答案bcd解析向心力是根据力的作用效果命名的，而不是一种性质力，物体之所以能做匀速圆周运动，不是因为物体受了一个向心力的作用，而是物体所受各种力的合外力始终指向圆心，从而只改变速度的方向而不改变速度的大小，故a错误，b、c、d正确。2. (实验探究向心力大小的表达式)在探究向心力大小的表达式的实验中，如图所示的情景研究的是()a向心力与质量之间的关系b向心力与角速度之间的关系c向心力与半径之间的关系d向心力与线速度之间的关系答案a解析由题图知，两个小球质量不同，故实验研究的是向心力与质量之间的关系，a正确。3(匀速圆周运动的向心力)在水平面上，小猴拉着小滑块做匀速圆周运动，o点为圆心，能正确表示小滑块受到的牵引力f及摩擦力f的图是()答案a解析滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，故滑动摩擦力的方向沿圆周的切线方向，b、d错误；小滑块做匀速圆周运动，其合力提供向心力，故合力方向一定指向圆心，a正确，c错误。4. (向心力的来源)如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的p点相对圆盘静止。关于小强的受力，下列说法正确的是()a小强在p点不动，因此不受摩擦力作用b若使圆盘以较小的转速转动时，小强在p点受到的摩擦力为零c小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力d如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力仍指向圆心答案c解析由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，摩擦力充当向心力，a、b错误，c正确；当小强随圆盘一起做变速圆周运动时，合力不再指向圆心，则其所受的摩擦力不再指向圆心，d错误。5. (匀速圆周运动的向心力)(多选)一个小物块从内壁粗糙的半球形碗边下滑，在下滑过程中由于摩擦力的作用，物块的速率恰好保持不变，如图所示，下列说法中正确的是()a物块所受合外力为零b物块所受合外力越来越大c物块所受合外力大小保持不变，但方向时刻改变d物块所受摩擦力大小变化答案cd解析由于物块做匀速圆周运动，故合外力时刻指向圆心，且大小保持不变，a、b错误，c正确；对物块受力分析知物块所受摩擦力总是与重力沿切线方向的分力g1相等，因随物块下滑g1逐渐减小，故物块所受摩擦力也逐渐减小，d正确。6. (向心力的计算)如图所示，半径为r的圆筒绕竖直中心轴oo旋转，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒内壁间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现要使a不下落，则圆筒转动的角速度至少为()a. b.c. d. 答案d解析对物块a受力分析知fmg，f向nm2r，又由于fn，所以解这三个方程得角速度至少为 ，d项正确。7. (圆周运动的物理量的比较)(多选)如图所示，a、b两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴oo匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动。若两球质量之比mamb21，那么关于a、b两球的下列说法中正确的是()aa、b两球受到的向心力之比为21ba、b两球角速度之比为11ca、b两球运动半径之比为12da、b两球线速度之比为12答案bcd解析两球的向心力都由细绳的拉力提供，大小相等，两球都随杆一起转动，角速度相等，a错误，b正确。设两球的运动半径分别为ra、rb，转动角速度为，则ma2ramb2rb，所以运动半径之比为rarb12，c正确。由vr可知vavb12，d正确。8. (变速圆周运动)飞机由俯冲转为上升的一段轨迹可以看成圆弧，如图所示，如果这段圆弧的半径r800 m，飞行员能承受的力最大为自身重力的8倍。飞机在最低点p的速率不得超过多少？(g10 m/s2)答案80 m/s解析飞机在最低点做圆周运动，其向心力最大不得超过8mg才能保证飞行员安全，由fnm得v m/s80 m/s。故飞机在最低点p的速率不得超过80 m/s。9. (向心力的计算)如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径r0.5 m，离水平地面的高度h0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s0.4 m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g10 m/s2。求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；(2)物块与转台间的动摩擦因数。答案(1)1 m/s(2)0.2解析(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有hgt2在水平方向上有sv0t由式解得v01 m/s。(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有fmaxmfmaxnmg由式解得0.2。b组：等级性水平训练10(向心力的计算) 链球运动员在将链球抛掷出去之前，总要双手抓住链条，加速转动几圈，如图所示，这样可以使链球的速度尽量增大，抛出去后飞行得更远，在运动员加速转动的过程中，能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角随链球转速的增大而增大，则以下几个图像中能描述与的关系的是()答案d解析链球在水平面内做匀速圆周运动，对链球受力分析可知，受到重力、链条的拉力作用，如图所示。竖直方向fcosmg水平方向fsinm2lsin，即m2l，故2，即2，所以d正确。11(一般曲线运动)(多选)一质点沿螺旋线自外向内运动，如图所示，已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该质点的运动，下列说法正确的是()a质点运动的线速度越来越大b质点运动的向心力越来越大c质点运动的角速度越来越大d质点所受的合力不变答案bc解析质点沿螺旋线自外向内运动，说明运动轨迹半径r不断减小，根据其走过的弧长s与运动时间t成正比，由v可知，线速度大小不变，故a错误；根据f向m可知，v不变，r减小时，f向增大，故b正确；根据可知，v不变，r减小时，增大，故c正确；合力方向不断变化，故合力不断变化，故d错误。12. (圆周运动的物理量的比较)在光滑的圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球a和b，分别紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动，其中小球a的位置在小球b的上方，如图所示。下列判断正确的是()aa球的速率小于b球的速率ba球的角速度大于b球的角速度ca球对漏斗壁的压力大于b球对漏斗壁的压力da球的转动周期大于b球的转动周期答案d解析先对a、b两球进行受力分析，两球均只受重力和漏斗给的支持力，如图所示，对a球，根据牛顿第二定律：nasinmgnacosmmra对b球，根据牛顿第二定律：nbsinmgnbcosmmrb由两球质量相等可得nanb，由牛顿第三定律知，c错误。又由可知，两球所受向心力相等。mm，因为rarb，所以vavb，a错误。mramrb，因为rarb，所以atb，d正确。13(综合)(多选)小金属球质量为m，用长l的轻悬线固定于o点，在o点的正下方处钉有一颗钉子p，把悬线沿水平方向拉直，如图所示。若无初速度释放小球，当悬线碰到钉子后的瞬间(设线没有断)()a小球的角速度突然增大b悬线的拉力突然减小c小球的向心力突然增大d小球的线速度突然增大答案ac解析由题意知，当悬线运动到与钉子相碰时，悬线仍然竖直，小球在竖直方向仍然只受重力和悬线的拉力，故其运动方向不受力，线速度大小不变，运动半径减小，由fnm可知向心力增大，则悬线拉力增大，b、d错误，a、c正确。14. (圆周运动的向心力及有关计算)长为l的细线，拴一质量为m的小球，细线上端固定，让小