高中物理人教版第五章曲线运动向心力 第6节（综）

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．知道向心力与哪些因素有关，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8小题，每小题6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6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。1．质量为m的飞机，以速率v在水平面上做半径为r的匀速圆周运动，空气对飞机的作用力的大小等于（） A． B． C． D．mg2．小球做匀速圆周运动，以下说法正确的是（） A．向心加速度与半径成反比，因为a＝ B．向心加速度与半径成正比，因为a＝ω2r C．角速度与半径成反比，因为ω＝ D．角速度与转速成正比，因为ω＝2πn3．下列说法正确的是（） A．向心加速度描述的是线速度大小变化快慢的物理量 B．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变 C．匀速圆周运动是一种变加速运动 D．物体做圆周运动时，其合力垂直于速度方向，不改变线速度大小4．做匀速圆周运动的两物体甲和乙，它们的向心加速度分别为a1和a2，且a1＞a2，下列判断正确的是（） A．甲的线速度大于乙的线速度 B．甲的角速度比乙的角速度小 C．甲的轨道半径比乙的轨道半径小 D．甲的速度方向比乙的速度方向变化得快5．如图1所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是（）图1 A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C．受重力、支持力、向心力、摩擦力 D．以上均不正确6．一物块沿着圆弧下滑，由于摩擦作用，它的速率恰好保持不变，那么在下滑过程中下列说法正确的是（） A．物体的加速度为零，合外力为零 B．物块所受的合外力的大小越来越大 C．物块有大小不变的向心加速度 D．物块所受的摩擦力大小不变7．汽车驶过一凸形桥，为使在通过桥顶时，减小车对桥的压力，汽车应（） A．以较慢的速度通过桥顶 B．以较快的速度通过桥顶 C．以较大的加速度通过桥顶 D．以较小的加速度通过桥顶8．一重球用细绳悬挂在匀速前进中的车厢天花板上，当车厢突然制动时，则（） A．绳的拉力突然变小 B．绳的拉力突然变大 C．绳的拉力没有变化 D．无法判断拉力有何变化第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。9．一个做匀速圆周运动的物体，若保持其半径不变，角速度增加为原来的2倍时，所需要的向心力比原来增加了60N，物体原来所需要的向心力是______N。10．一质量为m的小物体在竖直平面内沿半径为r的圆状轨道运动，经过最低点时的速度是v。已知轨道与小物体间的动摩擦因数是μ，则此物体经过最低点时受到的滑动摩擦力大小为___________。11．如图2所示，工厂中的水平天车吊起质量为t的铸件，以2m/s的速度匀速行驶，钢绳长3m。当天车突然刹车时，钢绳所受的拉力为___________。图212．汽车在半径为R的水平弯道上转弯，车轮与地面间的动摩擦因数为μ，则汽车行驶的最大速率是___________。m1m2O图313．如图3所示，一根原长为L0的轻质弹簧，劲度系数为k，两端固定质量分别为m1、m2的小球，且m2＝2m1＝2m。当此系统在光滑的水平面上绕O点以角速度ωm1m2O图3三、计算题：本大题共2小题，计27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。14．（12分）做匀速圆周运动的物体，质量为2.0kg，如果物体的速度变为原来的2倍，则所需的向心力就比原来的向心力大15N。试求： （1）物体原来所受向心力的大小； （2）物体后来的向心加速度。15．（15分）如图4所示，在光滑的水平面上钉两个钉子A和B，相距20cm。用一根长1m的细绳，一端系一个质量为0.5kg的小球，另一端固定在钉子A上。开始时球与钉子A、B在一直线上，然后使小球以2m/s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动，若绳子能承受的最大拉力为4N，那么从开始到绳断所经历的时间是多少图图4参考答案一、选择题：1．【答案】A【点拨】空气对飞机作用力的竖直分量用于克服飞机的重力，大小为mg。空气对飞机作用力的水平分量用于提供向心力，大小为，故空气对飞机作用力为。2．【答案】D【点拨】A、B、C的说法不完整，缺少条件，故不正确，只有在v不变的条件下，才能说a与r成反比，ω与r成反比，在ω不变的条件下，a与r成反比，故D正确。3．【答案】C【点拨】匀速圆周运动中，速度和加速度方向时刻在变，故A、B错，C选项正确；物体只有做匀速圆周运动时，其合力才垂直于速度，不改变线速度大小，D错。4．【答案】D【点拨】向心加速度不改变速度大小，只改变速度方向，所以，a1＞a2意味着甲的速度方向比乙的速度方向变化得快，故D选项正确。5．【答案】B【点拨】物体A在水平台上，受重力G竖直向下，支持力FN竖直向上，且两力是一对平衡力，至于物体A是否受摩擦力，方向如何，由运动状态分析才知道，由于A随圆盘做圆周运动，所以必须受到向心力作用，G与FN不能提供向心力，只有A受摩擦力F′且指向圆心充当向心力，才能使物体有向心力而做匀速圆周运动，故B正确。6．【答案】C【点拨】物块做匀速圆周运动时，具有大小不变的向心加速度和向心力，即合外力的大小不变，且指向圆弧的圆心，这个合力是由重力、弹力和摩擦力合成的，其中重力不变，弹力和摩擦力都相应地发生变化，故C正确。7．【答案】B【点拨】汽车过凸形桥，在桥顶时汽车对桥的压力为：F＝mg－m，R为桥的曲率半径是固定的，可是v越大，F越小，所以为了减小车对桥的压力，应以较快的速度通过桥顶。8．【答案】B【点拨】车厢突然制动时，重球由于惯性，继续向前运动，而悬线欲使它改变运动方向则沿圆弧运动，所以拉力变大，即B正确。二、填空、实验题：9．【答案】20【点拨】由向心力公式F＝mω2R得：，；解联立方程得：F＝20N。10．【答案】μm(g+)【点拨】在最低点时FN－mg＝m，得FN＝m(g+)，所以Ff＝μFN＝μm(g+)。11．【答案】×104N【点拨】天车突然刹车时，由于惯性，重物仍具有原来的速度，并做圆周运动，则T－mg＝，得到T＝mg＋＝×103×（10＋）N＝×104N。12．【答案】【点拨】最大静摩擦力提供向心力，则有，解得。13．【答案】【点拨】设在转动中弹簧的伸长量为Δl，m1距O点的距离为x，则kΔl＝m1xω2，kΔl＝m2(L0＋Δl－x)ω2，解得。三、计算题：14．【答案】（1）5N；（2）10m/s2【解析】（1）根据向心力公式有，结合已知条件得：F2＝4F又F2＝F1＋15所以，物体原来所受的向心力大小：F1＝5N（2）物体后来的向心力F2＝4F1＝20N，设后来的向心加速度为a2F2＝ma2解得：a2＝10m/s2。15．【答案】【解析】球每转半圈，绳子就碰到不作为圆心的另一颗钉子，然后再以这颗钉子为圆心做匀速圆周运动，运动的半径就减少0