2019-2020学年高中物理 第五章 曲线运动 6 向心力课时作业（含解析）新人教版必修2

向心力一、单项选择题1狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶，下图为四个关于雪橇受到的牵引力f及摩擦力ff的示意图(o为圆心)，其中正确的是()解析：雪橇所受摩擦力为滑动摩擦力，其方向与运动方向相反，故沿切线方向由于是匀速圆周运动，因此牵引力f与摩擦力ff的合力指向圆心，c正确答案：c2.如图所示，有一个贴着圆锥面做匀速圆周运动的光滑小球，那么它()a一定受到重力、弹力、细线拉力三个力的作用b一定受到重力、弹力、细线拉力和向心力四个力的作用c可能受到重力、细线拉力和向心力三个力的作用d可能受到重力、细线拉力两个力的作用解析：小球绕圆锥转速较小时，小球受重力、弹力和细线拉力三个力，转速较大时，小球会离开圆锥表面，此时小球只受重力和拉力两个力，a错，d对；向心力是效果力，由其他力或其他力的合力(分力)提供，实际物体不单独受向心力，b、c错答案：d3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：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正确答案：d4.如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴oo转动，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为.现要使a不下滑，则圆筒转动的角速度至少为()a. b.c. d. 解析：要使a不下滑，则至少a受筒的最大静摩擦力与重力平衡，筒壁给a的支持力提供向心力，则fnmr2，而fmaxmgfn，所以mgmr2，故.所以a、b、c均错误，d正确答案：d5.质量不计的轻质弹性杆p插在桌面上，杆上套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为r的匀速圆周运动，角速度为，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为()am2r b.c. d不能确定解析：小球在重力和杆的作用力下做匀速圆周运动这两个力的合力充当向心力必指向圆心，如图所示用力的合成法可得杆的作用力f，根据牛顿第三定律，小球对杆的上端的反作用力ff，c正确答案：c6.在光滑水平面上相距20 cm的两点钉上a、b两个钉子，一根长1 m的细绳一端系小球，另一端拴在a钉上，如图所示已知小球质量为0.4 kg，小球开始以2 m/s的速度做水平匀速圆周运动若绳所能承受的最大拉力为4 n，则从开始运动到绳被拉断历时为()a2.4 s b1.4 sc1.2 s d0.9 s解析：当绳子拉力为4 n时，由fm，可得rm0.4 m小球每转半个周期，其半径就减小0.2 m，由分析知，小球分别以半径为1 m、0.8 m和0.6 m各转过半个圆周后绳子就被拉断了，所以时间为t1.2 s，故c正确答案：c二、多项选择题7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，手的拉力为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：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fnm甲2r甲m乙2r乙600 n，r甲r乙0.9 m，解上述两式得b、d正确答案：bd8.如图所示，质量相等的a、b两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的有()a线速度vavbb运动周期tatbc它们受到的摩擦力fafbd筒壁对它们的弹力fnafnb解析：因为两物体做匀速圆周运动的角速度相等，又rarb，所以varavbrb，选项a正确；因为相等，所以周期t相等，选项b错误；因竖直方向物体受力平衡，有fmg，故fafb，选项c错误；筒壁对物体的弹力提供向心力，所以fnamra2fnbmrb2，选项d正确答案：ad9如图所示，两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于o点设法让两个小球均在水平面上做匀速圆周运动，已知l1跟竖直方向的夹角为60，l2跟竖直方向的夹角为30，下列说法正确的是()a细线l1和细线l2所受的拉力大小之比为1b小球m1和m2的角速度大小之比为1c小球m1和m2的向心力大小之比为31d小球m1和m2的线速度大小之比为31解析：对任一小球研究设细线与竖直方向的夹角为，竖直方向受力平衡，有ftcos mg，得ft，所以细线l1和细线l2所受的拉力大小之比为1，故a正确；小球所受合力的大小为mgtan ，根据牛顿第二定律得mgtan mlsin 2，得2，两细线长度相等，所以12221，故b错误；小球所受合力提供向心力，则向心力为fmgtan ，小球m1和m2的向心力大小之比为31，故c正确；根据vr，得v2glsin tan ，则v12v2231，故d错误答案：ac10如图所示，一根细线下端拴一个金属小球p，细线的上端固定在金属块q上，q放在带小孔的水平桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块q都保持在桌面上静止则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是()aq受到桌面的支持力变大bq受到桌面的静摩擦力变大c小球p运动的角速度变大d小球p运动的周期变大解析：根据小球做圆周运动的特点，设绳与竖直方向的夹角为，故ft，对金属块q受力分析由平衡条件ffftsin mgtan ，fnftcos mgmgmg，故在增大时，q受到的支持力不变，静摩擦力变大，a选项错误，b选项正确；由mgtan m2lsin ，得，故角速度变大，周期变小，故c选项正确，d选项错误答案：bc三、非选择题11.如图所示，小球在半径为r的光滑半球面内贴着内壁在水平面内做匀速圆周运动，小球与半球球心的连线与竖直方向的夹角为，求小球的周期t.(已知重力加速度为g)解析：小球只受重力和球内壁的支持力的作用，此二力的合力沿水平方向指向圆心，即该二力的合力等于向心力，如图所示，故向心力fmgtan 小球的圆周运动的半径rrsin 根据向心力公式有fm()2r解以上得t2 .答案：2 12.原长为l、劲度系数为k的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴oo上，小铁块放在水平圆盘上若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为l.现将弹簧长度拉长到l后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕其中心轴oo以一定角速度匀速转动，如图所示已知小铁块的质量为m.为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的