高中物理人教版第五章曲线运动向心力 第6节（高）

第6节向心力（满分100分，60分钟完成）班级_______姓名______目的要求：1．掌握向心力和向心加速度的概念；2．掌握向心力和向心加速度公式，理解公式的确切含义，会用它进行计算。第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共6小题，每小题8分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得8分，对而不全得4分。选错或不选的得0分。1．若车辆在行进中，要研究车轮的运动，下列说法中正确的是（） A．车轮只做平动 B．车轮只做转动 C．车轮的平动可以用质点模型分析 D．车轮的转动可以用质点模型分析2．质点P、Q做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线如图1所示，表示质点P的图线是双曲线，表示质点Q的图线是过原点的直线，由图可知（）PQar图1PQar图1O B．质点P的角速度大小不变 C．质点Q的角速度随半径变化 D．质点Q的线速度大小不变3．关于向心力的说法中正确的是（） A．物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力就是向心力 B．向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小 C．做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的 D．做圆周运动的物体，其所受外力的合力的方向一定指向圆心4．在粗糙水平木板上放一物块，使之沿如图2所示的逆时针方向在竖直平面内做匀速圆周运动，圆半径为R，速率v＜，ab为水平直径，cd为竖直直径。设运动中木板始终保持水平，物块一直相对于木板静止，则（） A．物块始终受到四个力作用 B．从a运动到b，物块处于超重状态（不包括a、b两点） C．从b运动到a，物块处于超重状态（不包括a、b两点） D．只有在a、b、c、d四点，物块受到的合力才指向圆心图25．如图3所示，质量不计的轻质弹性杆的一端P插在桌面上，另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，则杆的上端受到的作用力大小是 （）OP图3 OP图3 B． C． D．不能确定6．一种玩具的结构如图4所示，竖直放置的光滑铁圆环的半径为R＝20cm，环上有一个穿孔的小球m，仅能沿环做无摩擦滑动。如果圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以10rad/s的角速度旋转，g取10m/s2，则小球相对环静止时与环心O的连线与O1O2的夹角θ可能是（） A．30° B．45° C．60° D．75°图4 第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共3小题，每小题8分，共24分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。7．中型拖拉机后轮直径是前轮直径的2倍，匀速行驶时，对于前轮边缘上的A点和后轮边缘上的B点，它们的线速度大小之比为vA∶vB＝_______，角速度大小之比为ωA∶ωB＝_______，向心加速度大小之比为aA∶aB＝_______。8．A、B两质点均做匀速圆周运动，mA∶mB＝RA∶RB＝1∶2，当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为。9．质量相等的小球A和B分别固定在轻杆的中点及端点，如图5所示，当杆在光滑水平桌面上绕O点匀速转动时，则杆OA段及AB段对球的拉力之比。图5三、计算题：本大题共2小题，计28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。10．（12分）如图6所示，半径为R的半球形碗内，有一个具有一定质量的物体A，A与碗壁间的动摩擦因数为μ，当碗绕竖直轴OO′匀速转动时，物体A刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动，求碗转动的角速度。图611．（16分）如图7所示，质量为100g的小球在一竖直平面内的圆轨道上做圆周运动，轨道半径R＝m，A、B、C是轨道上三个特殊点，已知小球通过三点的速度分别为vA＝5m/s，vB＝6m/s，vC＝6.5m/s，则球对A、B、C三点的压力大小分别是多少？（g＝10m/s2图7参考答案一、选择题：1．【答案】C【点拨】（略）2．【答案】A【点拨】质点P的图线是双曲线，由知线速度大小不变；质点Q的图线是过原点的直线，由知，质点Q的角速度大小不变。3．【答案】B【点拨】向心力不是由于物体做圆周运动才产生的，而是由于物体受到指向圆心的向心力的作用才做圆周运动的，选项A错误；凡向心力总与做圆周运动物体的速度方向垂直，因而不改变速度的大小，只改变速度的方向，选项B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力的大小保持不变，而方向时刻在改变，向心力是一个变力，选项C错误；做匀速圆周运动的物体，其合力就是向心力，所以所受外力的合力一定指向圆心；但做变速率圆周运动的物体所受外力的合力并不一定指向圆心；一般地说，其合力的一个分力指向圆心，充当向心力，而另一个分力沿圆轨道的切线方向，用来改变速度的大小，选项D错误。4．【答案】B【点拨】物块最多受三个力的作用，即重力、支持力、摩擦力，故A错误；从a逆时针运动到b，其加速度始终指向圆心，此时加速度有一向上的分量，故此过程中物体处于超重状态,故B正确；同理可以判断出C错误；在任何时刻物块受到的合外力均指向圆心，故D错误。5．【答案】C【点拨】小球受重力mg、杆的弹力FN两个力作用，杆的弹力FN的竖直分量与重力平衡，水平分量提供提供向心力，Fy＝mg，，则。mgTFθmgTFθ【点拨】小球受重力mg和指向圆环环心方向的弹力T作用，如图所示。两力合力方向指向小球做圆周运动的圆轨道的圆心，据向心力公式有：mgtanθ＝mRω2sinθ，解得θ＝60°。二、填空、实验题：7．【答案】1∶1；2∶1；2∶1【点拨】因前后轮缘在相同时间内要通过相等的距离，故前后轮缘的线速度大小相等，vA＝vB，即vA∶vB＝1∶1；由v＝rω知，ωA∶ωB＝RB∶RA＝2∶1；由a＝得：aA∶aB＝RB∶RA＝2∶1。8．【答案】【点拨】设在时间t内，nA＝60转，nB＝45转，质点所受的向心力F＝mω2R＝m()2R，故。9．【答案】3∶2【点拨】设OA长为L，则OB长为2L，OA对A球的拉力F1减去AB杆对A球的拉力等于A球运动的向心力，即F1－F2＝mω2L，AB杆对B球的拉力等于BF2＝2mω2L，两式相除可得F1∶F2＝3∶2三、计算题：10．【答案】ω＝【解析】物体A做匀速圆周运动，其向心力为：FN＝m