2019-2020学年新教材高中物理 第六章 圆周运动 第2节 向心力练习（含解析）新人教版必修第二册

第2节 向心力 (建议用时：30分钟)a组学业达标练1(2019西藏昌都期中)关于曲线运动，下列说法正确的是()a如果物体所受的合力是变力，那么物体一定做曲线运动b做曲线运动的物体的加速度一定是变化的c做圆周运动的物体其合力一定指向圆心d曲线运动一定是变速运动解析：选d.如果物体所受的合力是变力，物体不一定做曲线运动，例如非匀变速直线运动，选项a错误；做曲线运动的物体的加速度不一定是变化的，例如平抛运动，选项b错误；只有做匀速圆周运动的物体其合力才指向圆心，选项c错误；曲线运动的速度方向一定变化，则一定是变速运动，选项d正确2(2019湖南长沙期末)下列说法中正确的是()a只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心b做曲线运动的物体，受到的合外力方向一定在不断改变c匀速圆周运动是匀速运动d向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能改变速度的大小解析：选d.只有做匀速圆周运动的物体合外力才指向圆心提供向心力，故a错误；物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，但合外力方向不一定变化，如平抛运动，故b错误；匀速圆周运动速度大小不变，方向沿圆周的切线方向，时刻在变化，所以速度是变化的，是变速运动，故c错误；向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故d正确3(多选)关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是()a向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的b向心力可以是多个力的合力，也可以是其中的一个力或某一个力的分力c对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力d向心力的效果是改变质点的线速度大小和方向解析：选ab.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的，选项a正确；向心力可以是多个力的合力，也可以是其中的一个力或某一个力的分力，选项b正确；向心力的方向总是指向圆心，则方向不断变化，是一个变力，选项c错误；向心力的效果是改变质点的线速度方向，不改变线速度的大小，选项d错误4(2019广西桂林期末)一个在水平面上做匀速圆周运动的物体，如果半径不变，而速率增加为原来速率的3倍时，其向心力是36 n，则物体原来受到的向心力的大小是()a2 nb4 nc6 nd8 n解析：选b.根据向心力公式得：f1m；当速率为原来的3倍时有：f2m36 n，解得：f14 n，选项b正确5如图所示，圆盘上叠放着两个物块a和b，当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则()a物块a不受摩擦力作用b物块b受5个力作用c当转速增大时，a受摩擦力增大，b受摩擦力减小da对b的摩擦力方向沿半径指向转轴解析：选b.物块a受到的摩擦力充当其向心力，故a错误；物块b受到重力、支持力、a对物块b的压力、a对物块b的沿半径向外的静摩擦力和圆盘对物块b的沿半径向里的静摩擦力，共5个力的作用，故b正确；当转速增大时，a、b所受摩擦力都增大，故c错误；a对b的摩擦力方向沿半径向外，故d错误6(2019河北永清期中)质量为1 kg的小球做匀速圆周运动，10 s内沿半径为20 m的圆周运动了100 m，小球做匀速圆周运动时，下列选项正确的是()a线速度的大小为5 m/sb向心力的大小为5 nc角速度大小为5 rad/sd周期大小为4 s解析：选b.线速度的大小为v m/s10 m/s，选项a错误；向心力的大小为fm1n5 n，选项b正确；角速度大小为 rad/s0.5 rad/s，选项c错误；周期大小为t4 s，选项d错误7(多选)(2019广西柳江中学期中)汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2 min，以下说法正确的是()a汽车每行驶半周速度方向改变90b汽车每行驶30 s速度方向改变60c汽车行驶过程中速度方向时刻在改变，且速度变化方向总指向圆心d如果再知道圆形广场的半径，利用题中数据可以计算出汽车行驶速率的大小解析：选cd.汽车匀速圆周运动半周，转动了180，则速度的方向改变了180，故a错误；汽车每行驶30 s速度方向改变3090，故b错误；向心加速度的特点是与速度垂直，它不改变速度的大小，只改变速度的方向使其总是沿着圆周的切线方向，则向心加速度总是指向圆心，故c正确；据题意知匀速圆周运动的周期为t120 s，由线速度的定义可知v，故测出半径r可求出线速度的大小，故d正确8(2019四川泸州期末)如图所示，是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器(1)这个实验所用的主要研究方法是_a控制变量法b等效代替法c理想实验法d假设法(2)图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等，由此可推测出是在研究向心力的大小f与_的关系a质量mb角速度c半径r解析：(1)在研究向心力的大小f与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，a正确；(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，b正确答案：(1)a(2)b9(2019内蒙古包头期中)如图所示，小球通过细线绕圆心o在光滑水平面上做匀速圆周运动已知小球质量m0.40 kg，线速度大小v1.0 m/s，细线长l0.25 m.(1)求小球的角速度大小；(2)求细线对小球的拉力大小f；(3)若细线最大能承受6.4 n的拉力，求小球运行的最大线速度解析：(1)小球的角速度大小为： rad/s4.0 rad/s；(2)细线对小球的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得：f0.40 n1.6 n；(3)细线对小球的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得：fmm，解得：vm2.0 m/s.答案：(1)4.0 rad/s (2)1.6 n(3)2.0 m/sb组素养提升练10(多选)在光滑的水平面上，用长为l的细线拴一质量为m的小球，使小球以角速度做匀速圆周运动下列说法中正确的是()al、不变，m越大线越易被拉断bm、不变，l越小线越易被拉断cm、l不变，越大线越易被拉断dm不变，l减半且角速度加倍时，线的拉力不变解析：选ac.在光滑的水平面上细线对小球的拉力提供小球做圆周运动的向心力由fnm2r知，在角速度不变时，fn与小球的质量m、半径l都成正比，a正确，b错误；质量m不变时，fn又与l和2成正比，c正确，d错误11未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力为达到上述目的，下列说法正确的是()a旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大b旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小c宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大d宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小解析：选b.旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mgm2r，解得 ，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，选项b正确12如图所示，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)某段时间圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受合力f的方向的四种表示(俯视图)中，正确的是()解析：选c.橡皮块做加速圆周运动，合力不指向圆心，但一定指向圆周的内侧；合力的径向分力提供向心力，切向分力产生切向加速度由于做加速圆周运动，转速不断增加，故合力与速度的夹角小于90，故选c.13.长为l的细绳，一端拴一质量为m的小球，另一端固定于o点，让其在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)，摆线与竖直方向的夹角为，求：(1)细绳的拉力f；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期解析：做匀速圆周运动的小球受力如图所示，小球受重力mg和细绳的拉力f的作用