2019-2020学年高中物理 第2章 研究圆周运动 4 研究离心现象及其应用练习（含解析）沪科版必修2

研究离心现象及其应用1(多选)下述现象中是离心现象的是()a洗衣机把湿衣服甩干b刹车时，乘客前倾c用手把体温计中的水银柱甩回玻璃泡内d铅球运动员将铅球抛出解析：选ac洗衣机把湿衣服甩干和用手把体温计中的水银柱甩回玻璃泡内都属于离心现象，选项a、c正确；刹车时，乘客前倾和铅球运动员将铅球抛出都是由于惯性的作用，选项b、d错误2关于离心运动，下列说法中正确的是()a物体突然受到向心力的作用，将做离心运动 b做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然变大时将做离心运动c做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合力的数值发生变化，就将做离心运动d做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然消失或变小时将做离心运动解析：选d物体做什么运动取决于物体所受合力与物体所需向心力的关系，当合力大于所需要的向心力时，物体做“向心”运动；当合力小于所需要的向心力时，物体做离心运动，由以上分析可知应选d3如图所示是一种娱乐设施“魔盘”，画面反映的是“魔盘”转速较大时盘中人的情景甲、乙、丙三位同学看了图后发生争论，甲说：“图画错了，做圆周运动的物体受到向心力的作用，“魔盘”上的人应该向中心靠拢”乙说，“图画得对，因为旋转的“魔盘”给人离心力，所以人向盘边缘靠拢”丙说：“图画得对，当盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心”该三位同学的说法应是()a甲正确b乙正确c丙正确 d无法判断解析：选c本题中人与“魔盘”的静摩擦力给人提供做圆周运动的向心力，当“魔盘”转速较小时，人所受的静摩擦力足以给人提供向心力，人随“魔盘”一起做圆周运动，当“魔盘”的转速较大时，人所受的最大静摩擦力不足以给人提供向心力，人就做离心运动4物体做离心运动时，运动轨迹的形状为()a一定是直线b一定是曲线c可能是直线也可能是曲线d可能是一个圆解析：选c做圆周运动的物体，若合外力的向心(垂直于速度方向)分力相对变得不足以提供做某个圆周运动所需的向心力时，物体将有轨道变大的趋势，即有做远离圆心的曲线运动的趋势若合外力根本没有向心分量时，物体将有沿切线飞出后做直线运动的趋势；所以，运动的轨迹可能是直线也可能是曲线，但轨道不可能是圆5如图所示，a、b两个物体放在水平的旋转圆台上，动摩擦因数均为，a的质量为2m，b的质量为m，a、b距转轴的距离分别为r和2r，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆台旋转并且转速增大时，哪个物体先开始滑动？求a、b将要滑动时圆台的角速度a和b分别为多少？解析：物体随圆台做圆周运动，由静摩擦力提供向心力，则mgm2r，其最大角速度，由于rabmax，所以b先滑动由前面分析：物体将要滑动时，物体的角速度已达到最大值，则a，b答案：b先滑动课时作业学生用书p99(单独成册)一、单项选择题1关于离心现象，下列说法不正确的是()a脱水筒、离心分离器是利用离心现象工作的b限制速度、加防护罩可以防止离心现象造成的危害c做圆周运动的物体，当提供的向心力突然增大时做离心运动d做圆周运动的物体，当合外力消失时，它将沿切线做匀速直线运动解析：选c脱水筒和离心分离器都是利用离心运动的原理进行工作的，选项a正确；限制速度，物体不容易做离心运动，加防护罩可以防止做离心运动的碎屑造成的伤害，选项b正确；做圆周运动的物体，当提供的向心力突然增大时，物体做向心运动，选项c错误；做圆周运动的物体，当所受的合外力消失时，物体以当时的速度做匀速直线运动，即沿圆周的切线做匀速直线运动，选项d正确2市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样可以()a提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒b提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒c主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒d主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒解析：选c车辆转弯时，站着的乘客如果不拉好扶手，有可能发生离心现象而向外侧倾倒3试管中装满血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图所示，当转盘以一定的角速度转动时()a血液中密度大的物质将聚集在管的外侧b血液中密度大的物质将聚集在管的内侧c血液中密度大的物质将聚集在管的中央d血液中的各物质仍均匀分布在管中解析：选a对于密度比血液大的物质，在试管中做圆周运动所需的向心力大于血液液体微元做圆周运动所需的向心力，故试管中密度比血液大的物质会做离心运动，选项a正确