新教材2024-2025学年高中物理第3章圆周运动第2节科学探究向心力分层作业鲁科版必修第二册

第2节科学探究:向心力A级必备学问基础练1.物体做匀速圆周运动的条件是()A.有肯定的初速度,且受到一个始终与初速度垂直的恒力作用B.有肯定的初速度,且受到一个大小不变,方向改变的力的作用C.有肯定的初速度,且受到一个方向始终指向圆心的力的作用D.有肯定的初速度,且受到一个大小不变,方向始终和速度垂直的合力作用2.(2024甘肃白银高一阶段练习)小挚友在玩荡秋千时,在摇摆过程中,绳子所受拉力最大的时候是秋千()A.摆到最高点时B.摆到最低点时C.在上摆过程中D.在下摆过程中3.汽车驶过一座半径为r的圆形拱桥,当它到达桥顶时速度为v,此时汽车的向心加速度a为()A.vr B.C.vr2 D4.(多选)质量相等的A、B两物体,放在水平转台上,A离轴O的距离是B离轴O距离的一半,如图所示,当转台旋转时,A、B都无滑动,则下列说法正确的是()A.因为a=ω2r,而rB>rA,所以B的向心加速度比A的大B.因为a=v2r,而rB>rA,所以A的向心加速度比C.A的线速度比B的大D.B的线速度比A的大5.(多选)如图所示,某物体沿14光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中,物体的速率渐渐增大,则(A.物体受的向心力方向始终指向圆心OB.物体的合外力方向始终指向圆心OC.物体的合外力就是向心力D.物体受的向心力渐渐增大6.(2024浙江衢州高一月考)如图所示,花式摩托艇表演中,摩托艇以速度v在水平海面做匀速圆周运动,轨迹半径为r,摩托艇与人的总质量为m,空气阻力不计,则水对摩托艇的作用力大小为。

7.如图所示,压路机大轮的半径R是小轮半径r的2倍,压路机匀速行驶时,大轮边缘上A点的向心加速度为0.12m/s2,那么小轮边缘上B点的向心加速度为多大?大轮上距轴心的距离为R3的C8.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m=0.40kg,线速度大小v=1.0m/s,细线长L=0.25m。(1)求小球的角速度大小ω;(2)求细线对小球的拉力大小F;(3)若细线最大能承受6.4N的拉力,求小球运行的最大线速度。B级关键实力提升练9.如图所示,两轮压紧,通过摩擦传动(不打滑),已知大轮半径是小轮半径的2倍,E为大轮半径的中点,C、D分别是大轮和小轮边缘的一点,则E、C、D三点向心加速度大小关系正确的是()A.anC=anD=2anE B.anC=2anD=2anEC.anC=anD2=2aD.anC=anD210.如图所示,物体A、B随水平圆盘一起绕转轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作用力有()A.圆盘对B的摩擦力及A对B的摩擦力,两力都指向圆心B.圆盘对B的指向圆心的摩擦力,A对B的背离圆心的摩擦力C.圆盘对B的摩擦力及A对B的摩擦力和向心力D.圆盘对B的摩擦力和向心力11.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法正确的是()A.A球的线速度必定小于B球的线速度B.A球的角速度必定小于B球的角速度C.A球的运动周期必定小于B球的运动周期D.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力12.如图所示,是用来探讨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)这个试验所用的主要探讨方法是。

A.限制变量法 B.等效代替法C.志向试验法 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,由此可推想出是在探讨向心力的大小F与的关系。

A.质量mB.角速度ωC.半径r13.有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示。长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转动轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ。不计钢绳的重力。求:(1)转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。(2)此时钢绳的拉力多大?

第2节科学探究:向心力1.D做匀速圆周运动的物体,向心力大小不变,方向时刻指向圆心,且其向心力等于合力,故只有D正确。2.B设秋千在摇摆过程中,绳与竖直方向的夹角为θ,依据牛顿其次定律有F-mgcosθ=mv2l,所以F=mgcosθ+mv23.B汽车的向心加速度a=v24.ADA、B两物体在同一转台上,且无滑动,所以角速度相同,由v=ωr,rB>rA,得B的线速度大于A的线速度,选项C错误,D正确;又由a=ω2r,得aB>aA,选项A正确,B错误。5.AD由题意可知,物体做速度增大的圆周运动,则物体所受合外力的一个分力供应向心力,且方向始终指向圆心,另一个分力沿切向和速度同向,因此合外力方向不指向圆心,故A正确,B、C错误;物体做圆周运动,则向心力有F=mv26.解析摩托艇受到重力和水的作用力,两个力的合力供应向心力,如图所示,则摩托艇所受到的合力为F合=mv2r,所以F=答案m7.解析压路机匀速行驶时,vB=vA,由a=v2r,得a得aB=2aA=0.24m/s2,又ωA=ωC,由a=ω2r得aCaA=rCrA=13,得a答案0.24m/s20.04m/s28.解析(1)小球的角速度大小为ω=vL=1(2)细线对小球的拉力供应向心力,依据牛顿其次定律得F=mv2L=0.40×1.(3)细线对小球的拉力供应向心力,依据牛顿其次定律得Fm=mv解得vm=FmLm=6答案(1)4.0rad/s(2)1.6N(3)2.0m/s9.C同轴转动,C、E两点的角速度相等,由an=ω2r,有anCanE=2,即anC=2anE;两轮边缘点的线速度大小相等,由an=v2r,有anCa10.B物体A要跟B一起做匀速圆周运动,向心力由B对A的指向圆心的摩擦力供应,依据牛顿第三定律,A对B的摩擦力背离圆心,而B要做匀速圆周运动,向心力由圆盘对B的摩擦力与A对B的摩擦力的合力供应,故圆盘对B的摩擦力指向圆心,B正确,A错误;向心力不是物体实际受到的力,C、D错误。11.B如图所示,小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,A和B的质量相同,小球A和B所受筒壁的支持力相同,所受的合力也相同,即它们做圆周运动时的向心力是相同的。由F=mv2r可知,由于A球运动的半径大于B球运动的半径,故A球的线速度大于B球的线速度,A错误;由F=mω2r可知,A球的角速度小于B球的角速度,B正确;由T=2πω可知,A球的运动周期大于B球的运动周期,C错误;由牛顿第三定律可知,12.解析(1)在探讨向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先限制某两个量不变,探讨另外两个物理量的关系,该方法为限制变量法,A正确;(2)图中两球的质量相同,转动的半径相同,则探讨的是向心力与角速度的关系,B正确。答案(1)A