4如图是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()a摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用b摩托车所受外力的合力小于所需的向心力c摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去d摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解析：选b摩托车只受重力、地面支持力和地面摩擦力的作用，没有离心力，a项错误；摩托车正确转弯时可看做是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，b项正确；摩托车将在线速度方向与圆周之间做离心曲线运动，c、d错误5冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员体重的k倍，运动员在冰面上做半径为r的匀速圆周运动，其安全速度为()avk bvcv dv 解析：选b人沿圆弧溜冰时，受三个力作用，重力、支持力、静摩擦力，重力与支持力相平衡，静摩擦力提供人做匀速圆周运动的向心力，由f向m知，当r一定时，v越大，f向越大，而静摩擦力提供向心力时，这个力不会无限增大，其最大值为最大静摩擦力，最大向心力对应的线速度就是安全速度临界值kmg，所以vm，故v 6如图所示，已知ma2mb3mc，它们距轴的关系是rarcrb，三物体与转盘表面的动摩擦因数相同当转盘的转速逐渐增加时()a物体a先滑动b物体b先滑动c物体c先滑动db与c同时开始滑动解析：选b摩擦力提供物体随盘转动的向心力，物体滑动时有：mgm2r，即g2r，故r越大越易滑动二、多项选择题7洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，则此时()a衣物受重力、筒壁弹力和摩擦力作用b衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供c筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大d筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速的增大而增大解析：选ac对衣物研究：竖直方向：fmg水平方向：nm2r当角速度增大时，摩擦力f不变，弹力n增大8某栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车撞进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是()a由图可知，卡车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动b由图可知，卡车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动c公路在设计上可能内高外低d公路在设计上可能外高内低解析：选ac卡车进入民宅，远离圆心，因而车做离心运动，a对、b错卡车在水平公路上拐弯时，静摩擦力提供向心力，此处，如果卡车以与水平公路上相同速度拐弯，易发生侧翻，静摩擦力不足以提供向心力，也可能是路面设计不太合理，内高外低，重力沿斜面方向的分力背离圆心而致，c对、d错9用一轻质细线拴住小球，使小球在竖直面内做完整的圆周运动，运动中若线突然断了，关于线断后小球运动的描述，下面哪个是正确的()a线在水平位置断时，球一定做竖直上抛运动b线在竖直位置断时，球一定做平抛运动c球达最高点线断，球可能做自由落体运动d在任何位置断时，球都不可能做自由落体运动解析：选bd线在水平位置时，小球的速度方向可能竖直向上或向下，此时线断后，小球可能是竖直上抛或者竖直下抛，选项a错误；线在竖直位置时，小球的速度方向沿水平方向，线断后，小球一定做平抛运动，选项b正确；运动中，小球的速度不可能为零，线断后小球不可能做自由落体运动，选项c错误、d正确三、非选择题10一水平放置的圆盘，可以绕中心o点旋转，盘上放一个质量是04 kg的铁块(可视为质点)，铁块与中间位置用轻质弹簧连接，如图所示铁块随圆盘一起匀速转动，角速度是10 rad/s时，铁块距中心o点30 cm，这时弹簧的拉力大小为11 n，g取10 m/s2，求：(1)圆盘对铁块的摩擦力大小；(2)在此情况下要使铁块不向外滑动，铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大？解析：(1)铁块做匀速圆周运动所需要的向心力为fm2r0410203 n12 n弹簧拉力和摩擦力提供向心力tf12 n得f12 nt1 n(2)铁块即将滑动时fmg1 n动摩擦因数至少为025答案：(1)1 n(2)02511如图所示，质量为m的小球与穿过光滑水平板中央小孔o的轻绳相连，用力拉着绳子的一端使小球在水平板内绕o做半径为r1，角速度为1的匀速圆周运动求：(1)此时小球的速率为多大？(2)若将绳子迅速放松，后又拉直使小球做半径为r2